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        鋁合金鑄造工藝
        發布日期:18-10-03 16:55

        鋁合金鑄造工藝


         由于鋁合金成分不同,合金的物理和化學性質不同,結晶過程也不同.。 因此,必須根據鋁合金的特性合理選擇鑄造方法,以便在允許的范圍內防止或減少鑄造缺陷的發生,從而優化鑄造。

         1、鋁合金鑄造工藝性能

         鋁合金的鑄造工藝性能通常被理解為在填充模具、結晶和冷卻過程中最突出的那些性能的組合。 流動性、收縮性、氣密性、鑄造應力、吸力。 鋁合金的這些性能取決于合金的成分,但它們也與鑄造因素、合金的加熱溫度、鑄造模具的復雜性、澆口和冒口系統、澆口形狀等有關。

         ( 1 )流動性

         流動性是指合金液體填充模具的能力。 流動性的大小決定了合金能否鑄造復雜的鑄件。 鋁合金中共晶合金的流動性最好。

         影響流動性的因素很多,主要是合金液體中金屬氧化物、金屬化合物和其他污染物的組成、溫度和固相顆粒,但外部基本因素是澆注溫度和澆注壓力(通常稱為澆注壓頭)。

         ( 2 )收縮性

         收縮是鑄造鋁合金的主要特征之一。 一般來說,合金分為三個階段,從液態澆注到凝固,直到冷卻到室溫,即液態收縮、凝固收縮和固態收縮。 合金的收縮對鑄件的質量有決定性的影響. 它影響縮孔的尺寸、應力的產生、裂紋的形成和鑄件尺寸的變化.。 通常,鑄件的收縮分為體積收縮和線性收縮. 在實際生產中,線性收縮通常用于測量合金的收縮。

         鋁合金的收縮尺寸,通常用百分比表示,叫做收縮。

         ( 1 )身體收縮

         身體收縮包括液體收縮和凝固收縮。

         從澆注到凝固,鑄造合金液體將在最終凝固位置顯示宏觀或微觀收縮. 這種由收縮引起的宏觀收縮是肉眼可見的,可分為集中收縮腔和分散收縮腔.。 集中縮孔的孔徑很大,集中分布在鑄件頂部或具有大截面厚度的熱接縫處.。 分散的縮孔分散且形狀細小,大部分分布在鑄造軸線和熱點。 肉眼很難看到微觀縮孔,大部分微觀縮孔分布在晶界或枝晶之間。

         收縮和氣孔是鑄件的主要缺陷之一,其原因是液體收縮大于固體收縮。 生產中發現,鑄造鋁合金的凝固范圍越小,越容易形成集中縮孔,凝固范圍越寬,越容易形成分散縮孔.  因此,在設計中,鑄造鋁合金必須符合順序凝固的原則,即鑄件從液態到凝固期間的體收縮應補充合金液體,收縮腔和孔隙率應集中在鑄件的外部冒口中.。 對于易于松散分散的鋁合金鑄件,冒口數量多于集中縮孔的數量,并且在易于松散分散的地方設置冷鐵,以提高局部冷卻速度,并使其同時或快速凝固。

         ②線收縮

         線性收縮的大小將直接影響鑄件的質量。 線性收縮越大,鋁鑄件中裂紋和應力的趨勢越大.  冷卻后鑄件的尺寸和形狀變化越大。

         不同鑄造鋁合金有不同的收縮率,即使同一合金有不同的鑄件,收縮率也不同,同一鑄件的長度、寬度和高度收縮率也不同。 應該根據具體情況來確定。

         ( 3 )熱裂紋

         鋁鑄件中的熱裂紋主要是由鑄件收縮應力超過金屬顆粒之間的結合力引起的,裂紋處的大多數金屬經常被氧化,并通過觀察沿顆粒邊界的裂紋斷裂而失去金屬光澤.。 裂紋沿著晶界延伸,具有之字形形狀、較寬的表面和較窄的內部,一些穿透整個鑄件的端面。

         不同的鋁合金鑄件具有不同的裂紋傾向,因為鑄造鋁合金凝固過程中完整的晶體框架開始形成的溫度和凝固溫度之間的差異越大,合金的收縮率越大,產生熱裂紋的傾向越大. 由于模具阻力、鑄造結構、鑄造工藝等因素,即使是相同的合金也有產生熱裂紋的不同傾向.。 在生產過程中,經常采取退回鑄?;蚋倪M鑄造鋁合金鑄造系統等措施來避免鋁鑄件出現裂紋.。 熱裂紋法通常用于檢測鋁鑄件中的熱裂紋。

         ( 4 )氣密性

         鑄造鋁合金的氣密性是指空腔型鋁鑄件在高壓氣體或液體作用下不泄漏的程度. 氣密性實際上表示鑄件內部結構致密和純凈的程度.。

         鑄造鋁合金的氣密性與合金的性能有關. 合金的凝固范圍越小,松動的趨勢越小,沉淀孔隙率越小,合金的氣密性越高.。 同一鑄造鋁合金的氣密性也與鑄造工藝有關,例如降低鑄造鋁合金的鑄造溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及加壓凝固和結晶等.所有這些都可以提高鋁鑄件的氣密性.。 滲透也可用于堵塞泄漏間隙,以提高鑄件的氣密性。

         ( 5 )鑄造應力

        鋁合金鑄造工藝

         鑄造應力包括熱應力、相變應力和收縮應力。 各種應力的原因是不同的。

         ( 1 )熱應力

          熱應力是由鑄件不同幾何形狀交匯處的不均勻厚度和冷卻引起的。 在薄壁處形成壓應力,導致鑄件中的殘余應力。

         ②相變應力

         相變應力是由于一些鑄造鋁合金在凝固后冷卻過程中的相變,這導致體積尺寸變化。 這主要是由于鋁鑄件壁厚不均勻以及不同部位在不同時間的相變造成的.。

         ③收縮應力

         當鋁鑄件收縮時,它會被模具和型芯擋住,從而產生拉應力。 這種應力是暫時的,鋁鑄件在拆包后會自動消失。 然而,不當的拆包時間往往會導致熱裂紋,特別是當金屬模具鑄造的鋁合金在這種應力下容易產生熱裂紋時。

         鑄造鋁合金中的殘余應力降低了合金的機械性能,并影響鑄件的加工精度。 鋁鑄件中的殘余應力可以通過退火處理來消除。 該合金具有良好的導熱性,在冷卻過程中沒有相變. 只要鑄件的結構設計合理,鋁鑄件的殘余應力通常很小。

         ( 6 )吸氣

         鋁合金易于吸收氣體,這是鑄造鋁合金的主要特征。 液態鋁和鋁合金的成分與爐料、有機燃燒產物、鑄模等中包含的水分反應,產生被鋁液體吸收的氫。

         鋁合金熔體的溫度越高,它吸收的氫越多.  700.角度. c.每100 g鋁中氫的溶解度為0. 5~0. 9. 當溫度上升到850℃時,氫的溶解度增加了2 - 3倍。 當含有堿金屬雜質時,氫在鋁溶液中的溶解度顯著增加。

         除了在熔化過程中吸氣之外,鑄造鋁合金在倒入鑄模中時也會產生吸氣. 進入鑄模的液態金屬隨著溫度降低,氣體的溶解度降低,多余的氣體沉淀出來. 一些無法逸出的氣體保留在鑄件中以形成氣孔,這通常被稱為“針孔”."。 氣體有時與收縮腔結合,從鋁液中沉淀的氣體保留在收縮腔中。  如果氣泡加熱產生的壓力很大,氣孔表面光滑,孔周圍有一圈明亮的層.  如果氣泡產生的壓力很小,孔的內表面就會起皺,看起來像一只“蒼蠅的腳”,仔細觀察后會有縮孔的特征.。

         鑄造鋁合金液體中的氫含量越高,鑄件中產生的針孔越多。 鋁鑄件上的針孔不僅降低了鑄件的氣密性和耐腐蝕性,還降低了合金的機械性能。 為了獲得沒有或很少氣孔的鋁鑄件,關鍵是熔煉條件。 如果在熔煉過程中加入覆蓋劑來保護合金,合金的進氣量會大大減少。 精煉熔融鋁可以有效控制熔融鋁中的氫含量。

         第二,砂型鑄造

         鑄造由沙子、粘土和其他輔助材料制成的模具的方法稱為砂型鑄造。 砂型的材料統稱為模制材料。 用于有色金屬應用的砂型由沙子、粘土或其他粘合劑和水制成。

         鋁鑄件的成形過程是金屬和鑄模相互作用的過程。 鋁合金液體注入模具后,熱量被傳遞到模具中,砂型受到液態金屬的熱、機械和化學作用。 因此,為了獲得高質量的鑄件,除了嚴格掌握熔煉工藝外,還必須正確設計模(芯)砂的配合比、成型和鑄造工藝。

         第三,金屬型鑄造

         1. 介紹和工藝流程

         金屬鑄模鑄造,也稱為硬鑄模鑄造或永久鑄模鑄造,是將熔融鋁合金鑄造到金屬鑄模中以獲得鑄件的方法. 大多數鋁合金金屬鑄模鑄造使用金屬芯或砂芯或殼芯. 與壓鑄相比,鋁合金金屬模具具有較長的使用壽命.。

         2. 鑄造優勢

         ( 1 )優勢

         金屬模具的冷卻速度更快,鑄件結構更致密,鑄件可以通過熱處理得到強化,機械性能比砂型鑄件高15 %左右。

         金屬型鑄造具有穩定的鑄造質量、比砂型鑄造更好的表面粗糙度和更低的廢品率。

         良好的工作條件、高生產率和易于工人控制。

         ( 2 )缺點

         金屬模具導熱系數大,填充能力差。

         金屬模具本身沒有透氣性。 必須采取相應的措施來有效地排出氣體。

          金屬模具沒有屈服特性,并且在凝固過程中容易開裂和變形。

         3. 金屬鑄造常見缺陷及預防

         ( 1 )針孔

         防止針孔的措施:

         嚴禁使用污染的鑄造鋁合金材料、沾有有機化合物的材料以及嚴重氧化和腐蝕的材料。

         控制熔煉過程,加強脫氣和精煉。

         為了控制金屬型涂層的厚度,當涂層太厚時,很容易產生針孔。

         模具溫度不應太高. 冷卻鑄件的厚壁部分,如銅嵌件或澆水等.。

         使用砂型時,嚴格控制含水量,盡可能使用干型芯。

         ( 2 )氣孔

         防止氣孔形成的措施:

         修改不合理的閘門和提升系統,使液體流動穩定,避免氣體卷入。

         模具和型芯應預先預熱,然后涂覆,使用前必須徹底烘烤.。

         設計模具和型芯時應考慮充分的排氣措施。

         ( 3 )氧化爐渣夾雜物

         防止氧化渣夾雜的措施:

         嚴格控制冶煉工藝,快速冶煉,減少氧化,徹底清渣。 鋁鎂合金必須在覆蓋劑下熔化。

         熔爐和工具應清潔、無氧化物、預熱并在涂覆后干燥。

         設計的澆注系統必須具有穩定流動、緩沖和撇渣的能力。

         采用傾斜澆注系統穩定液體流動,無二次氧化。

         所選擇的涂層具有很強的粘附性,并且在鑄造過程中不會剝落并進入鑄件形成渣包。

         ( 4 )熱裂紋

         防止熱裂紋的措施:

         實際澆注系統應避免局部過熱并降低內應力。

         模具和型芯的傾斜度必須大于2度. 一旦鑄頭凝固,就可以進行抽芯和開模. 如有必要,可以用砂芯替換金屬芯.。

          控制涂層的厚度,使得鑄件各部分的冷卻速度一致。

         根據鑄件厚度,選擇合適的模具溫度。

         細化合金結構并提高熱裂能力。

         改進鑄造結構,消除尖角和壁厚突變,減少熱裂傾向。

         ( 5 )松動

         預防骨質疏松癥的措施:

         合理的冒口設置確保了其凝固和補縮能力。

         適當降低金屬模具的工作溫度。

         控制涂層厚度,減少厚壁厚度。

         調整金屬模具各部分的冷卻速度,使鑄件的


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