壓鑄凝固過程的缺陷分析之“縮孔”和“縮松”
2020-05-29凝固是一種相變，其本質(zhì)是材料由液相轉(zhuǎn)化為固相的過程。在壓鑄過程中，金屬液在沖頭的作用下以高速充填型腔，并在高壓作用下完成凝固。快速凝固是壓鑄的一大特點(diǎn)，在實(shí)際的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，金屬的冷卻速度往往能達(dá)到每秒上百甚至上千攝氏度。在這樣快的冷
凝固是一種相變，其本質(zhì)是材料由液相轉(zhuǎn)化為固相的過程。在壓鑄過程中，金屬液在沖頭的作用下以高速充填型腔，并在高壓作用下完成凝固。快速凝固是壓鑄的一大特點(diǎn)，在實(shí)際的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，金屬的冷卻速度往往能達(dá)到每秒上百甚至上千攝氏度。在這樣快的冷卻速度下，壓鑄件內(nèi)部的微觀組織往往更加細(xì)小，相對(duì)于傳統(tǒng)鑄件來講，壓鑄件的綜合性能也更高。
壓鑄凝固過程的缺陷產(chǎn)生
與各種成形過程類似，壓鑄件在凝固過程中也會(huì)產(chǎn)生缺陷。這里的“缺陷”指的是有別于鑄件基體組織的異類組織，而最常見的凝固缺陷是我們熟知的“氣孔”、“縮孔”和“縮松”。
·氣孔是氣體在高壓作用下被壓到鑄件的內(nèi)部，呈光滑的球狀，隨機(jī)分布。其形成與型腔真空度、脫模劑，以及凝聚在表面的水分汽化有關(guān)。
·縮孔和縮松是由于凝固收縮，金屬液供給不足引起的，其形狀不規(guī)則，主要分布在鑄件最后凝固的區(qū)域，如在型腔拐角處過熱的區(qū)域，厚大鑄件的中心區(qū)域等。
縮孔和縮松很難從本質(zhì)上界定，一般來說，我們認(rèn)為縮孔是尺寸相對(duì)較大的孔洞，而縮松則是相對(duì)較小、呈連續(xù)分布的孔洞。在壓鑄過程中，縮松是更為常見的凝固缺陷。從總體上講，縮松缺陷是由于局部液體補(bǔ)縮不足和異質(zhì)成分與周邊組織熱收縮性不同造成的。
補(bǔ)縮是液體在壓力(重力引發(fā)或是外力強(qiáng)迫)的作用下向孔洞處流動(dòng)的一種行為。如果補(bǔ)縮通道暢通，外力作用充分，那么液體會(huì)自發(fā)地流向并填滿孔洞，從而避免縮松的形成。與之相反，如果補(bǔ)縮通道不通暢，或是外力不充分，那么縮松缺陷就會(huì)形成。
異質(zhì)成分與周邊組織熱收縮性不同而造成的收縮孔洞是縮松缺陷形成的另一主要原因。所謂異質(zhì)，主要指與周邊基體組織的區(qū)別，從實(shí)際壓鑄產(chǎn)品來看，異質(zhì)主要是指氧化夾雜。這種氧化夾雜主要是在充型過程中金屬液體表面的氧化層被卷入液體內(nèi)部而形成的缺陷。
以鋁合金來講，這種氧化層主要是氧化鋁，而基體組織則主要是由鋁枝晶和共晶形成的微觀組織，由于氧化鋁的熱膨脹和熱收縮性與周邊基體組織有很大區(qū)別，因此，在后續(xù)凝固過程中會(huì)在氧化鋁周邊形成熱收縮空洞，進(jìn)而形成縮松缺陷。
