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鋁合金型材結(jié)構(gòu)管優(yōu)良工藝
更新時間:2025-08-05 11:28:42 ip歸屬地:大同,天氣:晴,溫度:15-31 瀏覽次數(shù):2 公司名稱:天津 恒金屬材料銷售(大同市分公司)
以下是:山西省大同市鋁合金型材結(jié)構(gòu)管優(yōu)良工藝的產(chǎn)品參數(shù)
產(chǎn)品參數(shù) | |
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產(chǎn)品價格 | 462 |
發(fā)貨期限 | 電議 |
供貨總量 | 電議 |
運費說明 | 電議 |
品牌 | 恒永興 |
規(guī)格 | 齊全 |
價格 | 電議 |
范圍 | 鋁合金型材結(jié)構(gòu)管供應范圍覆蓋山西省、太原市、大同市、長治市、晉城市、陽泉市、朔州市、晉中市、運城市、忻州市、臨汾市、呂梁市 礦區(qū)、南郊區(qū)、新榮區(qū)、陽高縣、天鎮(zhèn)縣、廣靈縣、靈丘縣、渾源縣、左云縣等區(qū)域。 |
以下是:山西省大同市鋁合金型材結(jié)構(gòu)管優(yōu)良工藝的圖文視頻


【恒永興】以匠心打造多元場景產(chǎn)品,涵蓋南郊不銹鋼天溝、天鎮(zhèn)鍍鋅工角槽、晉中高壓鍋爐管、臨汾花紋鋼板、長治結(jié)構(gòu)管、忻州高壓鍋爐管、太原流體管廠家等。鋁合金型材結(jié)構(gòu)管優(yōu)良工藝,恒金屬材料銷售(大同市分公司)為您提供鋁合金型材結(jié)構(gòu)管優(yōu)良工藝,聯(lián)系人:李經(jīng)理,電話:【022-86869388】、【18802286588】。 山西省,大同市 大同市,古稱云中、平城、云州,別稱中國煤都。山西省轄地級市,Ⅱ型大城市,山西省第二大城市,國務院批復確定的中國晉冀蒙交界地區(qū)中心城市之一和重要的綜合能源基地。截至2022年,全市下轄4個區(qū)、6個縣,總面積14176平方千米,常住人口310.0萬人,城鎮(zhèn)人口228.5萬人,城鎮(zhèn)化率73.7%。
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以下是:山西大同鋁合金型材結(jié)構(gòu)管優(yōu)良工藝的圖文介紹
輪圈,是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。二、按材質(zhì)分類:輪圈按照材料主要分為鐵輪圈和輕合金輪圈,而輕合金輪轂又以鋁合金與鎂合金產(chǎn)品為主。在今天的汽車市場中,鐵制輪圈已不多見,大多數(shù)車型使用的都是鋁合金輪圈,鋁車輪。制造鋁制輪圈所使用的鋁合金材料包括A356、6061等。其中,A356被鑄造鋁制輪圈大量選用。A356鋁合金具有比重小,耐侵蝕性好等特點,主要由鋁、硅、鎂、鐵、錳、鋅、銅、鈦等金屬元素組成,鋁占92%左右,是一種技術成熟的鋁合金材料。制造鋁合金輪圈的原材料A356鋁錠↑↑三、鋁合金輪圈生產(chǎn)工藝:鋁合金輪圈比鋼輪圈更適合乘用車,目前其制造工藝基本可分為三種, 種是鑄造,目前大多數(shù)汽車廠商都選擇使用鑄造工藝。第二種是鍛造,多用于高端跑車、高性能車以及高端改裝市場。第三種較為特別,是*先由日本Enkei公司投入使用的MAT旋壓技術,目前此技術在國內(nèi)的應用不如前兩種多。1、重力鑄造法:重力鑄造簡單的說,主要是靠鋁水自身的重力來沖填鑄模,是一種較為早期的鑄造方法。該法成本低、工序簡單且生產(chǎn)效率高,然而,澆注過程中夾雜物易卷入鑄件,有時還會卷入氣體,形成氣孔缺陷。重力鑄造生產(chǎn)的輪圈易產(chǎn)生縮孔縮松且內(nèi)部質(zhì)量較差,此外,鋁液流動性的限制也有可能導致造型復雜的輪轂良品率低。因此,汽車輪圈制造業(yè)已經(jīng)很少使用該工藝了。2、低壓鑄造法:低壓鑄造是鋁液在壓力作用下充入模具,在有壓力的情況下進行凝固結(jié)晶的工藝。同樣的情況下,與重力鑄造相比,低壓鑄造輪轂內(nèi)部組 織更為密實,強度更高。此外,低壓鑄造利用壓力充型和補充,極大簡化澆冒系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使金屬液收得率可達90%。目前低壓鑄造已成為鋁輪圈生產(chǎn)的 工藝,國內(nèi)多數(shù)鋁合金輪圈制造企業(yè)都采用此工藝生產(chǎn)。但低壓鑄造法也有其缺點:鑄造時間較長,加料、換模具耗時長,設備投資多等。 3、鍛造法:熱鍛(Hot forging)→RM鍛造(RM forging)→冷旋壓(Cold spinning)→熱處理(Heat treatment)→機加工(Machine work)→噴丸處理(Shot blast)→表面處理(Surface finishing)鍛造是固體到固體的變化,通過拍、壓、鍛等手段來形成輪轂樣式,這個過程不會發(fā)生液相變化,都是固體變化。所以它的力學性能比鑄造要高,具有強度高、抗蝕性好、尺寸精 確等優(yōu)點。晶粒流向與受力的方向一致,因此強度、韌性與疲勞強度均顯著優(yōu)于鑄造鋁輪圈。同時,鍛造鋁輪轂的典型伸長率為12%~17%,因而能很好的吸收道路的震動和應力。另外,鍛造鋁輪圈表面無氣孔,因而具有很好的表面處理能力。但是,鍛造鋁輪圈的*大缺點是生產(chǎn)工序多,生產(chǎn)成本比鑄造的高得多。雖然鍛造輪圈的性能更好,但汽車廠商在大部分車輛上還是主要使用鑄造輪圈,只有少部分豪華車配備鍛造輪圈。不過國內(nèi)輪圈制造龍頭企業(yè)中戴卡已成功進入乘用車鍛造輪圈生產(chǎn)線并將鍛造輪圈的成本壓縮到了千元,并已經(jīng)開始作為原配輪圈供應國內(nèi)合資廠。4、擠壓鑄造法:擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛,是集鑄造和鍛造特點于一體的工藝方法——將一定量的金屬液體直接澆入敞開的金屬型內(nèi),通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上,使之充填、成形和結(jié)晶凝固,并在結(jié)晶過程中產(chǎn)生一定量的塑性變形。優(yōu)點:充型平穩(wěn),金屬直接在壓力下結(jié)晶凝固,所以鑄件不會產(chǎn)生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷,且組 織致密,機械性能比低壓鑄造件高且投資大大低于低壓鑄造法。缺點:與傳統(tǒng)鍛造產(chǎn)品一樣,需要銑削加工來完成輪輻的造型。日本已有相當部分的汽車鋁輪轂采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn),從澆注金屬液到取出鑄件整個過程都由計算機來控制,自動化程度非常高。目前世界各國都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪圈生產(chǎn)的方向之一。5、特種成型:旋壓技術:旋壓技術*先在日本投入使用,嚴格而言還應算是鑄造中的一種,指的是在輪圈整體鑄造出型后再利用專用設備對受力處進行旋轉(zhuǎn)加壓處理,使得被處理位置金屬內(nèi)部分子排列發(fā)生改變,具體的分割面相比起一般鑄造產(chǎn)品呈現(xiàn)密度更高的纖維狀,從而改變整體金屬力學的工藝方法。旋壓技術制造的輪圈的質(zhì)量、強度、延伸性等特性都已接近于鍛造輪圈,且現(xiàn)對于鍛造輪圈來說,更易生產(chǎn)??偟膩碚f,MAT旋壓技術既可相對保證輪轂制造成本,同時還可使鑄造輪圈打造出與鍛造輪圈相近的重量和強度。只是國內(nèi)技術不成熟,成本較高,故應用不多。
高鐵車廂是用鋁材焊接的,有的高鐵線經(jīng)過零下三四十攝氏度的高寒地帶;南極科考船上的一些儀器、裝備與起居用品是以鋁材制造的,需要經(jīng)受零下六七十攝氏度的考驗;由中國經(jīng)北極到歐洲的商船上有些裝備也是用鋁材制造的,其中的一部分露在外面,環(huán)境溫度也在零下五六十攝氏度;它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運轉(zhuǎn)嗎?沒問題,鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說說鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料,沒有低溫脆性,不像普通鋼材、鎳合金等那樣有明顯的低溫脆性,它們的強度性能雖然隨著溫度的降低而升高,但是塑性與韌性卻隨著溫度的下降而降低,即有明顯的低溫脆性??墒卿X及鋁合金則大不一樣,沒有一絲絲低溫脆性,它們的一切力學性能均隨著溫度的降低而明顯上升,與材料的成分無關,不管是鑄造鋁合金還是變形鋁合金,也不管是粉末冶金合金,還是復合材料;與材料狀態(tài)也沒有關系,不管是加工狀態(tài)的,還是熱處理狀態(tài)的;也與錠坯制備工藝無關,不管是用鑄錠軋制的,還是用熔體連續(xù)鑄軋的或連續(xù)連軋的;與鋁的提取工藝更無關系,電解的、碳熱還原的、化學提取,通通都沒有低溫脆性;與純度也無關,不管是99.50%~99.79%的工藝純鋁,還是99.80%~99.949%的高純鋁、99.950%~99.9959%的超純鋁(Super Purity)、99.9960%~99.9990%的極純鋁(extreme purity)、>99.9990%的超高純鋁等都沒有低溫脆性。有趣的是,另兩個輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒有低溫脆性。高鐵車廂鋁材有Al-Mg系的5005合金板材、5052合金板材、5083合金板材及型材,Al-Mg-Si系的6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材,Al-Zn-Mg系7N01合金板材及型材、7003合金型材。標準狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數(shù)據(jù)可明顯地看出,不管哪種鋁合金,它的力學性能均隨著溫度的降低而上升,所以鋁材是一類絕妙的低溫結(jié)構(gòu)材料,火箭的低溫燃料(液氫、液氧)儲罐、液化天然氣(LNG)運輸船上與岸基儲罐、低溫化工產(chǎn)品容器、冷庫、冷藏車等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車的車廂與車頭的結(jié)構(gòu)件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現(xiàn)行的相應鋁合金制造,不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運營的廂體結(jié)構(gòu)鋁合金及其生產(chǎn)工藝,當然如果能研發(fā)一種各項性能比6061合金大10%左右的6XXX合金,或比7N01合金約大8%的7XXX合金,那當然是功勞很大的。實際上,在我國黑龍江省,以及以后在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、青海省跑的高鐵對鋁合金結(jié)構(gòu)來說算不了“高寒”,不需要對合金成分作特殊處理,也不需要對材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專門調(diào)整。只要為高張高鐵或以后為在其他寒冷地區(qū)運營的高鐵車輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國GB、歐洲EN、日本JIS、美國ASTM等標準要求,就是合格的產(chǎn)品,不需要采取特殊措施,以免加大成本。車廂鋁合金的發(fā)展趨勢:在現(xiàn)在軌道車輛廂體制造和維護中用的板材合金有5052、5083、5454、6061等合金,用的擠壓型材有5083、6061、7N01等,此外一些新的合金諸如5059、5383、6082等也有所應用。它們都有良好的可焊性,焊絲為5356或5556合金,當然*好是采用摩擦攪拌焊(FSW),不但焊接質(zhì)量高,而且不用焊絲。后來日本研發(fā)的7N01合金(Mn0.20~0.7、Mg1.0~2.0、Zn4.0~5.0,單位%),在軌道車輛制造中獲得廣泛應用;德國在制造高鐵Trans Rapid車廂時采用5005合金板制作壁板,用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材。總之,直到目前無論是中國還是其他 制造高鐵車輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車廂體鋁合金:我們可根據(jù)列車運營速度將廂體鋁合金分為:速度<200km/h的車輛用的可稱為 代合金,它們是常規(guī)的合金,多用于制造城市軌道車輛廂體,如6063、6061、5083合金等;第二代鋁合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等用于制造速度為200km/h~350km/h的高鐵車輛廂體;第三代合金是6082、含鈧的鋁合金等。除了6N01、7N01合金(它們是日本合金,N代表Nippon)外,還有7003合金,它的Mg含量比7N01合金的低,是一種低Mg的Al-Zn-Mg合金,它的可焊性及強度與7N01合金的相當,并具有更高的可擠壓性能。日本東北和上越新干線、札幌地鐵大量采用7003、7N01合金生產(chǎn)壁厚3mm的寬幅型材6005A合金(Si0.50~0.9、Mg0.40~0.7、Mn和Cr 0.12~0.50,%)是法國注冊的,與美國6005合金相比,Mg與Si的含量相等,但增加了0.12%~0.50%的Mn的Cr,不但有與6063合金相當?shù)目蓴D壓性能,而且強度性能也有所提高。6N01合金也如此,日本山陽電化鐵路3050型車輛廂體側(cè)板(寬507mm、壁厚2.5mm)、寬558mm的地板,以及制造側(cè)板掛鉤、檐梁等的大型寬幅空心型材都是用6N01合金擠壓的。350ktm/h~450km/h列車廂體鋁合金:這是廂體用的新一代鋁合金,列車速度高達450m/h,車輛須承受更大的外力,受到的震動也更強烈,因此應研發(fā)新一代輕量化高鐵鋁合金。含鈧的鋁合金。鈧是鋁及鋁合金*有效的晶粒細化劑,也是優(yōu)化鋁合金性能有效的元素之一,鈧的含量都<0.5%,凡含有鈧的合金,不管含量多少都統(tǒng)稱鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強等優(yōu)點,是艦船、航空航天器、反應堆、國防軍工器械等領域選用的新一代鋁合金之一,當然也可以用于制造鐵路車輛結(jié)構(gòu)。不過向現(xiàn)行鋁合金添加鈧,對組 織性能的改善如何,尚有待系統(tǒng)的研究,鈧是一種稀土元素,中國是世界上的鈧生產(chǎn)國,在Al-Sc合金研究方面居世界前列,但總的來看還不如俄羅斯,在Al-Sc合金研究與應用方面俄羅斯是領跑者。東北輕合金有限責任公司、中南大學、航天材料及工藝研究所對Al-Sc合金的研發(fā)作了許多工作,他們研究的“大尺寸5B70鋁-鎂-鈧合金板材”獲2017年度中國有色金屬工業(yè)科學技術一等獎,獲二等獎的也有一項,為“航天用可焊高強Al-Zn-Mg-Sc合金”。
鋁型材散熱器生產(chǎn)工藝:首先貼膜不能直接貼在鉻化層上,否則會影響膜的附著力;其次,貼膜后要及時噴涂不能停放時間過長,否則容易導致貼膜脫落,嚴重時還要重新貼膜;再次是撕膜時要控制流平時間,不能貼膜后馬上撕膜,這樣會對產(chǎn)品質(zhì)量帶來一定的影響;*后是兩種顏色的噴涂順序要根據(jù)具體情況確定,既要考慮到兩次固化,又要考慮到遮蓋效果。貼膜質(zhì)量控制:散熱器鋁型材質(zhì)量控制中貼膜質(zhì)量很重要,若貼不好,會導致噴涂困難,如貼膜的張力不大、壓緊程度要控制好;對形狀復雜的部位要分開貼膜,貼膜后要檢查貼膜是否貼牢。否則將會給噴涂帶來麻煩。影響噴涂質(zhì)量。公司生產(chǎn)的鋁型材產(chǎn)品均由專業(yè)的技術人員嚴格把關,并擁有專業(yè)的生產(chǎn)設備,保證質(zhì)量問題,客戶可放心選購我廠產(chǎn)品。鋁型材散熱器的貼膜材質(zhì):首先要對貼膜材質(zhì)合理選擇,根據(jù)散熱器鋁型材產(chǎn)品的要求、表面處理方式,選擇相應的貼膜,同是還要考慮貼膜上的膠對鋁型材表面質(zhì)量的影響。
縮孔是鋁合金壓鑄件常見的內(nèi)部缺陷,常出現(xiàn)在產(chǎn)品壁厚較大或者易形成熱點的位置。一般來講,只要縮孔不影響產(chǎn)品的使用性能,都以合格的方式來判定。然而,對于一些重要部位,如汽車發(fā)動機汽缸體的冷卻水道孔或潤滑油道孔,出現(xiàn)縮孔是不允許判定合格的。
某企業(yè)的一款鋁合金制發(fā)動機曲軸箱,采用布勒28000kN冷室壓鑄機鑄造,材質(zhì)為ADC12合金,成分見表1。鑄件毛坯質(zhì)量為6.3 kg,后工序進行X射線探傷時發(fā)現(xiàn)第二個曲軸軸承孔油道出現(xiàn)縮孔,離油道約8 mm,存在較大的漏油風險。據(jù)統(tǒng)計,2017年該位置的縮孔報廢率為5%,經(jīng)過一系列的探索,成功地將廢品率降低為0.2%。本課題從鋁合金壓鑄件縮孔的形成機理[1-5]和鑄造條件兩方面出發(fā),分析鑄件產(chǎn)生縮孔的原因,尋求改善措施,以期為日后解決鋁合金壓鑄件縮孔問題提供參考。一、鋁合金壓鑄件縮孔形成機理及形態(tài)--縮孔形成機理:導致鋁合金壓鑄件縮孔的原因較多,追溯其本源,主要是鋁合金從液相向固相轉(zhuǎn)變過程中鋁液補縮不足而導致。常見的縮孔原因有:①模溫梯度不合理,導致鋁液局部收縮不一致。②鋁液澆注量偏少,導致料餅薄,增壓階段補壓不足。③模具存在熱結(jié)或尖銳區(qū)域。④模具的內(nèi)澆口寬度不夠,面積較小,導致鑄件過早凝固,增壓階段壓力傳遞受阻、鋁液無法補縮。⑤鑄造壓力設置過低,補縮效果較差。圖1為鋁合金鑄件縮孔形成的示意圖。鑄件縮孔形態(tài):縮孔是一種鋁合金壓鑄件乃至鑄件常見的內(nèi)部缺陷,常出現(xiàn)在產(chǎn)品壁厚較大、模具尖角和模溫溫差較大等區(qū)域。圖2為某款發(fā)動機曲軸箱縮孔形態(tài),縮孔呈似橢圓狀,距離軸承油道孔約10 mm,內(nèi)壁粗糙,無光澤。縮孔區(qū)域鑄件壁厚較大,約為22 mm;油道孔銷子前端無冷卻水,模溫較高。汽車發(fā)動機曲軸的兩大軸頸(主軸頸和連桿軸頸)工作載荷較大,磨損嚴重,工作時必須進行壓力潤滑。在此情況下,軸頸的油道孔附近若存在縮孔,將會嚴重影響潤滑效果。二、縮孔相關對策:鋁合金壓鑄件產(chǎn)生鑄造缺陷的原因有產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)特征、模具設計得澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設計不合理、工藝參數(shù)設計不合理等原因[1~4]。根據(jù)常見的鑄造缺陷原因以及鋁合金鑄件缺陷處理流程,探索解決鋁合金壓鑄件厚大部位縮孔的相應對策。前期分析及對策:鑄件縮孔的前期分析從容易操作的工藝參數(shù)出發(fā),通過現(xiàn)場測量及觀察,測得模具內(nèi)澆口厚度為4 mm,計算的內(nèi)澆口速度為40 m/s,產(chǎn)品壁厚*薄處為4.6 mm;料餅厚度為25 mm;鑄造壓力為60MPa。由經(jīng)驗可知,模具設計符合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征,模具澆注系統(tǒng)應該不存在增壓階段補縮不足的問題。但是,增壓階段的鋁液補縮與料餅厚度和增壓壓力有直接的關系,合適的料餅厚度與鑄造壓力才能形成內(nèi)部組 織致密的鑄件,因此,可以懷疑縮孔是由鑄造壓力偏低和料餅偏薄而導致的。前期鑄件縮孔的對策分為兩個:①鑄造壓力由之前的65MPa提高至90MPa;②料餅厚度有原來的25 mm調(diào)整為30 mm。采用上述措施后,經(jīng)過小批量專流驗證,縮孔率由5%減低為4.8%,效果不明顯,說明工藝參數(shù)不是引起鑄件縮孔的主因。中期分析及對策:由于引起鑄件縮孔的本質(zhì)原因是鋁液凝固時補縮不足而導致,而模具溫度分布不均容易導致鋁液凝固順序不合理,從而補縮不足,因此,中期對策分析主要從確保合理的模具溫度入手。由產(chǎn)品3D模型可知,鑄件縮孔處壁厚為22.6mm,壁厚較大,容易引起較高的模具溫度。鋁液凝固時,壁厚較大鑄件內(nèi)部鋁液由于溫度較高,尚處于液相或者固液混合相,而此時內(nèi)澆口進行補縮的通道可能已經(jīng)凝固。這樣,在增壓階段鑄件無法進行鋁液補縮,從而有形成縮孔的可能。為確保合適的模具溫度,采用熱成像儀測得脫模劑噴涂后模具*高溫度為272℃(見圖3),高于正常的模具噴涂后溫度,其他區(qū)域模具溫度及其分布整體正常。因此,需要降低縮孔處模溫。另外,測得此處冷卻水孔底部距離模具型腔表面距離較大為20 mm,因為較大的熱傳遞距離會降低模具的冷卻效果,所以需要對冷卻水孔進行更改。為降低縮孔處模具溫度,主要采取3個方法:①改善模具冷卻系統(tǒng)。將縮孔附件的冷卻水孔深度加深,由距模具表面20 mm變成12 mm,以此快速帶走附近模具熱量,降低模溫;將所有模具冷卻水管與水管統(tǒng)一編號,一一對應,防止模具保全時裝錯,影響冷卻效果[5,6]。②降低澆注溫度,由675℃變?yōu)?45℃。③延長縮孔處模具噴涂時間,由2 s變成3 s。實施上述整改措施后,縮孔區(qū)域模具噴涂后溫度大幅度降低,約為200℃,屬于正常范圍。縮孔率有4.8%降低到4%,說明此類措施對縮孔具有一定效果,但不能徹底解決此區(qū)域的縮孔問題。后期分析及對策:通過前面兩次改善,基本保證壓鑄模具處于理論上的合理狀態(tài),即澆注系統(tǒng)設計合理、冷卻系統(tǒng)布置合適,工藝參數(shù)設計*優(yōu)。然而,鑄件縮孔率仍有4%之多。鑄件縮孔處壁厚為22.6 mm,遠大于其他部位的壁厚,較大的壁厚可能引起鑄件中心凝固時補縮不足,增壓結(jié)束后此區(qū)域還沒有完全凝固,繼續(xù)收縮產(chǎn)生縮孔[7~10],模流分析見圖4。因此,如何解決鑄件縮孔處的補縮不足,也許才是問題的關鍵。一般來講,鑄件的補縮時通過料餅→澆道→內(nèi)澆口→鑄件這條路徑進行的。由于鑄件厚大部位后于內(nèi)澆口凝固,切斷了增壓后期的補縮通道,因此無法補縮。
縮孔是鋁合金壓鑄件常見的內(nèi)部缺陷,常出現(xiàn)在產(chǎn)品壁厚較大或者易形成熱點的位置。一般來講,只要縮孔不影響產(chǎn)品的使用性能,都以合格的方式來判定。然而,對于一些重要部位,如汽車發(fā)動機汽缸體的冷卻水道孔或潤滑油道孔,出現(xiàn)縮孔是不允許判定合格的。
某企業(yè)的一款鋁合金制發(fā)動機曲軸箱,采用布勒28000kN冷室壓鑄機鑄造,材質(zhì)為ADC12合金,成分見表1。鑄件毛坯質(zhì)量為6.3 kg,后工序進行X射線探傷時發(fā)現(xiàn)第二個曲軸軸承孔油道出現(xiàn)縮孔,離油道約8 mm,存在較大的漏油風險。據(jù)統(tǒng)計,2017年該位置的縮孔報廢率為5%,經(jīng)過一系列的探索,成功地將廢品率降低為0.2%。本課題從鋁合金壓鑄件縮孔的形成機理[1-5]和鑄造條件兩方面出發(fā),分析鑄件產(chǎn)生縮孔的原因,尋求改善措施,以期為日后解決鋁合金壓鑄件縮孔問題提供參考。一、鋁合金壓鑄件縮孔形成機理及形態(tài)--縮孔形成機理:導致鋁合金壓鑄件縮孔的原因較多,追溯其本源,主要是鋁合金從液相向固相轉(zhuǎn)變過程中鋁液補縮不足而導致。常見的縮孔原因有:①模溫梯度不合理,導致鋁液局部收縮不一致。②鋁液澆注量偏少,導致料餅薄,增壓階段補壓不足。③模具存在熱結(jié)或尖銳區(qū)域。④模具的內(nèi)澆口寬度不夠,面積較小,導致鑄件過早凝固,增壓階段壓力傳遞受阻、鋁液無法補縮。⑤鑄造壓力設置過低,補縮效果較差。圖1為鋁合金鑄件縮孔形成的示意圖。鑄件縮孔形態(tài):縮孔是一種鋁合金壓鑄件乃至鑄件常見的內(nèi)部缺陷,常出現(xiàn)在產(chǎn)品壁厚較大、模具尖角和模溫溫差較大等區(qū)域。圖2為某款發(fā)動機曲軸箱縮孔形態(tài),縮孔呈似橢圓狀,距離軸承油道孔約10 mm,內(nèi)壁粗糙,無光澤。縮孔區(qū)域鑄件壁厚較大,約為22 mm;油道孔銷子前端無冷卻水,模溫較高。汽車發(fā)動機曲軸的兩大軸頸(主軸頸和連桿軸頸)工作載荷較大,磨損嚴重,工作時必須進行壓力潤滑。在此情況下,軸頸的油道孔附近若存在縮孔,將會嚴重影響潤滑效果。二、縮孔相關對策:鋁合金壓鑄件產(chǎn)生鑄造缺陷的原因有產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)特征、模具設計得澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設計不合理、工藝參數(shù)設計不合理等原因[1~4]。根據(jù)常見的鑄造缺陷原因以及鋁合金鑄件缺陷處理流程,探索解決鋁合金壓鑄件厚大部位縮孔的相應對策。前期分析及對策:鑄件縮孔的前期分析從容易操作的工藝參數(shù)出發(fā),通過現(xiàn)場測量及觀察,測得模具內(nèi)澆口厚度為4 mm,計算的內(nèi)澆口速度為40 m/s,產(chǎn)品壁厚*薄處為4.6 mm;料餅厚度為25 mm;鑄造壓力為60MPa。由經(jīng)驗可知,模具設計符合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征,模具澆注系統(tǒng)應該不存在增壓階段補縮不足的問題。但是,增壓階段的鋁液補縮與料餅厚度和增壓壓力有直接的關系,合適的料餅厚度與鑄造壓力才能形成內(nèi)部組 織致密的鑄件,因此,可以懷疑縮孔是由鑄造壓力偏低和料餅偏薄而導致的。前期鑄件縮孔的對策分為兩個:①鑄造壓力由之前的65MPa提高至90MPa;②料餅厚度有原來的25 mm調(diào)整為30 mm。采用上述措施后,經(jīng)過小批量專流驗證,縮孔率由5%減低為4.8%,效果不明顯,說明工藝參數(shù)不是引起鑄件縮孔的主因。中期分析及對策:由于引起鑄件縮孔的本質(zhì)原因是鋁液凝固時補縮不足而導致,而模具溫度分布不均容易導致鋁液凝固順序不合理,從而補縮不足,因此,中期對策分析主要從確保合理的模具溫度入手。由產(chǎn)品3D模型可知,鑄件縮孔處壁厚為22.6mm,壁厚較大,容易引起較高的模具溫度。鋁液凝固時,壁厚較大鑄件內(nèi)部鋁液由于溫度較高,尚處于液相或者固液混合相,而此時內(nèi)澆口進行補縮的通道可能已經(jīng)凝固。這樣,在增壓階段鑄件無法進行鋁液補縮,從而有形成縮孔的可能。為確保合適的模具溫度,采用熱成像儀測得脫模劑噴涂后模具*高溫度為272℃(見圖3),高于正常的模具噴涂后溫度,其他區(qū)域模具溫度及其分布整體正常。因此,需要降低縮孔處模溫。另外,測得此處冷卻水孔底部距離模具型腔表面距離較大為20 mm,因為較大的熱傳遞距離會降低模具的冷卻效果,所以需要對冷卻水孔進行更改。為降低縮孔處模具溫度,主要采取3個方法:①改善模具冷卻系統(tǒng)。將縮孔附件的冷卻水孔深度加深,由距模具表面20 mm變成12 mm,以此快速帶走附近模具熱量,降低模溫;將所有模具冷卻水管與水管統(tǒng)一編號,一一對應,防止模具保全時裝錯,影響冷卻效果[5,6]。②降低澆注溫度,由675℃變?yōu)?45℃。③延長縮孔處模具噴涂時間,由2 s變成3 s。實施上述整改措施后,縮孔區(qū)域模具噴涂后溫度大幅度降低,約為200℃,屬于正常范圍。縮孔率有4.8%降低到4%,說明此類措施對縮孔具有一定效果,但不能徹底解決此區(qū)域的縮孔問題。后期分析及對策:通過前面兩次改善,基本保證壓鑄模具處于理論上的合理狀態(tài),即澆注系統(tǒng)設計合理、冷卻系統(tǒng)布置合適,工藝參數(shù)設計*優(yōu)。然而,鑄件縮孔率仍有4%之多。鑄件縮孔處壁厚為22.6 mm,遠大于其他部位的壁厚,較大的壁厚可能引起鑄件中心凝固時補縮不足,增壓結(jié)束后此區(qū)域還沒有完全凝固,繼續(xù)收縮產(chǎn)生縮孔[7~10],模流分析見圖4。因此,如何解決鑄件縮孔處的補縮不足,也許才是問題的關鍵。一般來講,鑄件的補縮時通過料餅→澆道→內(nèi)澆口→鑄件這條路徑進行的。由于鑄件厚大部位后于內(nèi)澆口凝固,切斷了增壓后期的補縮通道,因此無法補縮。
對于鋁加工行業(yè)而言,質(zhì)量是個繞不過去的坎,是所有從業(yè)者心中的痛!一方面,世界上*高十大建筑物上的鋁材,大部分 中國制造。另一方面,所有的客戶都在抱怨、投訴、退貨,產(chǎn)供銷都被一種焦慮情緒包圍,一切的管理問題都在質(zhì)量上找到宣泄口。一位北京的管理界大咖李老師多年前跟我交流時說過:“中國鋁型材企業(yè)都是帶著問題高速發(fā)展”,看問題可謂一針見血!一、中國的社會發(fā)展與質(zhì)量意識:中華民族歷盡苦難,有兩個特征非常明顯: 表面現(xiàn)象是愛錢,骨子里是勤儉節(jié)約,對未來的危機防范意識強,這種習慣跟傳統(tǒng)的農(nóng)耕對天氣的依賴和戰(zhàn)亂帶給古人的災難有關;第二是勤奮,骨子里堅忍不拔,這是五千年歷史磨練而成的(新的說法是9000年,尚需考證),走出國門的同行們對外國人休閑懶散的工作氛圍都有一些體驗。中國人的兩個特征恰恰是制造業(yè)(實體經(jīng)濟)發(fā)展的基礎,中美貿(mào)易戰(zhàn),無論過程多么曲折,*終都難以真正實現(xiàn)特朗普希望的“制造業(yè)回流美國”,因為美國缺少這么多勤奮、愛錢的藍領職工?;仡欀袊鴼v史,即使是太平盛世,堅持勤儉持家、拒絕鋪張浪費的傳統(tǒng)文化已經(jīng)深入人心,世界進入工業(yè)時代時,中國閉關自守,固步自封的農(nóng)耕經(jīng)濟時代,物質(zhì)貧乏是常態(tài),衣食住行的基本需求是首位,建國后相當長的時期,對質(zhì)量的關注只是很少的一部分群體,局限于 工程、軍工等特殊領域,全民質(zhì)量意識處于沉睡狀態(tài)。官方推進質(zhì)量的時間點:1978年,中國開始推行質(zhì)量管理,并正式將每年的9月份定為“質(zhì)量月”;1983年,國際消費者聯(lián)盟組 織將每年的3月15日確定為“國際消費者權(quán)益日”;同年9月,中國消費者協(xié)會加入國際消費者聯(lián)盟組 織,此后每年的3月15日“國際消費者權(quán)益日”開始組 織相關的宣傳咨詢服務工作;質(zhì)量意識的加強,首先得益于政府的宣傳推動,其次得益于中國經(jīng)濟高速發(fā)展,催生出數(shù)量龐大的中產(chǎn)階級,在基本物資需求得到保證的基礎上,追求更高、更好的消費體驗,全民質(zhì)量意識得到快速加強,中國制造開始了從量變到質(zhì)變的脫變。時至今日,我們經(jīng)歷了 層面推動的質(zhì)量管理(QC小組)、質(zhì)量認證(認可)、工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證管理、名 牌戰(zhàn)略、政府質(zhì)量獎(卓越績效管理模式)等一系列質(zhì)量活動,并由此帶動企業(yè)自主推動的精益制造、流程再造、零缺陷、5S管理、標桿管理等質(zhì)量控制和改進活動,對于企業(yè)提高管理水平、保持質(zhì)量穩(wěn)定性有重要意義。理想很,現(xiàn)實很骨感,下面用質(zhì)量統(tǒng)計中的一個表格加深一下大家對質(zhì)量現(xiàn)狀的直觀印象。一句話說明:中國質(zhì)量取得世界矚目的跨越式進步,但仍然跟 經(jīng)濟的發(fā)展速度不匹配,與人民群眾對美好生活的高質(zhì)量期望值不匹配!二、中國鋁加工的質(zhì)量回顧:跟很多行業(yè)發(fā)展路線圖相似,中國鋁加工得益于整體經(jīng)濟的高速發(fā)展和房地產(chǎn)的爆發(fā)式增長,發(fā)展速度快,質(zhì)量相對滯后,可以按三個階段劃分。 階段:產(chǎn)量至上階段(1988年-1997年)。在九十年代,鋁合金建筑行業(yè)內(nèi)將擠壓機叫印鈔機,開機就財源滾滾,一方面,產(chǎn)品以推拉窗為主,屬于滑動裝配,只要基本成型就可以安裝使用,鋁合金門窗屬于新產(chǎn)品,普通消費者認知有限,沒有太多的投訴和抱怨;另一方面,鋁型材在相當長的一段時期內(nèi),處于供不應求的狀態(tài),在中國鋁材 鎮(zhèn)——南海大瀝鎮(zhèn),每天都有一群客戶和經(jīng)銷商,擰著密碼箱到各個鋁材廠搶材料,搶到就是賺到。那個時代顧客的關注點在于以下:1.鋁材的化學成分:熔鑄的原材料中,廢料和洋垃圾比較多,各種途徑買入的鋁錠雜質(zhì)含量高,俄羅斯前身蘇聯(lián)進口的大塊鋁錠純度也欠佳,加上鋁材廠上的太快,技術跟不上,化學成分波動太大。2.壁厚和支重:客戶都是按長度銷售,對支重超重比較敏感。3.包裝重量:包裝紙按鋁材的價格賣,每噸鋁材的包裝紙重量都在120公斤以上。4.硬度:壁厚薄,硬度不穩(wěn)定,安裝好的門窗抗風壓表現(xiàn)差,容易變形。5.表面質(zhì)量:膜厚概念不強,主要是不起彩就好。那時候的著色都是五顏六色,每一次到倉庫拆開包裝進行抽檢都比較刺眼。封孔質(zhì)量太差的話,很快會起腐蝕斑點。第二階段:質(zhì)量萌芽狀態(tài)(1998年-2008年)這種情況在1998年之后慢慢出現(xiàn)變化,鋁型材廠從風口開始落地,從完成訂單生產(chǎn)向保證質(zhì)量合格轉(zhuǎn)變,企業(yè)之間開始有了一定程度的競爭,質(zhì)量從口號和文件中走入生產(chǎn)一線,對客戶和訂單的影響開始加大,主要是受以下幾個因素影響:1.1997年席卷東南亞的金融危機的外圍影響,鋁加工企業(yè)感受到一絲絲寒意。2.鋁型材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開始更新?lián)Q代。推拉窗從老70、90系列推拉窗衍生出的82、85、新90系列推拉窗開始有裝配要求,平開窗市場比例上升快,傳統(tǒng)框架式幕墻開始推出,這些產(chǎn)品的加工、安裝、使用中暴露出來的問題轉(zhuǎn)換成對鋁型材的質(zhì)量要求。3.鋁型材的產(chǎn)品種類發(fā)生變化。表面處理從單一的氧化著色,到電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳噴漆,著色的種類從古銅系列擴展到鈦金、紫銅及染色,對產(chǎn)品制造過程和終端產(chǎn)品的要求都有提高。4.鋁型材廠的產(chǎn)能提高。鋁型材產(chǎn)品供不應求的情況得到改變,從賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)變,客戶選擇面變寬,鋁型材廠開始意識到質(zhì)量對于訂單的重要性。第二階段顧客開始掌握部分專業(yè)知識,關注點也開始出現(xiàn)變化,主要體現(xiàn)在如下幾點:1.膜厚:對于部分鋁型材廠的偷工減料有所察覺,知道測量各種表面處理涂層厚度。2.幾何尺寸和裝配:平開窗和幕墻使用的緊密裝配多,加工、安裝過程中對鋁型材的成型度有了更高要求,也開始認識到基材和各種表面處理涂層的厚度對裝配的不同影響。3.表面質(zhì)量:對擠壓線紋、白斑、擦花、碰傷開始關注,對表面處理后的焊合線、雜點、光澤、起粉也開始表示不滿,起骨、分色開始投訴。4.包裝:鋁材廠的過度包裝紅利消失,顧客開始關注包裝質(zhì)量,在加強鋁型材倉儲、運輸、搬運過程防護的前提下,還要求整齊、美觀、上檔次,對包裝材料超重比較敏感。第三階段:質(zhì)量充分競爭階段(2009年-2019年)這十年,中國經(jīng)濟總量增長了2.5倍,周其仁,北京大學 發(fā)展研究院教授,中國經(jīng)濟*杰出的觀察家之一,對這十年的總結(jié)是“水大魚大”,經(jīng)濟學家吳曉波深以為然,用《激蕩十年,水大魚大》作為新作書名。互聯(lián)網(wǎng)與資本運作成為時代標記,產(chǎn)品、技術、思維的迭代總是超出大家的想象,中國經(jīng)濟的發(fā)展速度不斷顛覆經(jīng)濟學家的判斷。對于傳統(tǒng)制造業(yè)的鋁加工企業(yè),分為兩個區(qū)間,2014年前,借助于房價飆升和“四萬億”政策紅利,業(yè)內(nèi)整體樂觀看好,熱衷于跑馬圈地,千畝新生產(chǎn)基地如雨后春筍般在全國各地破土動工。2015年,鋁加工產(chǎn)能增長速度與市場需求放緩的矛盾開始顯現(xiàn),資金的本質(zhì)是逐利,“脫實入虛”進一步加劇了企業(yè)的資金壓力,鋁型材企業(yè)開始優(yōu)勝劣汰的兩極分化,質(zhì)量得到一定的重視。第三階段的客戶總體專業(yè)水平提高,涌現(xiàn)出一批管理先進、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)門窗幕墻專業(yè)制造商,在業(yè)內(nèi)人士眼中,在此期間生產(chǎn)的鋁合金門窗才是真正意義上的門窗產(chǎn)品,以前做的門窗,80%以上只是鋁合金型材、玻璃、五金配件的簡單混搭。此階段的質(zhì)量關注點有如下特點:1.保護膜:鋁型材生產(chǎn)廠家貼保護膜成為標配,粘連力度變成檢驗指標,過大影響加工、施工速度,過小保護膜會脫落,影響美觀和型材防護。2.幾何尺寸:系統(tǒng)門窗、單元式幕墻、高精工業(yè)材的使用要求比較高,主要是緊密裝配尺寸、扭擰度、彎曲度、平面間隙要求高,45°拼接后的平面高低差和圓弧面過度效果都是客戶的關注重點。顧客利用鋁加工企業(yè)的相互競爭不斷試探精度極限,超高精級成為普通要求,*困難的是未區(qū)分主要尺寸,所有尺寸都嚴格要求。部分客戶直接使用冷加工的機械標準標準技術要求。3.表面質(zhì)量:對線紋、白斑、擦花、碰傷、焊合線、雜點、光澤、起粉、雜色、起骨、分色不能接受,投訴概率增大。對各種個性化表面處理效果提出高要求,例如:用陽極氧化表面效果要求粉末噴涂和氟碳噴漆的雜點,用電解著色的表面效果要求有機染色的均勻性,用氟碳噴漆的表面效果要求高含量金屬色的粉末噴涂,投訴量上升。4.門窗性能:加工完成后的門窗水密性、氣密性、抗風壓性能指標成為新的質(zhì)量關注點,特別是水密性,有問題容易被終端客戶發(fā)現(xiàn)。有兩個場景在我的記憶中很清晰:2005年,我跟幾個地產(chǎn)界大咖溝通節(jié)能隔熱鋁合金門窗的優(yōu)點,一個副總說:“你說的我明白,關鍵是房子不是我們自己住,塑鋼窗成本低,差不多就行了”。2014年,去北方鄉(xiāng)下朋友家去玩,碰上建房,我說塑鋼差不多了,戶主說:“那不行,必須安裝隔熱斷橋鋁合金,我們這里流行這個”,那不容置疑的堅定神態(tài)深深觸動了我,中國的建筑市場,當消費者愿意為質(zhì)量付出一定成本之時,就是質(zhì)量意識真正深入人心之時,標志著中國消費者進入關注質(zhì)量的成熟期。三、質(zhì)量缺陷與瑕疵的分類:目前鋁加工行業(yè)的*大矛盾之一,是客戶日趨嚴格的質(zhì)量要求,與鋁加工過程能力指數(shù)不匹配之間的矛盾,詳細展開分析太復雜,本文只針對鋁加工企業(yè)的質(zhì)量管理環(huán)節(jié),討論質(zhì)量缺陷與瑕疵的分類,將質(zhì)量缺陷作為管控重點。首先,我們看看 法律法規(guī)關于缺陷和瑕疵的定義。缺陷是指產(chǎn)品不能提供人們有權(quán)期待的性,或存在不合理的危險。主要包括設計缺陷、制造缺陷和指示缺陷。《中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法》第四十六條本法所稱缺陷,是指產(chǎn)品存在危及人身、他人財產(chǎn)的不合理的危險;產(chǎn)品有保障人體和人身、財產(chǎn)的 標準、行業(yè)標準的,是指不符合該標準。瑕疵的定義:《產(chǎn)品質(zhì)量法》第四十六條,是指產(chǎn)品不具備應當具備的使用性能而事先未作說明的,或不符合以產(chǎn)品標準、產(chǎn)品說明書和實物樣品等方式表示的明示擔保條件,但不存在危機人身和財產(chǎn)的不合理危險的.瑕疵是指產(chǎn)品質(zhì)量不符合《產(chǎn)品質(zhì)量法》第二十六條第二款規(guī)定:“產(chǎn)品必須具備產(chǎn)品應當具備的使用性能,但是,對產(chǎn)品存在使用性能的瑕疵作出說明的除外”、第三款規(guī)定:“符合在產(chǎn)品或者其包裝上注明采用的產(chǎn)品標準,符合以產(chǎn)品說明、實物樣品等方式表明的質(zhì)量狀況”規(guī)定的要求,不存在危及人身、財產(chǎn)的不合理的危險,或者未喪失原有的使用價值.缺陷:《產(chǎn)品質(zhì)量法》第四十六條,是指產(chǎn)品存在危及人身和財產(chǎn)的不合理的危險,有保障人身和財產(chǎn)的 標準、行業(yè)標準的,是指不符合 標準和行業(yè)標準。其次,我們再看看ISO國際標準化組 織關于質(zhì)量和缺陷的相關解釋。質(zhì)量:客體的一組固有特性滿足要求的程度??腕w是可感知或可想象到的任何事物。要求是明示的、通常隱含的或必須履行的需求或期望。缺陷:與預期或規(guī)定用途有關的不合格。備注1:區(qū)分缺陷與不合格的概念是重要的,這是因為其中有法律內(nèi)涵,特別是與產(chǎn)品和服務責任問題有關。備注2:顧客希望的預期用途可能受供方所提供的息的性質(zhì)影響,如操作或維護說明。綜上所述,我們可以看出,與缺陷對應的重點在于產(chǎn)品存在危及人身、他人財產(chǎn)的不合理的危險,需要承擔相應的法律責任,對于鋁加工產(chǎn)品而言,將產(chǎn)品瑕疵在文件或日常溝通中表述為缺陷,擴大了產(chǎn)品的法律責任,對企業(yè)和相關人員是存在一定的風險。四、質(zhì)量缺陷的控制:理解了質(zhì)量缺陷的內(nèi)涵,識別并對鋁合金型材產(chǎn)品質(zhì)量缺陷進行分類,結(jié)合鋁加工行業(yè)制造過程,采取一定的管理措施控制。1.質(zhì)量缺陷分析:通過技術評審識別產(chǎn)品用途,評審產(chǎn)品存在的質(zhì)量隱患,出具評審意見及技術控制方案。
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