金属型铸造水嘴手柄缺陷分析

2014/11/26 11:09:35

金属手柄是中高档水龙头的重要部件,它直接影响水龙头的使用性能及装饰效果,其表面质量要求高,不允许有裂纹、针孔、缩孔及缩松等铸造缺陷。手柄品种多,其形状大同小异,材质是ZCuZn40Pb2,质量约180～350g,平均壁厚2.5mm(柄把厚5mm),中心长度80～100mm,高度35～55mm,柄罩尺寸45～60mm。手柄毛坯经机加工、表面抛光和镀铬处理。

本文就铸造手柄最常见的缺陷进行综合分析,并提出克服缺陷的对策和工艺方法。

1 热裂纹

1.1 产生的原因

由于铜液中锌含量较低,且铸件下端面呈直角,铸件在凝固收缩时,受到金属型、芯阻碍,在铸件下端面直角处产生大的集中收缩应力,因此铸件常在该处形成热裂纹。

1.2 采取的对策

1.2.1 铸件设计

改进铸件结构,将下端面直角改为圆角,防止产生裂纹缺陷。

1.2.2 合金熔炼

熔炼时,要严格控制合金的化学成分,合金中锌含量要合适,过高则易产生冷裂,过低则易产生热裂。由于熔炼过程中锌的烧损,应补加锌锭,保证合适的化学成分:w(Cu)≈59%,w(Zn)≈38%。

1.2.3 工艺控制

提高金属型、芯的温度,相应减小了铸件的收缩应力,可减少热裂倾向。金属型、芯合适的预热温度为350～400℃,工作温度为250～300℃。

2 针孔

2.1 出现的位置

铸件上表面层不规则地出现单个或几个集中的针头大小,直径小于1mm且有一定长度(1～2mm)的针孔。

2.2 形成的原因

手柄金属型铸造采用全金属型、金属芯,手柄表面出现针孔主要是由于铸型排气不良,浇注时铜液与铸型中残余的水蒸气发生反应产生的气体在铸件凝固冷却过程未能及时顺利地排出,在铸件表面形成针孔。

2.3 采取的对策

2.3.1 模具设计

模具设计要仔细考虑排气通道,可利用大型芯与小型芯(柄心)的组合间隙排气,在柄把的末端开设排气冒口,铸型分型面上分布0.5mm深的扁缝形排气槽,铸型芯头座处开设深1.5mm的三角形槽。

2.3.2 合金熔炼

加强合金精炼,提高合金的纯度,减少合金含气量和夹渣物。在生产中发现,合金精炼和适当降低浇注温度是减少热裂、针孔,防止缩孔及缩松的有效措施。因此浇注温度控制在(970±10℃)左右较为适宜。

稀土金属在铜液中有净化和变质作用。在铜液中加入0.03%～0.05%的混合稀土,可脱氢,去除杂质,细化晶粒,改善合金的铸造性能,从而减少铸件针孔、裂纹倾向,提高铸件质量和成品率。

2.3.3 工艺控制

(1)调节浇注机的翻转速度,将浇注时间控制在4s左右,使金属液平稳进入型腔,以便于气体顺利排出。

(2)金属型沾石墨涂料是提高铸件表面质量,防止出现针孔的有效措施。金属型表面沾一层石墨涂料使金属液刚接触铸型时不至于即刻凝固,使气体可以从金属与涂料间不平表面逸出,又可缓冷金属液,因此金属型沾石墨涂料是提高铸件表面质量的关键之一。

(3)浇注前要将金属型、芯表面及浇道内的杂物、表面锈蚀彻底清理干净,杜绝产生气体根源。金属型沾石墨涂料后,要待水分完全蒸发完毕,再合模浇注。

3 缩孔及缩松

3.1 形成的原因

内浇口开设在铸件热节处,形成接触热节,增加了浇口对热节补缩的干扰,从而加重了热节处的缩孔及缩松,故此铸件易在该处产生缩孔及缩松。

3.2 防止措施

3.2.1 内浇口要开设在偏离铸件热节处。

3.2.2 模具设计要考虑加强热节处的冷却速度,在铸型热节处镶嵌铜块激冷,以提高热节处的冷却速度,防止铸件产生缩孔、缩松缺陷。

金属型重力铸造手柄是一种质量要求高的铸件,当出现诸如热裂、针孔、缩孔及缩松等缺陷时应从模具设计、合金熔炼和工艺控制三个方面加以综合分析,全面加以解决,才能有效克服铸造缺陷,提高铸件质量和成品率。

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