我單位生產(chǎn)的某精密儀器壓鑄件，在生產(chǎn)初期，壓鑄件在加工中刀具嚴(yán)重磨損甚至出現(xiàn)崩刀現(xiàn)象。由于刀具十分貴重，此問題的出現(xiàn)直接帶來了加工成本的上升，并且也嚴(yán)重影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度，因此，對(duì)此問題進(jìn)行了研究，并得到了較好的解決。
１、鑄件硬質(zhì)點(diǎn)分析
１．１ 鑄件硬質(zhì)點(diǎn)現(xiàn)象
通過觀察發(fā)現(xiàn)壓鑄件的硬質(zhì)點(diǎn)類型可分為３種，第１種是刀具僅出現(xiàn)嚴(yán)重磨損情況下的硬質(zhì)點(diǎn)。這種硬質(zhì)點(diǎn)用肉眼在加工表面看不見異常，只是表面不光滑，在加工時(shí)刀具比正常產(chǎn)品的磨損要嚴(yán)重得多。第２種是在鑄件的加工表面呈現(xiàn)出暗黑色區(qū)域，尺寸為２～３ｍｍ，肉眼可見，加工時(shí)刀具易出現(xiàn)崩缺。第３種是鋼鐵類異物硬質(zhì)點(diǎn)，在產(chǎn)品表面用肉眼可見，呈黑色金屬塊狀或者是暗灰色的顆粒狀，尺寸較大，雖發(fā)生頻率較少，但易造成加工刀具的崩缺。
１．２ 硬質(zhì)點(diǎn)的顯微組織分析及來源
１．２．１ 金屬夾雜物構(gòu)成的硬質(zhì)點(diǎn)
據(jù)金相分析，第１類硬質(zhì)點(diǎn)屬于以 ＡｌＳｉＭｎＦｅ為主的金屬間化合物。
在鋁液中雜質(zhì)元素 Ｆｅ、Ｍｎ等含量較高以及熔煉溫度偏低，或停放時(shí)間較長時(shí)，以 ＡｌＳｉＭｎＦｅ為主的金屬間化合物便容易在鋁液下部形成。此類硬質(zhì)點(diǎn)在試樣經(jīng)體積分?jǐn)?shù)為 ０．５％的 ＨＦ 水溶液腐蝕后，顯微組織中可見塊條狀的金屬夾雜相，呈橙黃色或棕黃色，平均硬度（ＨＶ）為６３０，是鋁基體硬度（ＨＶ）６８～７３的９倍左右。此類硬質(zhì)點(diǎn)中還有富 Ｔｉ偏析化合物及少量的初生Ｓｉ相。Ｔｉ元素也有向鋁液下部偏析的傾向，當(dāng)鋁合金中 Ｔｉ元素含量較高時(shí)，就容易偏析而形成粗大的富 Ｔｉ化合物相，平均硬度（ＨＶ）為９５０，遠(yuǎn)高于鋁基體硬度。初生Ｓｉ相主要來源于原材料。若合金中Ｓｉ含量接近或達(dá)到共晶成分或局部Ｓｉ量過高時(shí)均會(huì)有塊狀初生 Ｓｉ相形成，平均硬度（ＨＶ）為９００～１３００，顯著高于鋁基體。
１．２．２ 非金屬夾雜物構(gòu)成的硬質(zhì)點(diǎn)
第２類硬質(zhì)點(diǎn)以非金屬夾雜物Ａｌ２Ｏ３ 為主，還有部分硅酸鋁化合物（Ａｌ２Ｏ３·ｘＳｉＯ２），及少量 ＭｇＯ·Ａｌ２Ｏ３ 化合物。Ａｌ２Ｏ３ 來源于鋁合金液面或爐料表面的氧化膜，當(dāng)保溫爐內(nèi)鋁液溫度過高或停放時(shí)間過長時(shí)，會(huì)使Ａｌ２Ｏ３ 由多孔的、較軟的 γ－Ａｌ２Ｏ３ 向堅(jiān)硬的α－Ａｌ２Ｏ３（剛玉）轉(zhuǎn)變，而鋁液中的Ａｌ２Ｏ３是兩者的混合。γ－Ａｌ２Ｏ３ 為多孔狀，平均硬度（ＨＶ）為６８２，約為鋁基體硬度的１０倍。無孔的α－Ａｌ２Ｏ３ 平均硬度（ＨＶ）為１３５４，約為鋁基體的２０倍。Ａｌ２Ｏ３·ｘＳｉＯ２（硅酸鋁）平均硬度（ＨＶ）為１３５１，其來源可能是耐火爐襯中的ＳｉＯ２在高溫下與鋁液發(fā)生反應(yīng)最后生成復(fù)合結(jié)瘤產(chǎn)物，也可能是外來異物。ＭｇＯ·Ａｌ２Ｏ３ 化合物的形成是因鋁合金中含有的少量Ｍｇ，在鋁液溫度稍高時(shí)即優(yōu)先氧化的產(chǎn) 物，平均硬度（ＨＶ）為１１２７。
１．２．３ 外來異物構(gòu)成的硬質(zhì)點(diǎn)
第３類硬質(zhì)點(diǎn)是混入夾雜物形成的硬質(zhì)點(diǎn)，如模具掉下的碎塊，及未濾除的回爐料中的金屬鑲件殘留物也可能進(jìn)入鋁熔體，最后進(jìn)入鑄件中形成硬質(zhì)點(diǎn)，因模具鋼及鋼鐵鑲嵌件的硬度（ＨＶ）為２２０～４８０，比鋁合金基體硬度高很多。熔鋁爐或中轉(zhuǎn)包中的耐火襯材料（Ａｌ２Ｏ３·ｘＳｉＯ２硅酸鋁化合物）
在生產(chǎn)中也可能脫落，由于其密度在２．４～２．６ｇ／ｃｍ３范圍，與鋁液密度接近，因此一旦脫落便進(jìn)入鋁液中，很難沉降到爐底或浮起進(jìn)入渣中。所以，落入鋁液中的耐火材料在壓鑄生產(chǎn)時(shí)很可能會(huì)進(jìn)入鑄件形成硬質(zhì)點(diǎn)。
２、強(qiáng)化生產(chǎn)過程控制
壓鑄件中的硬質(zhì)點(diǎn)類型根據(jù)其來源無非是原材料帶進(jìn)的夾雜物，熔煉不當(dāng)產(chǎn)生的氧化物、混入的夾雜物，熔體凈化處理不完善遺留下來的夾雜物及生產(chǎn)掌控不當(dāng)造成的爐底沉積物等。因此，控制原材料進(jìn)廠、完善熔煉工藝及強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理等手段可解決硬質(zhì)點(diǎn)問題。
２．１ 強(qiáng)化原材料進(jìn)廠管理
ＡＤＣ１２鋁錠原 材 料 嚴(yán) 格 按 照 《進(jìn) 廠 檢 驗(yàn) 規(guī) 程》執(zhí)行，嚴(yán)格控制Ｓｉ含量不超過 ＡＤＣ１２規(guī)定的上限，Ｆｅ含量要嚴(yán)格控制在１．３％以下。對(duì)鋁合金錠表面及斷口組織，不允許有熔渣、Ｆｅ雜物及結(jié)晶Ｓｉ偏析物組織。
２．２ 完善熔煉工藝
２．２．１ 根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求選擇鋁合金熔煉爐
生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)壓鑄件，必須要有含夾雜物及氧化物少的鋁液。過去鋁合金熔煉爐常用的是熔化兼保溫的燃油坩堝爐，因爐型簡(jiǎn)陋陳舊，不能滿足要求。主要存在如下問題：①因?yàn)槭侨加托哇釄鍫t，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熔化時(shí)將爐料直接投入到鋁液中，在添料的同時(shí)也會(huì)帶有很多油污及水分進(jìn)入鋁液，增加了爐料的雜質(zhì)及氫氣的含量，見圖１。
②由于爐料在熔化前不能進(jìn)行預(yù)熱及裝料時(shí)大量的固體爐料浸沒于鋁熔體中，導(dǎo)致傳熱效率低，熔化速度慢，從而加大了爐料的氧化燒損，增加了熔體中氧化夾雜物的含量。③由于熔化效率低導(dǎo)致出鋁溫度也較低，不利于后續(xù)鋁熔體的凈化處理，使得鋁液中會(huì)遺留下大量的氧化夾雜物。采用快速集中熔解爐具有如下優(yōu)勢(shì)：① 氧化燒損小，顯著降低了鋁熔體中非金屬夾雜物的含量，
見表１。②最大限度地減少氫含量，鋁合金熔體質(zhì)量高。③出爐溫度高，保證了后續(xù)鋁熔體的凈化質(zhì)量?！?/span>
２．２．２ 在鋁熔體處理中增加陶瓷過濾
因?yàn)殇X液中的γ－Ａｌ２Ｏ３ 及α－Ａｌ２Ｏ３ 的密度分別為３．６５ｇ／ｃｍ３和 ３．９９ｇ／ｃｍ３，比鋁液密度２．５～２．６ｇ／ｃｍ３稍大，進(jìn)入鋁液后很難浮起，短時(shí)間內(nèi)又不能沉淀到爐底，所以單靠在鋁液表面除渣是無法除凈的，因此，鋁液在出爐后采用過濾處理對(duì)于凈化鋁液質(zhì)量是非常必要的。
根據(jù)生產(chǎn)需要，陶瓷板規(guī)格選為２００ｍｍ×２００ｍｍ×２２ｍｍ，孔密度為２０ｐｐｉ。
２．２．３ 采用旋轉(zhuǎn)吹氮精煉技術(shù)精煉鋁熔體
原來的鋁熔體精煉采用手工的方式。由于手工作業(yè)受人為因素影響很大，質(zhì)量得不到保證，因此將手工作業(yè)改為旋轉(zhuǎn)吹氮精煉方式。此種精煉裝置的優(yōu)勢(shì)在于：隨著噴頭的旋轉(zhuǎn)，氮?dú)馀菰趪婎^旋轉(zhuǎn)的離心力及上浮力的作用下在鋁液中呈螺旋曲線上升，氣泡上升路徑的延長便增加了氮?dú)馀菖c氫氣及氧化物的接觸時(shí)間，除氣除渣效果明顯。
２．２．４ 將保溫爐的鑄鐵坩堝改為石墨坩堝
我單位原來的保溫爐坩堝采用的是鑄鐵坩堝。由于鑄鐵坩堝增加了鋁熔體 在保溫過程中增Ｆｅ的機(jī)會(huì)，無法滿足目前產(chǎn)品的質(zhì)量要求，因此，將其改為石墨坩堝。
２．３ 調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)及強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)工藝紀(jì)律
根據(jù)以上熔煉設(shè)備的改變，熔煉及精煉處理工藝也做了調(diào)整，見表２。
為加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理，對(duì)作業(yè)規(guī)范進(jìn)行了改善：①回爐料的使用嚴(yán)格規(guī)范化，在使用前，專人對(duì)回爐料中的鋼鐵類鑲嵌件進(jìn)行分選，熔煉工具要求刷涂料，烘干后方可使用。②控制熔煉溫度，熔化后及保溫過程中嚴(yán)禁加冷料錠，防止因合金成分偏析產(chǎn)生沉淀物硬質(zhì)點(diǎn)。③鋁液在保溫爐中非生產(chǎn)存放時(shí)間最長不準(zhǔn)超過２ｈ，超過２ｈ必須倒掉，重新熔化及精煉處理，防止合金成分偏析。④建立每周一次的清爐制度，對(duì)于熔煉爐及保溫爐爐底的金屬雜質(zhì)沉積物進(jìn)行清理。⑤鋁液停用時(shí)，熔爐內(nèi)及中轉(zhuǎn)包內(nèi)鋁液要及時(shí)倒出，防止鋁液在包中停放時(shí)間過長，因鋁液凝固而造成爐（包）襯脫落，進(jìn)入鋁液形成鑄件硬質(zhì)點(diǎn)。
３、結(jié)語
實(shí)踐證明，解決壓鑄件的硬質(zhì)點(diǎn)問題，主要應(yīng)做好以下３個(gè)方面的工作：①一定要把好原材料入廠關(guān)，必要時(shí)對(duì)鋁合金生產(chǎn)廠提出特別要求，嚴(yán)格管控，納入對(duì)供應(yīng)商的考核管理。②嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝，要選擇與生產(chǎn)產(chǎn)品相適應(yīng)的熔煉及鋁熔體處理設(shè)備，根據(jù)產(chǎn)品的要求和設(shè)備能力設(shè)計(jì)出合理的工藝參數(shù)。③嚴(yán)格生產(chǎn)管控，解決工人作業(yè)環(huán)節(jié)中的問題。
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