提高铝合金压铸件的强韧性

作者：信息来源:模具 2008-6-26

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正是这种网状共晶体，使阀芯强韧性降低，在悬臂弯曲试验过程中，b1和b2处都出现裂纹(双裂纹)，而且在断裂前无明显的弯曲塑性变形。这种工艺改善了阀芯的组织形态，从而提高了阀芯的强韧性。图2改进前的阀芯组织图3改进后的阀芯组织500×造成“运输断裂”的力主要是冲击力，尽管改进后抗弯力并无增加(甚至减少)，也不影响其 ...

中图分类号：TG166.3

　　某厂生产的热水器，从工厂到销售点的运输过程中，发现部分热水器的气量调节阀芯断裂。开始时，工厂产品设计、开发部门以为阀芯尺寸不合理，于改进设计并加大尺寸，但是 “运输断裂”事故仍时有发生。后来，进行球化热处理使问题得以完全解决。
　　气量调节阀芯形状如图1所示，制造材料为铸造铝硅铜合金。零件原加工过程是：熔炼→金属模压铸→去应力退火→机加工→成品。经试验确定，改进后的零件加工过程为：熔炼→金属模压铸→490℃×3h水冷，室温6天→机加工→成品。
　　对改进前、后的阀芯分别进行实物悬臂弯曲试验、实物冲击试验和硬度测定，结果如表1所示。试验用阀芯的化学成分w(%)为：9.49Si,2.06Cu，0.43Fe。

图1　气量调节阀芯形状图

表1　改进前、后阀芯的性能对比

　硬度实物悬臂弯曲试验P_b1、P_b2(N)实物冲击吸收功( J)改进前87～113450～470， 672～8423.5改进后97～116149～176， 764～8939.0

　　注：实物悬臂弯曲试验是将阀芯大的一端(头部)固定，在尾端加作用力，用应变片测量图1所示b₁和b₂处(两处是易产生“运输断裂”部位)产生应变的力 P_b1、P_b2。实物冲击试验是在摆锤式冲击试验机上进行的。

　　改进前，阀芯的显微组织为α+共晶体(α+Si)，如图2所示。由于共晶体数量较少，呈现网状分布形貌。正是这种网状共晶体，使阀芯强韧性降低，在悬臂弯曲试验过程中，b₁和b₂处都出现裂纹(双裂纹)，而且在断裂前无明显的弯曲塑性变形。改进后，组织中原有的网状共晶体消失，共晶体中的硅晶体大部分由针片状变成颗粒状，如图3所示。这种工艺改善了阀芯的组织形态，从而提高了阀芯的强韧性。在悬臂弯曲试验过程中，b₁处只发生弯曲变形，不出现裂纹；b₂处开始变形的力较大，而且经过较时间变形后才断裂(单裂纹)；实物冲击吸收功达到9J，是改进前的2.6倍。

图2　改进前的阀芯组织　　图3　改进后的阀芯组织　500×

　　造成“运输断裂”的力主要是冲击力，尽管改进后抗弯力并无增加(甚至减少)，也不影响其抗断裂能力的提高。这是因为在受力时粒状组织相对于片状组织不易出现应力集中，更有效抵抗裂纹的形成及裂纹的扩展，从而提高抗冲击的能力。
　　上述这种工艺的改进其主要作用是使硅晶体球化。硅晶体的球化过程应是在加热保温阶段进行的，与钢铁材料的球化退火很相似，因此我们认为这是一种球化处理工艺。

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