鑄造鋁合金教材

鑄造鋁合金工設(shè)1101趙靜

目錄簡(jiǎn)介分類特性缺陷分析解決措施

簡(jiǎn)介

可用金屬鑄造成形工藝直接獲得零件的鋁合金，鋁合

金鑄件。

該類合金的合金元素含量一般多于相應(yīng)的變形鋁合金的含量。

鑄造鋁合金具有與變形鋁合金相同的合金體系，具有與變形鋁合金相同的強(qiáng)化機(jī)理﹙除應(yīng)變強(qiáng)化外﹚，他們主要的差別在于：鑄造鋁合金中合金化元素硅的最大含量超過(guò)多數(shù)變形鋁合金中的硅含量。鑄造鋁合金除含有強(qiáng)化元素之外，還必須含有足夠量的共晶型元素﹙通常是硅﹚，以使合金有相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，易與填充鑄造時(shí)鑄件的收縮縫。

鑄造鋁合金在轎車上是得到了廣泛應(yīng)用，如發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋、進(jìn)氣歧管、活塞、輪轂、轉(zhuǎn)向助力器殼體等。

分類

按成分中鋁以外的主要元素硅、銅、鎂、鋅分為四類(1)鋁硅系合金，也叫“硅鋁明”或“矽鋁明”。有良好鑄造性能和耐磨性能，熱脹系數(shù)小，在鑄造鋁合金中品種最多，用量最大的合金，含硅量在10%～25%。有時(shí)添加0.2%～0.6%鎂的硅鋁合金，廣泛用于結(jié)構(gòu)件，如殼體、缸體、箱體和框架等。有時(shí)添加適量的銅和鎂，能提高合金的力學(xué)性能和耐熱性。此類合金廣泛用于制造活塞等部件。(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合金強(qiáng)化效果最佳，適當(dāng)加入錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強(qiáng)度和鑄造性能。主要用于制作承受大的動(dòng)、靜載荷和形狀不復(fù)雜的砂型鑄件。(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強(qiáng)度最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂12%，強(qiáng)化效果最佳。合金在大氣和海水中的抗腐蝕性能好，室溫下有良好的綜合力學(xué)性能和可切削性，可用于作雷達(dá)底座、飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、螺旋槳、起落架等零件，也可作裝飾材料。(4)鋁鋅系合金，為改善性能常加入硅、鎂元素，常稱為“鋅硅鋁明”。在鑄造條件下，該合金有淬火作用，即“自行淬火”。不經(jīng)熱處理就可使用，以變質(zhì)熱處理后，鑄件有較高的強(qiáng)度。經(jīng)穩(wěn)定化處理后，尺寸穩(wěn)定，常用于制作模型、型板及設(shè)備支架等。。

鑄造鋁合金特性

為了獲得各種形狀與規(guī)格的優(yōu)質(zhì)精密鑄件，用于鑄造的鋁合金一般具有以下特性。

（1）有填充狹槽窄縫部分的良好流動(dòng)性（2）有比一般金屬低的熔點(diǎn)，但能滿足極大部分情況的要求（3）導(dǎo)熱性能好，熔融鋁的熱量能快速向鑄模傳遞，鑄造周期較短（4）熔體中的氫氣和其他有害氣體可通過(guò)處理得到有效的控制（5）鋁合金鑄造時(shí)，沒(méi)有熱脆開裂和撕裂的傾向（6）化學(xué)穩(wěn)定性好，抗蝕性能強(qiáng)（7）不易產(chǎn)生表面缺陷，鑄件表面有良好的表面光潔度和光澤，而且易于進(jìn)行表面處理（8）鑄造鋁合金的加工性能好，可用壓模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型鑄造模進(jìn)行鑄造生產(chǎn)，也可用真空鑄造、低壓和高壓鑄造、擠壓鑄造、半固態(tài)鑄造、離心鑄造等方法成形，生產(chǎn)不同用途、不同品種規(guī)格、不同性能的各種鑄件。

缺陷分析

氧化夾渣氣孔氣泡縮松裂紋

氧化夾渣

缺陷特征：氧化夾渣多分布在鑄件的上表面，在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色，經(jīng)x光透視或在機(jī)械加工時(shí)發(fā)現(xiàn)，也可在堿洗、酸洗或陽(yáng)極化時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因：1．爐料不清潔，回爐料使用量過(guò)多2.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良3．合金液中的熔渣未清除干凈4．澆注操作不當(dāng)，帶入夾渣5.精煉變質(zhì)處理后靜置時(shí)間不夠產(chǎn)生原因：1．澆注合金不平穩(wěn)，卷入氣體2．型(芯)砂中混入有機(jī)雜質(zhì)(如煤屑、草根馬糞等)3．鑄型和砂芯通氣不良4．冷鐵表面有縮孔5．澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良?xì)饪讱馀萑毕萏卣鳎喝T件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發(fā)亮的氧化皮，有時(shí)呈油黃色。表面氣孔、氣泡可通過(guò)噴砂發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔氣泡可通過(guò)X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔氣泡在X光底片上呈黑色?？s松產(chǎn)生原因：1．冒口補(bǔ)縮作用差2．爐料含氣量太多3．內(nèi)澆道附近過(guò)熱4．砂型水分過(guò)多，砂芯未烘干5．合金晶粒粗大6．鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)7．澆注溫度過(guò)高，澆注速度太快缺陷特征：鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時(shí)斷口為灰色，淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過(guò)X光、熒光低倍斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)。裂紋產(chǎn)生原因：1．鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，有尖角，壁的厚薄變化過(guò)于懸殊2．砂型(芯)退讓性不良3．鑄型局部過(guò)熱4．澆注溫度過(guò)高5．自鑄型中取出鑄件過(guò)早6．熱處理過(guò)熱或過(guò)燒，冷卻速度過(guò)激缺陷特征:

1．鑄造裂紋。沿晶界發(fā)展，常伴有偏析，是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn)2．熱處理裂紋：由于熱處理過(guò)燒或過(guò)熱引起，常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過(guò)劇?；虼嬖谄渌苯鹑毕輹r(shí)產(chǎn)生

解決措施設(shè)備調(diào)整1）清理分型面，清理型腔，清理頂桿；改善涂料、改善噴涂工藝；增大鎖模力，增加澆注金屬量。這些靠簡(jiǎn)單操作即可實(shí)施的措施。2）調(diào)整工藝參數(shù)、壓射力、壓射速度、充型時(shí)間、開模時(shí)間，澆注溫度、模具溫度等。3）換料，選擇質(zhì)優(yōu)的鋁合金錠，改變新料與回爐料的比例，改進(jìn)熔煉工藝。4）修改模具，修改澆注系統(tǒng)，增加內(nèi)澆口，增設(shè)溢流槽、排氣槽等。例如壓鑄件產(chǎn)生飛邊的原因有：1）壓鑄機(jī)問(wèn)題：鎖模力調(diào)整不對(duì)。2）工藝問(wèn)題：壓射速度過(guò)高，形成壓力沖擊峰過(guò)高。3）模具問(wèn)題：變形，分型面上雜物，鑲塊、滑塊有磨損不平齊，模板強(qiáng)度不夠。解決飛邊的措施順序：清理分型面→提高鎖模力→調(diào)整工藝參數(shù)→修復(fù)模具磨損部位→提高模具剛度。從易到難，每做一步改進(jìn)，先檢驗(yàn)其效果，不行再進(jìn)行第二步。原材料添加劑

在鑄造鋁合金中添加稀土可以有效的改善鑄造鋁合金的缺陷。1.稀土在鋁合金中的精煉作用(稀土元素可以改善夾雜物形態(tài)，凈化晶界)2.稀土對(duì)鋁合金的細(xì)化作用(有目的地抑制柱狀晶和雙柱狀晶生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)小等軸晶形成，這種工藝過(guò)程就