鑄造鋁(lv)合(he)金的(de)分類(lei) 鑄造鋁(lv)合(he)金的(de)優缺點

一、鑄造鋁合金的分類

據主要合(he)金元素差異(yi)有四類鑄(zhu)造(zao)鋁(lv)合(he)金。

(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，熱脹系數小，在鑄造鋁合金中品種最多，用量最大的合金，含硅量在4%～13%。有時(shi)添加0.2%～0.6%鎂的(de)(de)硅鋁合(he)金，廣泛(fan)用于(yu)結構(gou)件，如殼體、缸體、箱體和(he)(he)框架(jia)等(deng)。有時(shi)添加適量的(de)(de)銅和(he)(he)鎂，能提高合(he)金的(de)(de)力(li)學性能和(he)(he)耐熱性。此類(lei)合(he)金廣泛(fan)用于(yu)制(zhi)造活塞等(deng)部件。

(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合金強(qiang)化(hua)效果最佳，適當加入錳和(he)鈦能(neng)顯(xian)著提高室溫、高溫強(qiang)度和(he)鑄造性(xing)能(neng)。主要用(yong)于(yu)制作承受(shou)大的(de)動、靜載(zai)荷和(he)形(xing)狀(zhuang)不復雜的(de)砂型鑄件。

(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度(du)最高(gao)(355MPa左右)的鑄造鋁合(he)金，含鎂12%，強化(hua)效果最佳。合金在大氣和海水中的(de)抗(kang)腐蝕性(xing)能(neng)好(hao)，室(shi)溫(wen)下(xia)有良好(hao)的(de)綜合力學性(xing)能(neng)和可切削性(xing)，可用于作雷達底座(zuo)、飛機(ji)的(de)發動(dong)機(ji)機(ji)匣、螺(luo)旋槳、起落架(jia)等零件，也(ye)可作裝飾材(cai)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”。不經熱處理就可使用，以變質熱處理后，鑄件有較高的強度。經穩定化處理后，尺寸穩定，常用于制作模型、型板及設備支架等。

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化機理﹙除應變強化外﹚，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多數變形鋁合金中的硅含量。鑄造鋁合金除含有強化元素之外，還必須含有足夠量的共晶型元素﹙通常是硅﹚，以使合金有相當的流動性，易與填充鑄造時鑄件的收縮縫。目前基本的合金只有以下6類；

①AI-Cu合金,②AI-Cu-Si合(he)金(jin)③AI-Si合金，④AI-Mg合金，⑤AI-Zn-Mg合金(jin)，⑥AI-Sn合(he)金。

二、鑄造鋁合金的優缺點

鑄造鋁合金優點：

1、產品質量好：鑄件尺寸精度高，一般相當于6~7級，甚至可達4級;表面光潔度好，一般相當于5~8級;強度和硬度較高(gao)，強度一(yi)般比砂型鑄(zhu)造(zao)提高(gao)25~30%，但延伸率降低約(yue)70%;尺寸穩定，互換性(xing)好;可壓鑄鋁薄(bo)壁復(fu)雜的鑄件。例(li)如，當前鋅合金壓鑄鋁件最小(xiao)壁厚可達0.3mm;鋁合金鑄件可達(da)0.5mm;最(zui)小鑄出孔徑為(wei)0.7mm;最小螺距為(wei)0.75mm。

2、生產效率高：機器生產率高，例如國產JⅢ3型臥式冷(leng)空壓(ya)鑄鋁(lv)機平(ping)均(jun)八小時(shi)可壓(ya)鑄鋁(lv)600～700次(ci)，小型熱室壓鑄(zhu)鋁(lv)機平(ping)均每八小時(shi)可壓鑄(zhu)鋁(lv)3000~7000次;壓鑄(zhu)鋁型壽(shou)命(ming)(ming)長，一付(fu)壓鑄(zhu)鋁型，壓鑄(zhu)鋁鐘合金(jin)，壽(shou)命(ming)(ming)可達(da)幾十萬(wan)(wan)次(ci)，甚至上百萬(wan)(wan)次(ci);易(yi)實現機械化和自動化。

3、經濟效果優良：由于壓鑄鋁件尺寸精確，表泛光潔等優點。一般不再進行機械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設備和工時;鑄件價格便宜(yi);可以(yi)采用組(zu)合壓鑄鋁以(yi)其他金(jin)屬(shu)或非金(jin)屬(shu)材料。既節省裝配工時又(you)節省金(jin)屬(shu)。

鑄造鋁合金缺點：

A 氧化夾渣

缺陷特征：氧化夾渣多分布在鑄件的上表面，在鑄型不通氣的轉角部位。斷口多呈灰白色或黃色，經x光(guang)透視(shi)或在機械加工時發(fa)(fa)現，也(ye)可在堿洗、酸洗或陽極(ji)化時發(fa)(fa)現

產生原因：

1．爐料(liao)不(bu)清潔(jie)，回(hui)爐料(liao)使用量過多

2.澆注(zhu)系(xi)統設計不良

3．合(he)金液中的熔渣未清除干凈(jing)

4．澆注操作不(bu)當，帶(dai)入夾渣(zha)

5.精煉(lian)變質(zhi)處理后靜置時(shi)間不(bu)夠

防止方法：

1．爐料(liao)應經過吹砂，回爐料(liao)的使用(yong)量適當降低

2．改進澆注系統設計，提高其擋渣能力

3.采(cai)用適(shi)當的熔劑(ji)去渣

4．澆注時應(ying)當平穩并(bing)應(ying)注意擋渣

5．精煉后澆注前合金液應(ying)靜置一定(ding)時間

B 氣孔氣泡

缺陷特征：三鑄件壁內氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發亮的氧化皮，有時呈油黃色。表面氣孔、氣泡可通過噴砂發現，內部氣孔氣泡可通過X光透視或(huo)機械加工發現(xian)氣孔(kong)氣泡在X光(guang)底片上(shang)呈黑色(se)。

產生原因：

1．澆注合金(jin)不平(ping)穩(wen)，卷入氣體

2．型(芯)砂(sha)中混入(ru)有機雜質(如煤屑、草根馬糞等)

3．鑄型和(he)砂芯通氣不良

4．冷鐵表面(mian)有縮孔

5．澆(jiao)注(zhu)系統設計不良

防止方法：

1．正確掌(zhang)握澆注(zhu)速度，避免卷入氣體。

2．型(芯)砂中不得(de)混入有機雜質以減少造型材料的發氣量

3．改善(芯(xin))砂的排氣能(neng)力(li)

4．正(zheng)確(que)選(xuan)用(yong)及處理冷(leng)鐵

5．改進澆注系統設計

C 縮松

缺陷特征：鋁鑄件縮松一般產生在內澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態時斷口為灰色，淺黃色經熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴重的呈絲狀縮(suo)松可通(tong)過X光(guang)、熒光(guang)低(di)倍斷口等檢查方法發現(xian)。

產生原因：

1．冒口(kou)補縮作用差

2．爐料含氣(qi)量太(tai)多(duo)

3．內澆道附近過熱(re)

4．砂(sha)型水分過多，砂(sha)芯未烘干

5．合金晶(jing)粒粗(cu)大

6．鑄(zhu)件在鑄(zhu)型中的位置不當

7．澆注溫度(du)過高，澆注速(su)度(du)太快

防止方法：

1．從冒口補澆金屬(shu)液(ye)，改進冒口設計

2．爐料應清潔(jie)無腐蝕

3．鑄件縮松處設(she)置冒口(kou)，安放(fang)冷(leng)(leng)鐵(tie)或(huo)冷(leng)(leng)鐵(tie)與冒口(kou)聯用

4．控制型砂水分，和砂芯干(gan)燥

5．采(cai)取細(xi)化(hua)品粒(li)的措(cuo)施

6．改進鑄件在(zai)鑄型中的位置降低澆注溫度(du)和澆注速(su)度(du)

D 裂紋

缺陷特征:

1．鑄(zhu)造裂紋(wen)。沿晶(jing)界發(fa)展，常伴(ban)有偏(pian)析，是一(yi)種在(zai)較(jiao)高溫度(du)下形成(cheng)的(de)裂紋(wen)在(zai)體積收縮較(jiao)大的(de)合金和形狀較(jiao)復雜的(de)鑄(zhu)件容易出現

2．熱(re)處理(li)裂(lie)紋：由于熱(re)處理(li)過燒或過熱(re)引起，常(chang)呈穿晶裂(lie)紋。常(chang)在(zai)產(chan)生(sheng)(sheng)應力和熱(re)膨張(zhang)系數較大(da)的合金冷卻過劇。或存在(zai)其他冶金缺陷時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)

產生原因：

1．鑄件結構設計不(bu)合(he)理，有尖(jian)角(jiao)，壁的厚薄(bo)變化過(guo)于懸殊

2．砂型(芯(xin))退讓性不良

3．鑄(zhu)型局(ju)部過熱

4．澆注溫(wen)度(du)過高

5．自鑄型(xing)中取(qu)出(chu)鑄件過早

6．熱處理(li)過(guo)熱或(huo)過(guo)燒，冷(leng)卻速度(du)過(guo)激

防止方法:

1．改進鑄件(jian)結構設計(ji)，避(bi)免尖(jian)角，壁厚力求均勻，圓滑過(guo)渡

2．采取增大砂型(芯)退讓性的措施

3．保證鑄件各部分同時凝固(gu)(gu)或順(shun)序(xu)凝固(gu)(gu)，改進澆注(zhu)系統設計

4．適當(dang)降低(di)澆注溫度(du)

5．控制鑄型(xing)冷卻出型(xing)時(shi)間

6．鑄件變形時采用熱校正法

7．正確控制熱處(chu)理溫度，降低淬火冷卻速度

三、壓鑄件缺(que)陷之(zhi)氣孔分析

壓(ya)鑄(zhu)件(jian)缺陷中，出(chu)現最(zui)多的是氣孔。

氣孔特征(zheng)。有光滑的表面，形(xing)狀是圓形(xing)或橢圓形(xing)。表現形(xing)式可(ke)以在鑄件表面、或皮(pi)下針(zhen)孔、也(ye)可(ke)能(neng)在鑄件內部(bu)。

（1）氣體來源

1）合金液析出氣體—a與(yu)原材料有關b與熔(rong)煉工藝有關(guan)

2）壓鑄過(guo)程中卷(juan)入氣體?—a與壓(ya)鑄工藝參數有關b與模(mo)具結構(gou)有關

3）脫模劑分解產生氣體(ti)?—a與涂料本(ben)身特性有關b與噴涂工藝有關

（2）原材料(liao)及熔煉(lian)過程產生(sheng)氣體(ti)分析

鋁液中的氣體主要是氫，約占了氣體總量的85%。

熔(rong)煉溫(wen)度(du)(du)越高(gao)，氫在(zai)鋁液中(zhong)(zhong)(zhong)溶解度(du)(du)越高(gao)，但在(zai)固(gu)(gu)態鋁中(zhong)(zhong)(zhong)溶解度(du)(du)非常低，因此(ci)在(zai)凝固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)，氫析(xi)出形成(cheng)氣孔。

氫的來源：

1）大氣(qi)中水蒸氣(qi)，金屬液從潮濕空(kong)氣(qi)中吸氫(qing)。

2）原材料(liao)本身含氫量，合金錠表面潮濕，回爐料(liao)臟，油(you)污(wu)。

3）工具、熔劑潮濕。

（3）壓鑄過程產(chan)(chan)生(sheng)氣(qi)體(ti)(ti)分析由(you)于壓室、澆注系統、型腔均與(yu)大氣(qi)相通，而(er)金屬液是(shi)以(yi)高(gao)壓、高(gao)速充填，如果不能實現有序(xu)、平穩的流動(dong)狀態，金屬液產(chan)(chan)生(sheng)渦(wo)流，會把(ba)氣(qi)體(ti)(ti)卷進去。

壓鑄工藝制(zhi)定需考慮以下(xia)問題：

1）金屬液在澆注(zhu)系統內能否(fou)干凈、平(ping)穩地流動，不會(hui)產生分離和渦流。

2）有沒有尖角區或(huo)死(si)亡區存(cun)在？

3）澆注系統是否有截面積(ji)的變(bian)化？

4）排氣槽、溢(yi)流(liu)槽位(wei)置是(shi)否(fou)正(zheng)確？是(shi)否(fou)夠大？是(shi)否(fou)會被(bei)堵住？氣體能否(fou)有效、順(shun)暢(chang)排出？

應用計算(suan)機模擬(ni)充填過(guo)程，就是為(wei)了分(fen)析以上現(xian)象，以作判斷(duan)來(lai)選擇合理(li)的工藝參數。

（4）涂(tu)料產生(sheng)氣體分析涂(tu)料性(xing)能：如發氣量大對鑄(zhu)件(jian)氣孔率有直(zhi)接影響。

噴(pen)涂工(gong)藝：使用(yong)量過(guo)多(duo)，造成氣體揮(hui)發(fa)量大，沖頭潤滑劑太多(duo)，或被燒焦，都是氣體的來源。

（5）解(jie)決壓鑄件(jian)氣孔的(de)辦法

先分析出(chu)是(shi)什么原因導致的(de)氣孔，再來取相應的(de)措施。

1）干(gan)燥、干(gan)凈的合(he)金料。

2）控制熔煉溫度，避免過(guo)熱，進行除氣處理。

3）合理選擇壓鑄工藝參(can)數，特別是壓射(she)速度。調整(zheng)高速切換起點。

4）順序(xu)填充(chong)有(you)利(li)于型腔氣體排出(chu)，直澆道和橫澆道有(you)足夠的長度(du)（>50mm），以利(li)于合金(jin)液平穩流(liu)動(dong)和氣體(ti)有機會(hui)排(pai)出。可改(gai)變澆(jiao)口厚度、澆(jiao)口方向、在形成(cheng)氣孔的位置設(she)置溢流(liu)槽、排(pai)氣槽。溢流(liu)品截面(mian)積總和不能小于內澆(jiao)口截面(mian)積總和的60%，否則排渣效(xiao)果差。

5）選擇性能(neng)好的涂料及控(kong)制噴(pen)涂量。