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浸渗技术在中大型压铸铝合金产品中应用
作者: admin8  公布时间: -07-15  阅读: 132
浸渗技术在中大型压铸铝合金产品中应用

作者: 广东鸿图科技股份有限企业 常移迁 张百在

金融危机后伴随国外不少压铸企业倒闭和大量压铸产品向中国转移, 压铸产业在中国大陆发展速度非常迅猛。据中国铸造协会统计, 压铸产业是现在中国铸造业中发展最快领域, 并已形成华南、 华东以及西南三个关键压铸产业集中地。其中华南地域是以肇庆地域为主压铸产业集群, 该地域集中了以广东鸿图科技股份有限企业、 广东鸿特精密技术股份有限企业、 广东鸿泰科技股份有限企业等为龙头近20家压铸生产企业, 年产铝合金压铸件达成14万吨, 产值50多亿元。

多年来基于产品轻量化、 高集成和高性能要求, 压铸铝合金零件结构和形状愈来愈复杂, 质量要求愈来愈高。如部分汽车用大型铝合金部件, 为了降低工序和避免组合后部件刚性差、 易变形问题, 新设计方案常常将以前若干个零件集成为一个零件后要求直接成形, 所以就出现了大量壁厚差异非常大、 性能要求高、 结构复杂、 甚至都不能顺利出模和压铸工艺性非常不好产品零件, 这给零件成形制造, 尤其是给零件压铸成形带来了极大挑战。

尽管在压铸行业采取了诸如真空压铸、 局部挤压压铸等新工艺和新技术。但在压铸过程中, 仍会产生大量弥散性气孔、 缩松等缺点。这些缺点, 对于必需进行泄漏检测、 有压力要求产品不得不做报废处理, 即使用于无压力要求, 也可能会因电镀、 涂漆及其它表面处理时清洁剂、 酸液等进入零件内部造成内部腐蚀, 使表面喷漆、 电镀时形成气泡或凹凸不平, 造成电镀层等在后期会有脱落等现象, 缩短了产品使用寿命。

重卡汽车发动机用齿轮室铝合金压铸浸渗件产品
浸渗技术是处理压铸件泄漏最有效方法

压铸件在铸造形成过程中, 轻易产生内部疏松、 缩孔、 气孔等缺点, 这些有缺点铸件在经过机械加工后, 表面致密层部件被去掉而使内部组织缺点暴露出来。对有密封要求汽车铝铸件, 如汽缸体、 汽缸盖、 进气歧管、 化油器、 制动阀体等, 在进行耐压密封试验时, 缺点微孔存在将造成密封介质渗漏造成大量废品, 且这些缺点往往机加工后经试压后才能发觉, 从而造成工时、 原材料和能源严重浪费。为了处理压铸件废品率高问题, 挽救因上述缺点可能报废铸件, 生产中要采取一定处理方法, 现在使用最普遍技术是浸渗处理, 即堵漏。所谓“浸渗”, 就是在一定条件下把浸渗剂渗透到铸件微孔隙中, 经过固化后使渗透孔隙中填料与铸件孔隙内壁连成一体, 堵住微孔, 使零件能满足承压、 防渗及防漏等条件工艺技术。

浸渗技术在大中型压铸铝合金产品中应用

浸渗方法

浸渗处理方法有常压浸渗、 真空浸渗、 压力浸渗和真空加压浸渗法等。

附图所表示为我们企业承接重卡汽车发动机用齿轮室铝合金压铸浸渗件产品, 重量19.5kg, 产品最大外形尺寸893mm×645mm×106mm, 最大壁厚25mm, 最小壁厚9mm, 有多处螺孔和密封槽需要进行机加工, 在1.4kg/cm2压力下泄漏量不超出0.5cc。依据压铸件缺点性质、 分布情况、 压铸件工作条件、 结构尺寸及浸渗剂类型等具体情况, 我们采取真空加压整体浸渗方法。

浸渗剂选择

浸渗剂（胶液）需含有良好渗透性和粘附性, 同时固化后还应含有良好耐介质性及与工件较靠近物理性能。浸渗剂可分为有机和无机两大类。无机浸渗剂（如硅酸钠, 俗称水玻璃）材料起源广泛, 耐热性高, 但固化物含量低, 固化物收缩率大, 性脆, 耐冲击和耐水性能差, 须进行改性处理。有机浸渗剂即使价格稍贵, 但相对稳定, 随时可用, 使用方便。为此依据产品技术要求, 考虑产品结构特点和质量缺点出现部位, 经数次试验检测后, 我们采取“无锡生珑浸渗化工设备有限企业”提供嘉泰90C热固化型有机类浸渗剂, 其成份组成及性能指标以下表所表示。

真空加压浸渗工艺

真空加压浸渗过程关键在真空压力罐中进行。按工艺处理次序可分为前处理、 浸渗处理和后处理三个阶段。

前处理是将压铸件脱脂、 清洗, 再干燥备用。关键目在于去除零件表面油污、 金属碎屑和灰尘, 提升浸渗质量, 预防油污及机械杂质带入浸渗剂中影响渗透力和粘结力。常见脱脂方法有溶剂脱脂、 碱液脱脂及电化学脱脂。铸件在上述脱脂清洗后, 取出经热水漂洗再在80-90℃下烘干, 为提升浸透效果, 并预防大量水分进入真空泵, 清洗后烘干是非常关键。

浸渗处理是将经前处理工件装入浸渗罐密封抽真空15min, 以充足排除罐内及铸件孔隙处空气和微尘, 为浸渗剂填充和渗透发明压差动力条件。然后利用罐内负压吸入浸渗剂, 再次抽真空15min。第二次抽真空目在于排出罐内浸渗剂中气体, 预防溶有气体浸渗剂渗透到铸件微孔缺点中去, 以预防固化时气孔产生而影响密封性能。最终加压0.5~0.75MPa, 保持15~20min, 使已充填和渗透压铸件孔隙内部浸渗剂深入向缺点各个部位最深处渗透。

后处理是将工件滴干、 清洗并放入固化炉中固化, 使进入铸件孔隙浸渗剂由液态向固态转变, 形成坚实固化膜。固化温度为80-90℃, 保持2h以上, 或在室温（25℃以上）下放置24h。如铸件在300℃以上条件使用, 宜先在80℃温度下固化2h, 接着在110℃温度下继续固化1h。受压铸件浸渗后需100%进行压力试验, 检验浸渗处理后是否达成要求气密性。凡在浸渗范围内仍有泄漏, 许可进行再浸渗, 对3次浸渗仍有泄漏铸件作废品处理。通常, 试验压力值为工作压力值2倍。

该工艺关键步骤: 清洗零件→抽真空→加压使浸渗剂进入微孔中→清除残胶（离心甩干、 反复清洗）→固化→检验→标识→储运或装配。

要求浸渗时工件在吊篮中摆放位置正确
浸渗过程中工艺控制关键点

‧ 因为有机浸渗剂价格较贵, 需在浸渗罐中增加离心甩干机, 以使多出浸渗剂回流到储液罐中继续使用。这就要求浸渗时工件在吊篮中摆放位置正确, 对部分盲孔（螺纹孔）必需注意其轴线方向。

‧ 重视对浸渗剂维护, 每七天检验一次浸渗剂粘度和稳定性, 在要求指标范围内方可继续生产; 操作中应避免水及电解质带入浸渗剂中; 浸渗前须把工件清洗洁净、 浸渗剂存放温度严格控制等, 必需按摄影关工艺文件强制实施。

‧ 依据产品内部缩松、 气孔分布情况, 结合产品壁厚状态来选择适宜浸渗剂粘度, 这对提升和稳定浸渗产品合格率非常关键。浸渗剂粘度越小, 渗透能力越强; 孔越小, 毛细作用越大, 越易渗透。通常壁厚差比较大压铸产品比壁厚比较均匀产品选择浸渗剂时粘度要大部分。

‧ 真空度和保压时间对浸渗产品合格率影响也比较大。真空度越高, 微孔内气体排除越根本, 浸渗剂越轻易渗透微孔内部; 压力越高、 保压时间越长, 浸渗剂渗透铸件微孔缺点越深。

‧ 零件几何形状对浸渗效果有一定影响。零件壁越厚越轻易渗补, 反之效果越差。因为零件壁越薄, 浸渗剂在未固化前就会从零件中流出, 或在清洗过程中流失。

‧ 为了预防固化后铝合金压铸件表面变色, 固化用水应采取离子交换水, 并用冰醋酸把其pH值调至5~7; 依据生产量大小, 每隔3~5天更换一次固化用水。

‧ 对于有清洁度要求产品, 渗补后零件外表面、 内腔表面及螺栓孔内不许可有残留浸渗剂, 不然将影响零件外观及装配。为了预防产品零件在浸渗、 清洗、 包装、 物流过程对产品零件清洁度影响, 经渗补后零件需要重新上加工线清洗设备, 按步骤再次清洗, 确保达成清洁度要求。

‧ 渗补后零件泄漏量要符合产品技术规范, 满足密封性要求。所以, 对浸渗处理后零件还必需进行100%密封性试验。

铝压铸件浸渗处理技术应用和发展

多年来铝合金加工行业真空浸渗需求快速增加, 关键用于飞机、 船舶、 机车、 汽车、 摩托车等各类机械制造行业中。其经典浸渗件有发动机缸体、 缸盖、 进气歧管、 油泵、 油嘴、 水暖器材、 水泵、 阀盖、 铸造油底壳、 化油器壳体、 变速箱壳体、 曲轴箱、 压缩机、 ABS控制器、 动力转向器、 汽车轮毂、 燃料泵、 天然气控制阀、 液压阀、 冷却泵、 密封飞机仪器、 电子仪器护罩、 气动零件和多种气体仪表等。

广州本田、 奇瑞铝合金压铸件, 如变速箱、 离合器类产品, 多年以前就由我们企业进行浸渗全处理。现在优异工业国家都主张对承压铸件进行全浸渗处理, 浸渗技术已被汽车制造业和其她关键工业部门认可, 如日本多个大汽车企业在发动机生产中把铸件浸渗作为一道不可缺乏工序。近几年来, 伴随浸渗处理设备和浸渗剂材料发展, 浸渗处理已成为挽救汽车铝铸件渗漏缺点令人满意工艺方法。大家对它认识, 不再仅仅作为一个废品再生方法, 而是把它看作铸件后续处理过程中公认生产工艺。

做好物流管理, 严格控制浸渗过程, 以及严格控制零件清洁度、 密封性是确保浸渗后产品零件符合产品技术规范关键所在。

中国大陆过去因为铝压铸件生产规模不大, 浸渗技术显现不出给压铸行业带来效益。近几年来伴随汽车铝压铸件急速扩大应用, 浸渗技术在生产中应用前景日益显现。实践证实, 浸渗技术是提升铝压铸件成品合格率及确保产品使用性能一个行之有效方法。尤其是对部分重量超出3吨压铸铝合金产品, 经过浸渗提升产品合格率所带来经济效益已经得到各级领导和管理人员认可与重视。

本文撰写得到了叶伟昌教授和叶毅高级工程师指导与帮助, 谨此致谢。(end)