铝合金铸造工艺

由于铝合金成分不同，合金的物理和化学性质不同，结晶过程也不同.。 因此，必须根据铝合金的特性合理选择铸造方法，以便在允许的范围内防止或减少铸造缺陷的发生，从而优化铸造。

 1、铝合金铸造工艺性能

 铝合金的铸造工艺性能通常被理解为在填充模具、结晶和冷却过程中最突出的那些性能的组合。 流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸力。 铝合金的这些性能取决于合金的成分，但它们也与铸造因素、合金的加热温度、铸造模具的复杂性、浇口和冒口系统、浇口形状等有关。

 ( 1 )流动性

 流动性是指合金液体填充模具的能力。 流动性的大小决定了合金能否铸造复杂的铸件。 铝合金中共晶合金的流动性最好。

 影响流动性的因素很多，主要是合金液体中金属氧化物、金属化合物和其他污染物的组成、温度和固相颗粒，但外部基本因素是浇注温度和浇注压力(通常称为浇注压头)。

 ( 2 )收缩性

 收缩是铸造铝合金的主要特征之一。 一般来说，合金分为三个阶段，从液态浇注到凝固，直到冷却到室温，即液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 合金的收缩对铸件的质量有决定性的影响. 它影响缩孔的尺寸、应力的产生、裂纹的形成和铸件尺寸的变化.。 通常，铸件的收缩分为体积收缩和线性收缩. 在实际生产中，线性收缩通常用于测量合金的收缩。

 铝合金的收缩尺寸，通常用百分比表示，叫做收缩。

 ( 1 )身体收缩

 身体收缩包括液体收缩和凝固收缩。

 从浇注到凝固，铸造合金液体将在最终凝固位置显示宏观或微观收缩. 这种由收缩引起的宏观收缩是肉眼可见的，可分为集中收缩腔和分散收缩腔.。 集中缩孔的孔径很大，集中分布在铸件顶部或具有大截面厚度的热接缝处.。 分散的缩孔分散且形状细小，大部分分布在铸造轴线和热点。 肉眼很难看到微观缩孔，大部分微观缩孔分布在晶界或枝晶之间。

 收缩和气孔是铸件的主要缺陷之一，其原因是液体收缩大于固体收缩。 生产中发现，铸造铝合金的凝固范围越小，越容易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越容易形成分散缩孔.  因此，在设计中，铸造铝合金必须符合顺序凝固的原则，即铸件从液态到凝固期间的体收缩应补充合金液体，收缩腔和孔隙率应集中在铸件的外部冒口中.。 对于易于松散分散的铝合金铸件，冒口数量多于集中缩孔的数量，并且在易于松散分散的地方设置冷铁，以提高局部冷却速度，并使其同时或快速凝固。

 ②线收缩

 线性收缩的大小将直接影响铸件的质量。 线性收缩越大，铝铸件中裂纹和应力的趋势越大.  冷却后铸件的尺寸和形状变化越大。

 不同铸造铝合金有不同的收缩率，即使同一合金有不同的铸件，收缩率也不同，同一铸件的长度、宽度和高度收缩率也不同。 应该根据具体情况来确定。

 ( 3 )热裂纹

 铝铸件中的热裂纹主要是由铸件收缩应力超过金属颗粒之间的结合力引起的，裂纹处的大多数金属经常被氧化，并通过观察沿颗粒边界的裂纹断裂而失去金属光泽.。 裂纹沿着晶界延伸，具有之字形形状、较宽的表面和较窄的内部，一些穿透整个铸件的端面。

 不同的铝合金铸件具有不同的裂纹倾向，因为铸造铝合金凝固过程中完整的晶体框架开始形成的温度和凝固温度之间的差异越大，合金的收缩率越大，产生热裂纹的倾向越大. 由于模具阻力、铸造结构、铸造工艺等因素，即使是相同的合金也有产生热裂纹的不同倾向.。 在生产过程中，经常采取退回铸模或改进铸造铝合金铸造系统等措施来避免铝铸件出现裂纹.。 热裂纹法通常用于检测铝铸件中的热裂纹。

 ( 4 )气密性

 铸造铝合金的气密性是指空腔型铝铸件在高压气体或液体作用下不泄漏的程度. 气密性实际上表示铸件内部结构致密和纯净的程度.。

 铸造铝合金的气密性与合金的性能有关. 合金的凝固范围越小，松动的趋势越小，沉淀孔隙率越小，合金的气密性越高.。 同一铸造铝合金的气密性也与铸造工艺有关，例如降低铸造铝合金的铸造温度、放置冷铁以加快冷却速度以及加压凝固和结晶等.所有这些都可以提高铝铸件的气密性.。 渗透也可用于堵塞泄漏间隙，以提高铸件的气密性。

 ( 5 )铸造应力

 铸造应力包括热应力、相变应力和收缩应力。 各种应力的原因是不同的。

 ( 1 )热应力

  热应力是由铸件不同几何形状交汇处的不均匀厚度和冷却引起的。 在薄壁处形成压应力，导致铸件中的残余应力。

 ②相变应力

 相变应力是由于一些铸造铝合金在凝固后冷却过程中的相变，这导致体积尺寸变化。 这主要是由于铝铸件壁厚不均匀以及不同部位在不同时间的相变造成的.。

 ③收缩应力

 当铝铸件收缩时，它会被模具和型芯挡住，从而产生拉应力。 这种应力是暂时的，铝铸件在拆包后会自动消失。 然而，不当的拆包时间往往会导致热裂纹，特别是当金属模具铸造的铝合金在这种应力下容易产生热裂纹时。

 铸造铝合金中的残余应力降低了合金的机械性能，并影响铸件的加工精度。 铝铸件中的残余应力可以通过退火处理来消除。 该合金具有良好的导热性，在冷却过程中没有相变. 只要铸件的结构设计合理，铝铸件的残余应力通常很小。

 ( 6 )吸气

 铝合金易于吸收气体，这是铸造铝合金的主要特征。 液态铝和铝合金的成分与炉料、有机燃烧产物、铸模等中包含的水分反应，产生被铝液体吸收的氢。

 铝合金熔体的温度越高，它吸收的氢越多.  700.角度. c.每100 g铝中氢的溶解度为0. 5～0. 9. 当温度上升到850℃时，氢的溶解度增加了2 - 3倍。 当含有碱金属杂质时，氢在铝溶液中的溶解度显著增加。

 除了在熔化过程中吸气之外，铸造铝合金在倒入铸模中时也会产生吸气. 进入铸模的液态金属随着温度降低，气体的溶解度降低，多余的气体沉淀出来. 一些无法逸出的气体保留在铸件中以形成气孔，这通常被称为“针孔”."。 气体有时与收缩腔结合，从铝液中沉淀的气体保留在收缩腔中。  如果气泡加热产生的压力很大，气孔表面光滑，孔周围有一圈明亮的层.  如果气泡产生的压力很小，孔的内表面就会起皱，看起来像一只“苍蝇的脚”，仔细观察后会有缩孔的特征.。

 铸造铝合金液体中的氢含量越高，铸件中产生的针孔越多。 铝铸件上的针孔不仅降低了铸件的气密性和耐腐蚀性，还降低了合金的机械性能。 为了获得没有或很少气孔的铝铸件，关键是熔炼条件。 如果在熔炼过程中加入覆盖剂来保护合金，合金的进气量会大大减少。 精炼熔融铝可以有效控制熔融铝中的氢含量。

 第二，砂型铸造

 铸造由沙子、粘土和其他辅助材料制成的模具的方法称为砂型铸造。 砂型的材料统称为模制材料。 用于有色金属应用的砂型由沙子、粘土或其他粘合剂和水制成。

 铝铸件的成形过程是金属和铸模相互作用的过程。 铝合金液体注入模具后，热量被传递到模具中，砂型受到液态金属的热、机械和化学作用。 因此，为了获得高质量的铸件，除了严格掌握熔炼工艺外，还必须正确设计模(芯)砂的配合比、成型和铸造工艺。

 第三，金属型铸造

 1. 介绍和工艺流程

 金属铸模铸造，也称为硬铸模铸造或永久铸模铸造，是将熔融铝合金铸造到金属铸模中以获得铸件的方法. 大多数铝合金金属铸模铸造使用金属芯或砂芯或壳芯. 与压铸相比，铝合金金属模具具有较长的使用寿命.。

 2. 铸造优势

 ( 1 )优势

 金属模具的冷却速度更快，铸件结构更致密，铸件可以通过热处理得到强化，机械性能比砂型铸件高15 %左右。

 金属型铸造具有稳定的铸造质量、比砂型铸造更好的表面粗糙度和更低的废品率。

 良好的工作条件、高生产率和易于工人控制。

 ( 2 )缺点

 金属模具导热系数大，填充能力差。

 金属模具本身没有透气性。 必须采取相应的措施来有效地排出气体。

  金属模具没有屈服特性，并且在凝固过程中容易开裂和变形。

 3. 金属铸造常见缺陷及预防

 ( 1 )针孔

 防止针孔的措施:

 严禁使用污染的铸造铝合金材料、沾有有机化合物的材料以及严重氧化和腐蚀的材料。

 控制熔炼过程，加强脱气和精炼。

 为了控制金属型涂层的厚度，当涂层太厚时，很容易产生针孔。

 模具温度不应太高. 冷却铸件的厚壁部分，如铜嵌件或浇水等.。

 使用砂型时，严格控制含水量，尽可能使用干型芯。

 ( 2 )气孔

 防止气孔形成的措施:

 修改不合理的闸门和提升系统，使液体流动稳定，避免气体卷入。

 模具和型芯应预先预热，然后涂覆，使用前必须彻底烘烤.。

 设计模具和型芯时应考虑充分的排气措施。

 ( 3 )氧化炉渣夹杂物

 防止氧化渣夹杂的措施:

 严格控制冶炼工艺，快速冶炼，减少氧化，彻底清渣。 铝镁合金必须在覆盖剂下熔化。

 熔炉和工具应清洁、无氧化物、预热并在涂覆后干燥。

 设计的浇注系统必须具有稳定流动、缓冲和撇渣的能力。

 采用倾斜浇注系统稳定液体流动，无二次氧化。

 所选择的涂层具有很强的粘附性，并且在铸造过程中不会剥落并进入铸件形成渣包。

 ( 4 )热裂纹

 防止热裂纹的措施:

 实际浇注系统应避免局部过热并降低内应力。

 模具和型芯的倾斜度必须大于2度. 一旦铸头凝固，就可以进行抽芯和开模. 如有必要，可以用砂芯替换金属芯.。

  控制涂层的厚度，使得铸件各部分的冷却速度一致。

 根据铸件厚度，选择合适的模具温度。

 细化合金结构并提高热裂能力。

 改进铸造结构，消除尖角和壁厚突变，减少热裂倾向。

 ( 5 )松动

 预防骨质疏松症的措施:

 合理的冒口设置确保了其凝固和补缩能力。

 适当降低金属模具的工作温度。

 控制涂层厚度，减少厚壁厚度。

 调整金属模具各部分的冷却速度，使铸件的