压铸件的缺陷及产生的原因

HEATS

　　压铸生产中遇到的质量问题很多，其原因也是多方面。生产中必须对产生的质量问题作出正确的判断。找出真正的原因，才能提出相应切实可行的有效的改进措施，以便不断提高铸件质量。

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　　压铸件生产所出现的质量问题中，有关缺陷方面的特征、产生的原因(包括改进措施)分别叙述于后。

　　一、欠铸

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　　压铸件成形过程中，某些部位填充不完整，称为欠铸。当欠铸的部位严重时，可以作为铸件的形状不符合图纸要求来看待。通常对于欠铸是不允许存在的。

　　造成欠铸的原因有：

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　　1)填充条件不良，欠铸部位呈不规则的冷凝金属

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　　Ø当压力不足、不够、流动前沿的金属凝固过早，造成转角、深凹、薄壁(甚至薄于平均壁厚)、柱形孔壁等部位产生欠铸。

6 R6 |$ r& x9 w' f3 u E

　　Ø模具温度过低

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　　Ø合金浇入温度过低

4 P+ J& z& a/ F' R. }

　　Ø内浇口位置不好，形成大的流动阻力

　　2)气体阻碍，欠铸部位表面光滑，但形状不规则

' P( H8 G; k: f. E( t+ D+ B; l

　　Ø难以开设排溢系统的部位，气体积聚

1 d+ u- |8 C, [% V3 ~5 E

　　Ø熔融金属的流动时，湍流剧烈，包卷气体

　　3)模具型腔有残留物

# W3 {8 h" l0 t2 n

　　Ø涂料的用量或喷涂方法不当，造成局部的涂料沉积

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　　Ø成型零件的镶拼缝隙过大，或滑动配合间隙过大，填充时窜入金属，铸件脱出后，并未能被完全带出而呈现片状夹在缝隙上。当之种片状的金属(金属片，其厚度即为缝隙的大小)又凸于周围型面较多，便在合模的情况下将凸出的高度变成适为铸件的壁厚，使以后的铸件在该处产生穿透(对壁厚来说)的沟槽。这种穿透的沟槽即成为欠铸的一种特殊形式。这种欠铸现象多在由镶拼组成的深腔的情况下出现。

　　Ø浇料不足(包括余料节过薄)。

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　　Ø立式压铸机上，压射时，下冲头下移让开喷嘴孔口不够，造成一系列的填充条件不良。

( \4 l& m% A1 ~) k/ M q

　　二、裂纹

　　铸件的基体被破坏或断开，形成细长的缝隙，呈现不规则线形，在外力作用下有发展的趋势，这种缺陷称为裂纹。在压铸件上，裂纹是不允许存在的。

4 P" L @1 [' L7 c4 [

　　造成裂纹的原因有：

　　1.铸件结构和形状

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　　Ø铸件上的厚壁与薄壁的相接处转变避剧烈

( E& S' [8 I/ {' i' O

　　Ø铸件上的转折圆角不够

0 \# h6 s) V3 V3 i2 k8 a% o& R+ }

　　Ø铸件上能安置推杆的部位不够，造成推杆分布不均衡

0 W4 K3 x; \) N6 Y; h- E

　　Ø铸件设计上考虑不周，收缩时产生应力而撕裂。

6 ] X3 q4 K% t8 {

　　2.模具的成型零件的表面质量不好，装固不稳

0 n+ L, P3 g1 O0 r( j$ k2 v

　　Ø成型表面沿出模方向有凹陷，铸件脱出撕裂

# j( s; ?1 Z# m. A) R) t) p ; Y5 a- i h4 J. l0 u4 l

　　Ø凸的成型表面其根部有加工痕迹未能消除，铸件被

, M- r, C M* R9 A

　　Ø成型零件装固有偏斜，阻碍铸件脱出。

- x% h' l1 ^/ @5 I

　　3.顶出造成

3 H3 B, ~. Z2 ^* V [- Q

　　Ø模具的顶出元件安置不合理(位置或个数)

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　　Ø顶出机构有偏斜，铸件受力不均衡

　　Ø模具的顶出机构与机器上的液压顶出器的连接不合理，或有歪斜或动作不协调

d! U8 a Q3 A+ ?$ e4 V* T3 u1 l& H# o $ y" u* M, z9 U) D# v

　　Ø顶针顶出时的机器顶杆长短不一致，液压顶出的顶棒长短不一致。

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　　4.合金的成分

　　1)对于锌合金

" D% p. w: e& y8 L 7 L4 d& a: L* P" P/ U

　　A有害杂质铅、锡和镉的含量较多

6 Y& m) C/ S0 K

　　B纯度不够

- L; V. J( c8 Q0 q1 M1 A2 p

　　2)对于铝合金

　　A含铁量过高，针状的含铁化合物增多

$ I8 k0 \5 P+ s4 q1 x/ S

　　B铝硅合金中硅含量过高

) {) I' |- j1 P, @# t! a6 z , T4 c7 U7 r/ b% v4 t

　　C铝镁合金中镁含量高

" K# h, G% Z; V9 l) e: |2 N' t0 s; r

　　D其它杂质过高，增加了脆性

1 _) }9 r! e% F

　　3)对于镁合金

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　　铝、硅含量过高

. l4 U- V- Y B7 w+ B

　　5)合金的熔炼质量

( a6 W. m m4 h3 z# j

　　A熔炼温度过高，造成偏析

　　B保温时间过长，晶粒粗大

8 M% `' Y$ s- [8 Y3 H6 t0 C/ O

　　C氧化夹杂过多

　　6)操作不合理

　　A留模时间过长，特别是热脆性大的合金(如镁合金)

- D, m* ^4 Z2 P- a& w

　　B涂料用量不当，有沉积

　　7)填充不良、金属基体未熔合，凝固后强度不够，特别是离浇口远的部位更易出现。

　　三、孔穴

" W+ x$ o# P8 S t" a

　　孔穴包括气孔和缩孔

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　　1、气孔

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　　气孔有两种：一种是填充时，金属卷入气体形成的内表面光亮和光滑、形状较为规则的孔洞。另一种是合金熔炼不正确或不够，气体熔解于合金中。压铸时，激冷甚剧，凝固很快，熔于金属内部的气体来不及析出，使金属内的气体留在铸件内而形成孔洞。

; Z" x/ A i$ u. `6 b 6 P( Q3 c2 j! h; e

　　压铸件内的气孔以金属卷入型腔中的气体所形成的气孔是主要的，而气体的大部分为空气。

　　产生气孔的原因

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　　1.内浇口速度过高，湍流运动过剧，金属流卷入气体严重

　　2.内浇口截面积过小，喷射严重

　　3.内浇口位置

　　不合理，通过内浇口后的金属立即撞击型壁、产生涡流，气体被卷入金属流中

　　4.排气道位置不对，截面积不够，造成排气条件不良

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　　5.大机器压铸小零件，压室的充满度过小，尤其是卧式冷压铸机上更为明显

; b R% h) X' S6 F( |" v9 b \- r7 g$ [) T6 a( O

　　6.铸件设计不合理。a形成铸件有难以排气的部位；b局部部位的壁厚太厚

　　7.待加工面的加工量过大，使壁厚增加过多。

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　　8.熔融金属中含有过多的气体

　　2、缩孔

　　铸件凝固过程中，金属补偿不足所形成的呈现暗色、形状不规则的孔洞，即为缩孔。其原因有：

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　　I.金属浇入温度过高

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　　II.金属液过热时间太长

　　III.压射的最终补压的压力不足

) k' u' K! J) G" H" p, J; J

　　IV.余料饼太薄，最终补压起不到作用

, b* C: C& I: b L- t g

　　V.内浇口截面积过小(主要是厚度不够)

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　　VI.溢流槽位置不对或容量不够

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　　VII.铸件结构不合理，有热节部位，并且该处有解决

. Q& W; H5 q4 {4 k/ u: J. k5 C8 y% s , y2 z* S9 m) D, S1 ]$ D

　　VIII.铸件的壁厚变化太大

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　　在压铸件上，产生缩孔的部位，往往是容易产生气孔的处所，故压铸件内，有的孔穴常常是气孔、缩孔混合而成的。

　　四、条纹

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　　填充过程中，当熔融金属流动的动能足以产生喷溅或虽然聚集成流束，但又相连得不紧密的条件时，边界——凝固层便具有“疏散效应”，而处于这种状态金属在随后的金属主流所覆盖之前，早就凝固，于是，在铸件表面上便形成纹络，这就是压铸件上常见的条纹。铝合金铸件上条纹最为明显，而在铸件的大面积的壁面上，就更为突出。

) _4 l/ E* A/ {5 [. H9 q # U; V; E2 W. c i' `, {5 E

　　这种条纹呈现不同的反射程度，有时比铸件的基体的颜色稍暗一些，有时硬度上也稍有不一样。根据工厂初步测定条纹的深度约在0.2毫米以内，而深度为0.05毫米起，外观就已经明显地看出来。

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　　对条纹作化学的、摄谱的和金相的研究发现，条纹与铸件本身相同的化学成分，可而条纹不是硅偏析、渣滓、污损，也不是合金的其它化学本性原因造成的。条纹的深度仅0.08~0.20毫米。有时条纹有着清晰的边界，有时条纹与铸造组织混杂在一起，看不到明显的过渡区。条纹的微观组织基本上没有不同于主要组织，只是它更细致一些。对于铝合金来说，条纹内铝—硅共晶组织更加细致，合金组元中的金属间化合物也是如此。条纹也呈现硅的不足(暗的组成物)，但没有发现化学上的差异。在条纹更细的组织中，硅的分布也不一样，既然硅比铝要黑些，因而条纹的颜色常常看来更暗。

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　　综上所述，压铸件表面的条纹，是填充过程中必然发生的结果，尤其是铝合金铸件的表面更为突出，而条纹的组织和性质对于压铸件的使用来说，在一般的情况下没有影响的。只有在壁很薄时，才对条纹的深度有限制。至于在光饰要求高的表面上则还是不应该存在的。

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　　既然条纹是由于边界——凝固层的“疏散效应”所形成，而根据填充过程的特性，便可对产生这种“疏散效应”的原因作如下的分析：

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　　I.填充时，剧烈的湍流将气体卷入金属流中，从而对金属流速产生弥散作用。

　　II.在填充过程中，铸件的外壳层(边界——凝固层)常常不是整个地同时形成的(在填充理论的叙述中已经提到)在尚未形成壳层的区域便出现“疏散效应”。对于有大平在面的铸件，在大的平面壁上就更为明显。

9 w% ^# d% X" A, E/ D9 J g

　　III.模具温度低于热平衡条件所应有的温度，使“疏散效应”更为强烈，产生的区域亦大为增多。

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　　IV.金属流撞击型壁而产生溅射所造成的“疏散效应”十分明显，当撞击后的金属分散成密集的液滴，便成为麻面。这就是铸件表面上总是带有强烈的溅射痕迹的原因。正对内浇中的型壁是撞击溅射最常见的区域。

! c6 Z5 ^! A9 o$ D0 D( m0 W

　　V.涂料涂层不匀，厚的部位受到金属流的炽热混杂在金属中，并使金属产生“分隔”，从而造成“疏散效应”。

; }5 q6 }6 O$ s

　　VI.涂料局部沉积而气体又未挥发干净，余下的气体被金属流所包卷，对金属流产生弥散作用。

( c# s5 U) _/ p# G' `' w/ C" H

　　VII.排溢系统不合理，逸气不通畅，型腔中的气体过多，金属流因气体而弥散的作用增强。

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　　根

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　　据条纹产生的原因，可见其深度是随时变化的。所以，生产中，常常按深度的不同，将条纹分别称为花纹、流痕、麻面和冷纹等等。而冷纹的深度则是条纹中最深的一种。

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　　五、表层疏松

　　压铸件的外壳层(边界——凝固层)一般约为0.5~0.8毫米左右。在这个壳层(也称表皮层)上有一种呈现松散不密实的宏观组织，即为表层疏松。

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　　表层疏松的形成的原因与条纹相似，故其性质也很接近，也是有时有清晰的边界，有时则无明显的过渡区。但其深度则较条纹更深一些，而且总是与涂料过多而沉积有关，因此，表层疏松的颜色比条纹更为灰暗，反射更差。有时，也带有涂料受炽热而烧灼的颜色，所以有时这种还与涂料的本色有关。

$ k( | u7 B; Y4 w% U) E; q , J- w$ k$ D, C7 S w/ C8 j& A2 j

　　深度很浅的表层疏松，一般来说没有妨碍，但光饰(涂覆)则不允许存在。

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　　六、冷隔

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　　金属流互相对接或搭接但未熔合而出现的缝隙，称为冷隔。对于大铸件来说，冷隔这种缺陷出现较多。

　　出现冷隔的部位通常是离内浇口远的区域。它是由于金属流分成若干股地流动时，各股的流动前沿已呈现冷凝状态(称为凝固前沿)，但在后面的金属流的推动下，仍然进行填充，当与其相遇的金属流同样具有凝固前沿时，则相遇的凝固层不能再熔合，其接合处便呈现缝隙，这种缝隙便称为冷隔。严重的冷隔对铸件的使用有一定的妨碍，应视铸件的使用条件和冷隔的程度而定。

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　　产生冷隔的原因有：

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　　1.金属流在型腔中分成若干股地进行填充

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　　2.溢流槽位置与金属流股汇集处不吻合

! B6 L' `/ B( }" K6 o1 X: m2 I

　　3.合金浇入温度过低

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　　4.模具温度过低

　　5.内浇口速度太小

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　　6.金属流程过长

　　七、凹陷

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　　铸件表面上的瘪下部位称为凹陷，产生的原因有

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　　1.铸件的热节部位填充满(内部有空洞)，收缩时，表皮层虽有一定的强度，但在不破裂的情况下，仍然受到内部的收缩作用而表面呈现凹陷，即称为缩凹。

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　　2.填充时，气体被挤在金属流与型腔壁面之间而未被排除出去，该处即出现凹陷。这凹陷的表面光洁，多出现在型腔难以排气，而铸件则是端旁边缘部位上。

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　　3.在机器压射机构的性能较差(如旧的立式机器)的情况下，当工作液压力不稳定，压射压力也不稳定。推动金属的压力不连续，造成铸件的表皮层不止一次地形成，但是每次表皮层的边缘位置不同，前一次的表皮层有部分边缘未被后一次所覆盖，便产生条状的凹陷。

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　　4.模具型腔有残留物，这在前面对产生欠铸的原因中已经提到过。但产生时凹陷，型腔的残留物并不一定是片状，而是带有不规则的各种形状，残留物高出型面的高度也不大，故铸件的入深度也较浅。

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　　八、气泡

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　　铸件表皮下，聚集气体因热胀将铸件表面鼓起的泡，称为气泡。气泡的表皮仍然是压铸表皮。产生的原因有：

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　　1.型腔内气体过多

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　　2.模具温度过高(或冷却通道失去作用)。

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　　九、擦伤

8 M0 [, u7 m: p! m- G q

　　铸件的表面顺着出模方向的拉伤痕迹，即为擦伤。它有两种特征：

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　　1.金属流撞击型壁后，引起金属对型壁的强烈焊合或粘附(如同将稠糊状泥浆用力掷在墙上的粘附现现象一样，用力愈大，粘附愈多)，而当粘附部位在脱模时，金属被挤拉而把表皮层撕破，铸件该部位就出现拉伤。

4 T$ ?6 d! H6 u0 Q 3 W( y' b9 H$ U! D$ h" f' Q

　　2.模具成形表面质量较差时，铸件脱模造成拉伤，多呈直线(脱模方向)的沟道，浅的不到0.1毫米，深的约有0.3毫米。

　　擦伤严重时，便产生粘模，铸件甚至脱不出来。擦伤现象以铝合金最为严重

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　　产生擦伤的原因有：

　　1.成形表面斜度过小或有反斜度。

　　2.成形表面光洁度不够，或加工纹向不对，或在脱模方向上平整度较差。

3 R/ ~, i0 m) y0 ?, C( r" \" m

　　3.成形表面有碰伤。

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　　4.涂料不足，涂料性质不合要求。

　　5.金属流撞击型壁过剧。

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　　6.铝合金中含铁量过低(小于0.6%)

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　　7.金属浇入温度过高。

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　　十一、网状痕迹、网状毛刺

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　　模具零件热裂造成铸件表面上的痕迹和突出金属刺，而又因模具热裂多呈现网状(放射状)，当热裂程度较轻时，印在铸件上的即为网状痕迹；而热裂程度严重时，常形成裂缝，铸件上便有网状毛刺。熔点愈高的合金，这种热裂造成的

# k% N7 I$ W* b6 v! u

　　现象愈严重。例如铜合金的模具，热裂就较为严重。而黑色金属压铸就更为严重。

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　　压铸上的网状痕迹一般是不作限制的。而网状毛刺在轻微程度时，通常都允许的；当达到严重程度时，则按使用条件而定。

　　造成模具热裂的原因有：

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　　1.内浇口附近磨擦阻力最大，经受熔融金属的冲蚀最为严重，最易产生热裂。

9 b( j6 a) S4 U& n3 y6 c- d $ l' Z, t( L; [% y5 `

　　2.模具成型零件有较大平面是薄弱(实体厚度小)区域。

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　　3.冷却系统调节不当。

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　　4.水剂涂料未经过预热，或喷涂不当，对模具激冷过剧。

　　5.涂料有化学腐蚀作用(如氟化钠)。

　　6.成型零件上镶拼(包括型芯孔至边缘过小)造成薄弱的部位，也会产生早期热裂，但这热裂是条纹状的。同样也再现痕迹和毛刺两种。

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　　7.推杆和型芯(压铸件为小圆孔)处于经受金属流冲蚀较剧烈的部位(如浇口、浇道)时，其配合的孔口上缘将产生早期热裂，裂纹呈放射状扩展。使压铸件表面也会产生痕迹和毛刺。

　　8.模具材料有原始缺陷，锻造工艺不当、热处理方法不对所造成的潜在裂纹。

　　十二、接痕

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　　因模具零件的镶拼、活动零件或分型接合处所造成的高低不平的印痕，称为接痕。接痕交界的两相邻表面的斜度有同一方向的和方向相反的两种。

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　　十三、顶出元件痕迹

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　　模具上顶出元件(如推杆)与铸件接触的顶面处于型腔内的工作位置时，与原型面不一样平齐，铸件便出现顶出元件痕迹。

# O5 h( K; H' Q/ i

　　顶出元件痕迹又有凸出凹入两种，其凸起高度和凹入深度应根据铸件要求而定。

( E6 E2 F" U4 g6 {2 D Q

　　十四：铸件变形

　　铸件的变形一般是指整体变形而言。常见的变形有翘曲、弯扭、弯曲等。

. T( t8 a( e% M6 b z

　　产生变形的原因有：

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　　1.铸件本身结构不合理，凝固收缩产生变形。

　　2.模具结构不合理(如活动型芯带动、镶拼不合理等)。

　　3.顶出过程中，顶出温度过高(铸件的)、顶出结构不好、顶出有冲击、顶出力不均衡，都会使铸件产生变形。

. c$ T" F* S) P, h7 H

　　4.已产生粘模，但尚未达到铸件脱不出的情况下，顶出时也会产生变形。

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　　5.浇口系统、排溢系统(主要是溢流)布置不合理，引起收缩时的变形。

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　　十五、铸件几何形状、尺寸与图纸不符

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　　造成铸件几何、形状与图纸不符的原因有：

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　　1.模具成形部分已损坏，但生产并未发现而继续生产。

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　　2.模具的活动成形部分(如滑块)已不能保持在应有的工作位置上(如楔紧不够、装固位置变动)。

7 G8 ~7 S8 S8 I* R

　　3.模具分型面金属物未清理干净，致使与分型面有关的尺寸发生变动。

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　　4.型腔中有残留物。

　　十六、合金的化学成分不合标准

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　　主要原因是：

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　　1.熔炼过程没有按工艺规程进行。

5 p4 H4 x6 S% }' g, C7 t

　　2.保温时间、熔点低的元素容易烧损，成分发生变化。

　　3.保温时间过长，坩埚受到浸蚀，坩埚的某些元素渗入合金中，这一现象以铸铁坩埚较为明显，使合金的铁含量有所增加，其中又以铝合金最为严重

　　4.回炉料管理不善，不同牌号的合金混杂，回炉料的等级未严格区分。

　　5.回炉料与新料配比不当。

　　6.原材料进厂时未作分析鉴定。

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　　7.配制合金时，配料计算不正确，加料有错误，称重不准。

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　　十七、合金的机械性能不合标准

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　　主要原因是：

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　　1.合金的化学成分中对机械性能有主要影响的元素含量不对，特别是杂质含量过高。

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　　2.保温时间过长或过热温度过高，合金晶粒粗大。

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　　3.熔炼不正确。

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　　4.回炉料与新料配比不当，回炉料过多或回炉料未加分级。

　　5.合金锭在室外露天堆放，氧化物过多。

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　　6.试棒浇注过程不合要求。【MechNet】