鑄(zhu)造鋁合(he)金(jin)的分類 鑄(zhu)造鋁合(he)金(jin)的優(you)缺點(dian)

一、鑄造鋁合金的分類

據主要合(he)(he)金元素(su)差異有四類鑄造鋁合(he)(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(you)時添(tian)加0.2%～0.6%鎂(mei)的硅鋁合(he)(he)金(jin)，廣泛用于結構件(jian)，如殼體、缸(gang)體、箱(xiang)體和(he)框架(jia)等(deng)。有時添(tian)加適量的銅和(he)鎂(mei)，能(neng)提高(gao)合(he)(he)金(jin)的力學性能(neng)和(he)耐熱性。此類合(he)(he)金(jin)廣泛用于制造活塞等(deng)部件(jian)。

(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合金強化效果(guo)最佳，適當加入錳和鈦(tai)能顯著提(ti)高室溫、高溫強度和鑄造性能。主要用于制(zhi)作承受大的(de)動(dong)、靜載荷和形狀不復(fu)雜(za)的(de)砂型(xing)鑄件。

(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度最高(355MPa左右(you))的(de)鑄造鋁合金，含鎂12%，強化效果最佳。合(he)金在大氣和海水中的(de)抗腐蝕(shi)性(xing)能好，室溫下有良好的(de)綜合(he)力學性(xing)能和可(ke)切(qie)削性(xing)，可(ke)用于作(zuo)雷達底(di)座、飛機的(de)發動機機匣、螺(luo)旋槳、起落架等零件，也可(ke)作(zuo)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合金③AI-Si合金，④AI-Mg合金，⑤AI-Zn-Mg合(he)金，⑥AI-Sn合金。

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(zhi)可達4級;表面光潔度(du)好，一般(ban)相當于5~8級;強度和硬(ying)度較高(gao)，強度一般比(bi)砂型(xing)鑄造提高(gao)25~30%，但延伸率(lv)降低約70%;尺寸穩(wen)定，互換性(xing)好;可壓(ya)鑄鋁(lv)薄壁復雜的(de)鑄件(jian)。例如，當前鋅合金壓(ya)鑄鋁(lv)件(jian)最(zui)小壁厚可達(da)0.3mm;鋁合金鑄件可達0.5mm;最(zui)小鑄出(chu)孔徑為0.7mm;最小螺距(ju)為0.75mm。

2、生產效率高：機器生產率高，例如國產JⅢ3型臥式冷空壓鑄(zhu)鋁(lv)機平均八小時可(ke)壓鑄(zhu)鋁(lv)600～700次，小型熱室壓鑄鋁機平(ping)均每八小時可壓鑄鋁3000~7000次;壓鑄(zhu)鋁(lv)型壽命(ming)長，一付壓鑄(zhu)鋁(lv)型，壓鑄(zhu)鋁(lv)鐘合金，壽命(ming)可(ke)達(da)幾十萬次(ci)，甚至上百萬次(ci);易(yi)實(shi)現(xian)機械化(hua)和自動(dong)化(hua)。

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(jian)價格(ge)便宜;可以(yi)采用組合壓鑄鋁以(yi)其他(ta)金屬或非金屬材料(liao)。既節(jie)省裝配工(gong)時又節(jie)省金屬。

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光透視或(huo)在機械加工時(shi)發現，也可在堿洗、酸洗或(huo)陽極化時(shi)發現

產生原因：

1．爐(lu)料(liao)不清潔，回爐(lu)料(liao)使用量過多

2.澆注系統設計不(bu)良

3．合(he)金液(ye)中的熔渣(zha)未清(qing)除干凈

4．澆注操作不當，帶入夾渣(zha)

5.精(jing)煉(lian)變質處(chu)理(li)后靜置時間(jian)不(bu)夠

防止方法：

1．爐(lu)(lu)料應經(jing)過吹砂，回爐(lu)(lu)料的使(shi)用量適當降低(di)

2．改進(jin)澆(jiao)注系統設計，提高其擋渣能力

3.采用適當的熔劑去渣

4．澆注時應當(dang)平穩并(bing)應注意擋(dang)渣

5．精煉后澆(jiao)注前合金液應靜(jing)置一(yi)定(ding)時(shi)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)機械加工發現氣孔氣泡(pao)在X光底(di)片(pian)上呈黑色。

產生原因：

1．澆注合(he)金不平穩，卷入(ru)氣體

2．型(芯)砂中混入有機雜質(如煤(mei)屑、草根(gen)馬糞(fen)等)

3．鑄型(xing)和砂芯通氣不(bu)良

4．冷鐵(tie)表面有縮孔

5．澆注系統設(she)計不良

防止方法：

1．正(zheng)確掌握澆注(zhu)速度，避免卷入氣體。

2．型(芯)砂中不得混入有(you)機雜質以減少造型材料的發氣量

3．改(gai)善(shan)(芯)砂的排氣能力

4．正確選用(yong)及處(chu)理(li)冷鐵

5．改進澆注系統設(she)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(guang)底(di)片上(shang)呈(cheng)云霧狀(zhuang)嚴重的(de)呈(cheng)絲狀(zhuang)縮松可(ke)通(tong)過X光、熒光低倍斷口等檢查方法發現(xian)。

產生原因：

1．冒(mao)口(kou)補縮作用(yong)差

2．爐料(liao)含(han)氣量太(tai)多

3．內澆道(dao)附近過熱(re)

4．砂(sha)型水分過多，砂(sha)芯(xin)未烘(hong)干

5．合金晶粒粗大

6．鑄件在鑄型中的(de)位置(zhi)不當

7．澆注溫度過高(gao)，澆注速(su)度太快

防止方法：

1．從冒口補澆金(jin)屬(shu)液(ye)，改進冒口設計(ji)

2．爐(lu)料應清潔無腐蝕

3．鑄件(jian)縮松處設置冒口(kou)，安(an)放冷(leng)(leng)鐵或(huo)冷(leng)(leng)鐵與(yu)冒口(kou)聯用

4．控制型砂水分，和砂芯干燥

5．采取細化品(pin)粒(li)的措(cuo)施

6．改進鑄件在鑄型(xing)中的(de)位置降低澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度和澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)速度

D 裂紋

缺陷特征:

1．鑄(zhu)造(zao)裂紋。沿晶界發展(zhan)，常伴有偏析，是一種在(zai)較(jiao)高溫度下形成的裂紋在(zai)體積收(shou)縮(suo)較(jiao)大的合金(jin)和(he)形狀較(jiao)復雜的鑄(zhu)件(jian)容易出現

2．熱(re)處理裂(lie)紋：由于熱(re)處理過(guo)燒(shao)或(huo)過(guo)熱(re)引(yin)起，常(chang)呈穿晶裂(lie)紋。常(chang)在(zai)產生應力和熱(re)膨張系數較大的合(he)金(jin)冷(leng)卻過(guo)劇。或(huo)存在(zai)其他冶金(jin)缺陷時產生

產生原因：

1．鑄件(jian)結構(gou)設(she)計(ji)不合理，有尖角，壁的厚薄(bo)變化過于懸殊

2．砂型(xing)(芯(xin))退讓性不良(liang)

3．鑄(zhu)型(xing)局(ju)部(bu)過熱

4．澆注(zhu)溫度(du)過高

5．自鑄(zhu)型中(zhong)取出鑄(zhu)件(jian)過早

6．熱處理過熱或過燒，冷卻速度過激

防止方法:

1．改進鑄件結構設計，避免尖角，壁厚(hou)力求(qiu)均勻(yun)，圓滑過(guo)渡

2．采取增(zeng)大(da)砂(sha)型(xing)(芯)退讓性的措(cuo)施

3．保證鑄件各部分同時(shi)凝固(gu)或順序凝固(gu)，改(gai)進澆注(zhu)系統設(she)計

4．適當降(jiang)低澆注(zhu)溫度

5．控制鑄型冷卻出型時間

6．鑄(zhu)件(jian)變(bian)形時(shi)采(cai)用熱校正法

7．正(zheng)確控(kong)制熱(re)處(chu)理(li)溫度，降低淬火(huo)冷(leng)卻速度

三、壓鑄(zhu)件缺陷之氣孔分析

壓鑄件缺陷中，出現最多(duo)的是(shi)氣孔。

氣孔特征。有光滑的表面，形(xing)(xing)狀是圓(yuan)形(xing)(xing)或橢圓(yuan)形(xing)(xing)。表現形(xing)(xing)式可以在(zai)鑄(zhu)件(jian)表面、或皮下針孔、也(ye)可能在(zai)鑄(zhu)件(jian)內部。

（1）氣(qi)體來源

1）合金液析出氣體—a與原材料有關b與熔煉工(gong)藝有(you)關

2）壓鑄過程中卷入氣體?—a與壓鑄工藝參數有(you)關b與(yu)模具結構有關

3）脫(tuo)模劑(ji)分解產生氣體?—a與涂(tu)料本身特性有關b與噴涂工(gong)藝有關

（2）原材料及熔煉(lian)過(guo)程產生氣體分析

鋁液中的氣體主要是氫，約占了氣體總量的85%。

熔煉(lian)溫度(du)越高(gao)，氫(qing)在鋁液(ye)中溶解度(du)越高(gao)，但在固態鋁中溶解度(du)非常低，因(yin)此在凝固過程中，氫(qing)析出形成氣孔。

氫的來源：

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

2）原(yuan)材料本身含氫(qing)量，合金(jin)錠表面潮濕，回爐料臟，油(you)污。

3）工具、熔劑潮濕。

（3）壓(ya)鑄過程產(chan)生氣體分(fen)析由于壓(ya)室、澆(jiao)注(zhu)系(xi)統、型(xing)腔(qiang)均與大(da)氣相通，而金屬(shu)液是以高壓(ya)、高速充填，如果不(bu)能實現(xian)有序、平穩的流動狀(zhuang)態，金屬(shu)液產(chan)生渦(wo)流，會把氣體卷進去(qu)。

壓(ya)鑄工藝制定需考慮以下問題：

1）金屬液在澆注系統內能否(fou)干凈、平穩(wen)地流動(dong)，不會產生分離(li)和渦流。

2）有沒有尖角區(qu)或死亡區(qu)存在？

3）澆注系統(tong)是否(fou)有截面積的變(bian)化？

4）排氣槽、溢流(liu)槽位置是否正(zheng)確？是否夠大？是否會被堵(du)住？氣體能否有(you)效、順(shun)暢排出？

應用計算機(ji)模(mo)擬充填過程，就(jiu)是為了分析(xi)以上(shang)現(xian)象(xiang)，以作(zuo)判斷(duan)來選擇合(he)理的(de)工藝參數(shu)。

（4）涂料產(chan)生氣體分析涂料性能：如發氣量大對鑄(zhu)件氣孔(kong)率有(you)直接影響。

噴涂工藝：使用量過多，造(zao)成氣體(ti)揮發量大，沖頭潤滑劑太多，或被燒焦(jiao)，都是氣體(ti)的(de)來源。

（5）解決壓鑄件氣孔的辦法(fa)

先分析出是什么原因導致的氣孔，再來取相應的措施。

1）干(gan)燥(zao)、干(gan)凈的(de)合金料。

2）控制(zhi)熔煉溫度，避免過熱，進行除氣處(chu)理。

3）合理選(xuan)擇壓(ya)鑄工藝參數(shu)，特(te)別(bie)是壓(ya)射速度。調整高速切(qie)換起點。

4）順序填充有利(li)于型腔氣體排出，直(zhi)澆道和(he)橫(heng)澆道有足夠的長度（>50mm），以利(li)于合金(jin)液平穩流動(dong)和(he)氣(qi)(qi)體有機會(hui)排出。可改變澆(jiao)口厚度、澆(jiao)口方向、在形成氣(qi)(qi)孔的位置設置溢(yi)流槽、排氣(qi)(qi)槽。溢(yi)流品截面積(ji)(ji)總和(he)不(bu)能(neng)小于內(nei)澆(jiao)口截面積(ji)(ji)總和(he)的60%，否則(ze)排渣效果(guo)差。

5）選擇性能好的涂(tu)料及控制噴涂(tu)量。