搜索
铝镁合金低压铸造手册~0~铝镁合金轮胎模具低压铸造手册铝镁合金低压铸造手册~1~目录一、前言二、铝镁合金轮胎模具低压铸造的安全方面三、铝镁合金轮胎模具低压铸造设备四、有色金属——铝镁合金五、现使用的制芯工艺六、铝镁合金的熔炼和轮胎模具的铸造七、工艺过程中问题分析及处理办法八、铸件的常见缺陷分析和处理九、废铝的回收利用铝镁合金低压铸造手册~2~一、前言本手册的目的是阐述有关铝镁合金轮胎模具低压铸造以及造型的基础知识，对于不熟悉轮胎模具低压铸造的人员可以作为入门参考，对于有经验的低压铸造人士，可以提取其中有关的某些信息。低压铸造是一种很好的铸造方法，与重力浇注相比低压浇注成型具有充型平稳、充型能力提高、压力下结晶凝固，有效改善铸件的充型、凝固过程，消除了铸件的一些常规铸造缺陷。并且工艺、设备简单，能生产比较大的铸件。低压铸造工艺仍在快速发展中，现在设备制造商可以供应铝镁合金，铝合金，锌合金，铜合金全自动低压铸造机，有的设备制造商全部负责供应包括加热设备在内的整套低压铸造设备，包括一定范围内不同吨位的低压铸造机，能够和生产不同规格产品的模式相配合.提高轮胎模具的质量水平，或者开发新的应用领域，需要熟知有关铝镁合金以及造型材料的性能，也要知道低压铸造工艺的限制和优势。为保证最终产品符合规格和设计出具有最佳铸造性能的模具，铸造产品生产者和模具设计者紧密合作是非常重要的。开发低压铸造件需要团队共同的努力，任何一个环节的不足都会造成最终的失败。铝镁合金和最基本的一般铝合金相似，但是必须清楚它们的重要差别，主要差别和金属熔炼的处理有关内容，绝对不可以忽视和低估这些差别。铝镁合金和一般铝合金具有不同的性能，要求在熔炼和低压铸造参数以及模具设计方面作出相应的调整，才能得到我们所欲达到的结果。铝镁合金低压铸造手册~3~二、铝镁合金轮胎模具低压铸造的安全方面2.1概述注意安全是铝镁合金轮胎模具低压铸造成功运作的前提，安全是第一位的；可以没有生产，但不能没有安全，当不能保证安全时，宁可停止生产，生产的首要前提是安全。(一、)操作者必须配戴好劳保用品。具有面罩的头盔耐高温保护鞋工作手套（耐热）对于直接接触高温工具的需要特殊保护防火耐高温工作服。(二、)铸件充型浇注时，操作者与铸造设备要保持一定的距离，防止金属液溅出伤人。(三、)铸型确保密封、牢固后，才能允许充型浇注。(四、)开模前必须检查压缩空气的状态，确保充气回到零位，才允许打开铸型。(五、)当有金属液飞溅迸出时，充气要立即中断，停止充型。(六、)凡是与金属液接触的工具、设备必须预热。为使所有的操作根据正确的工作规范进行，必须具有个人安全意识。由于熔化的金属可能引起个人伤害，在安全注意事项方面没有任何妥协余地。2.2低压铸造铝镁合金及安全铝镁合金是由基本金属或回收精炼的金属生产。目前所有的低压铸造合金对金属杂质的含量有严格的限制，特别是铁和硅。由于铝镁合金其有优良耐腐蚀性，但抗拉力效果差，铸造性能差。我公司使用的AC7A是日本牌号的一种的低压铸造合金。铝镁合金的热性能和纯铝有很大的差别。特别是熔化性能相差较大，铝铝镁合金低压铸造手册~4~镁合金具有一定的熔化范围而不是单一的熔化点。AC7A在585℃时开始熔解，在约640℃时完全液化。对于其它合金，上下熔化点随实际成份而变化。了解其熔沸点这对于铸造温度选择的熔炉操作有重要的影响。如果不留意这点很容易引起事故。2.3安全问题的根源在铸造环境中处理灼热的液体金属总是涉及到安全问题。一定要给予必要的关注，铝镁合金比一般铝合金更危险。大部分危险都是由于熔化的铝镁合金和含氧的物质发生剧烈反应引起的。这些反应会生成热，有时会生成气体，易导致火灾，金属飞溅和爆炸。因此在实际中尽量避免熔化铝镁合金和含氧物质接触。应特别注意避免潮湿的物质和熔化金属相接触。当面积、体积比较大时，铝镁合金也会在自然状态下和水或氧气发生反应。当气体以剧烈的形式反应时，就会形成爆炸。和氧及氧化物反应燃烧/氧化2Mg+O2=2MgOAL+O2=AL2O3和水反应产生氢气爆炸Mg+H2O=Mg+H22H2+O2=2H2OAL（液）+H2O=H2（气）+AL2O3精炼除气：AL+CL+--ALCL(183气)+CL2(气)2.4铸锭存放到达公司的铸锭要排放在有塑胶的托盘板上。由于温度和存放及运输过程中的相对温度变化中铸锭会吸收一定的水分。铝镁合金铸锭总会具有气、裂纹和表铝镁合金低压铸造手册~5~面氧化，程度取决于合金类型和铸造方法。以上特征和水分有关，如果铸锭在潮湿的环境下存入较长的时间，会形成含有湿度的腐蚀物。铝镁合金如果腐蚀较严重，在预热之前除去腐蚀物。在室内存放时，最好在温度变化不大的房间内，应特别注意不要使铝镁合金和水直接接触。铝镁合金铸锭不能和易燃的材料放在一起，防止铝镁合金存放发生火灾。如果铝镁合金发生燃烧或自然，喷水会加速火势，并可以引起爆炸。铝镁合金低压铸造手册~6~三、铝镁合金轮胎模具低压铸造设备4.1铝镁合金轮胎模具低压铸造机分为温度控制柜子、气压控制柜和坩埚加热设备；低压铸造机主要包括以下部分：温度加热控制装置。气体充型压力控制系统。气体保持压力控制系统炉温显示反馈系统铝液温度显示反馈系统压力自动保护系统。自动报警系统紧急制动系统4.2低压铸造加热设备及其他一次石膏加热烘干炉二次石膏加热烘干炉钢套、大基板加热炉升液管加热炉基本盘加热炉坩埚加热炉空气干燥机密度测量仪铝镁合金低压铸造手册~7~四、有色金属--铝镁合金3.1命名（牌号）AC7A（ASTM：514）AC7A是日本标准。3.2性能特征：（1）Mg比AC4D（铝硅合金）多，在Mg多合金中，韧性低。（2）溶解作业时容易发生氧化，容易吸收氢气，炉内流动性差，容易出现气泡。（3）AC7A铸造后原则上不热处理，对强度的提高几乎不起作用，但必要时在330度（9小时）左右，为了除掉应力实施热处理。3.3主要化学成分：CuSiMgZnFeMnNiTiPbSnCrAL0.1以下0.2以下3.5-5.50.15以下0.3以下0.6以下0.05以下0.2以下0.05以下0.05以下0.15以下其余3.4物理性能比重，20℃2.65kg/dm3指定热963J/(kgK)热传导系数146W/(Km)热传导性20℃155液相温度635℃固相温度570℃潜热389000/kg运动黏度0.00106kg/m*s热膨胀系数〔20-100℃〕2.4*10-6体积收缩率7.14临界流动体积0.7表面张力0.465N/M弹性模量67.6（纵）23.5（横）3.5主要机械性能：拉伸强度伸长HB硬度N/MM2%N/MM2180以上12以上90以上60铝镁合金是铸造铝合金耐腐蚀性能最高的一类合金，镁在固溶状态全部溶解，合金形成单一的α铝镁合金低压铸造手册~8~熔体，整个铸件构成一个等位体，在腐蚀介质中不易发生化学腐蚀。AC7A合金耐腐蚀性好，特别是对海水的耐腐蚀性，容易进行样极氧化得到美观的薄膜，该合金伸长率最大，切削性好，但熔化、铸造性能比较困难。3.4铝镁合金化学性能热过程对化学成分的影响AL在熔化状态下长时间放置时，铝的含量会有稍微的下降，这是由于在熔化金属有表面形成的氧化层含有大量的铝。Be为减少表面氧化率，加入了5~15ppm含量的铍。由于熔化液放置时，铍很容易损耗，要重复熔化或在坩埚起火时，铍的损耗更快。MnFe为使铁的含量在规定的范围以内，在铝镁合金中加入锰，锰和铁的含量在降温时迅速下降，在升温时又会有缓慢地增加。这反应沉淀率和金属间颗粒溶解率的区别，不必重新加入锰以恢复其原先的含量，因为会从坩埚壁熔解铁，从而建立高铁低锰含量的平衡。Ni镍对于铝镁合金的抗腐蚀性能是非常有害的，成品率中的最大含量超过0.002%（铸锭为0.001%），镍在铝镁合金中极易熔解，并可能从相关设备中溶解镍，例如使用高的不锈钢材料。铝镁合金中杂质杂质原因特征金属间颗粒除铁时的沉淀0.5~15μm的结晶颗粒盐电解Na、Ca、Mg或K的氯化物（常带有氧化物）氧化/氮化颗粒和空气反应1~100μm的微粒束氧化膜和空气SF6(SO2)混合反应长薄膜0.1~1μm厚，10~150μm长铝镁合金低压铸造手册~9~五、现使用的制芯工艺5.1概述:制芯是铸造完美轮胎模具地基础，这个环节直接影响到最终轮胎花纹质量的好坏。5.2制作石膏型芯的工艺步骤：（一、）基模的加工：在五轴数控上，按客户要求的花纹将基模加工好，对在加工过程中不能形成的夹角和圆角进行人工雕刻，对在加工中和搬运中形成的不足和缺陷，进行修补，对刀痕进行精心修磨。（二、）基模钢片的镶嵌：用小锤轻轻敲打基模钢片，使其达到合适的位置，并用样板控制高度，最后用胶将其牢固。对操作过程中形成的一切损伤都要及时修补。（三、）一次石膏的制作：组装灌注模，并清理干净；在基模外面铺裹一层塑料薄膜，保好后，放入灌注模；做一层10mm厚橡皮泥，并铺在基模表面上，四周与灌注模紧紧贴合；盖上灌注模上盖，插入通道铁管，以留痕迹；做螺旋铁丝，螺旋直径100MM左右，并将一半埋入橡皮泥中；灌注模四周侧壁安置模板；盖上灌注模上盖，灌注石膏；1小时后取出，拆掉橡皮泥，并修整一次石膏表面，打通或扩张通气孔；涂刷漆片，自然晾干。（四）硅胶模的制作：基模放入型腔，确保基模与灌注模周围充分紧密接触，以灌注模的底部为基准使基模的4个顶点具有相同的高度；底部用橡皮泥封死；铝镁合金低压铸造手册~10~配置硅胶，硅胶加固化剂（配比比例见附录），在真空搅拌机中搅拌，气压（-0.1MPA）时间5分钟；在基模上涂上脱模剂，脱模剂要均匀一致，基模一定要干净；先在基模上均匀灌一层硅胶后，灌注点要始终保持在硅胶上面，到硅胶覆盖花纹为止；再盖上盖子，上紧螺丝，缓慢注入硅胶，直到溢出；自然干燥20小时，按安装的逆顺序，取出硅胶模。（五、）将硅胶模上插好钢片：在灌注模子的周围涂抹腊，将灌注模四周螺丝松动，一侧松开，将硅胶模推入，防止硅胶在安装时受到挤压变形，到位并安装好；配制石膏G-6（配比见附录），将石膏倒入水中，搅拌均匀；缓慢倒入模子，防止大量气泡侵入，把产生的气泡档住，防止与石膏一起进入灌注模，特别是接近硅胶部分的灌注，一定要缓慢均匀；凝固大约一个半小时后取出；石膏模取出时利用压缩气体吹硅胶模与石膏模的结合处，使其松动；取出后对石膏模进行修理，对缺陷部位处要补平；对多余出的部分要去除；用电子秤称出每块石膏模的重量，并记录出来，以便烘干后重量的对比。（六）石膏模的修整：选用刃面宽大的刀，对胎面花纹修整，修整后的表面保持平整、光滑；对于修多角或是棱角处，应选用小窄刀，便于灵活操作，不易伤及其他表面；在石膏模切割线外和切割处的钢片在此时拨掉，如在烘干后再拨，会容易整块破裂，在拼园据割多余石膏时容易撬掉部分花纹。修整石膏时将石膏与水充分融合，保持溶液状态，若石膏干枯则不宜与要修铝镁合金低压铸造手册~11~补面结合；（七、）石膏芯的拼装：1、拼装台的校准（水平仪）：将两个水平仪对称放在拼装台上，通过底部的升降螺丝来校准找平拼装台。2、拼装盘的校准：（先找平，再找同轴度）：用百分表找平拼装盘(0.05mm以内)，拼装盘要与拼装台同轴。先用百分表确定零位之后，再在对称的位置测量观察相差值，如果相差值不在允许的公差范围之内（0.02mm），用橡皮锤敲打找正。同时保证平面度的稳定性。（如果拼装盘和拼装台之间有缝隙，用铁片固定）3、用拼装盘、内径千分尺、百分表和拼装圆柱，确定百分表的拼装位置的数值：首先在拼装台上放上拼装圆柱，尽可能使它与拼装台在同一轴线上（轻放）来减小误差，把三个百分表打在拼装圆柱上、中、下三个位置，求出拼装圆柱的倾斜值。4、在拼装盘上放上任意一块基模，并与拼装盘的内壁贴合，用铁块压上固定；用三个百分表分别打在基模的两端的径表面与胎顶径上，确定百分表的位置和数值。5、调整好千分尺的长度（根据拼装圆柱的直径、倾斜值和图纸的理论数据计算出的数据，并用卡尺校对，减小误差，用支架固定好调好的千分尺，