鑄造(zao)鋁合金(jin)的分類 鑄造(zao)鋁合金(jin)的優缺點

一、鑄造鋁合金的分類

據主要合(he)金元素差異有四類鑄造鋁合(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%鎂的硅鋁合金(jin)，廣(guang)泛用(yong)于結構(gou)件，如(ru)殼體(ti)(ti)、缸體(ti)(ti)、箱體(ti)(ti)和(he)(he)框架等。有(you)時添加適量的銅和(he)(he)鎂，能(neng)提高合金(jin)的力(li)學性能(neng)和(he)(he)耐熱性。此類合金(jin)廣(guang)泛用(yong)于制造活塞等部件。

(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合金強化效果最佳，適(shi)當加入錳和鈦能(neng)顯著提高室溫、高溫強度和鑄造性能(neng)。主(zhu)要用于制作(zuo)承受大(da)的(de)動、靜載(zai)荷和形狀(zhuang)不復(fu)雜的(de)砂型鑄件(jian)。

(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度(du)最高(355MPa左右(you))的鑄造鋁合金，含鎂12%，強化效果最佳。合金在(zai)大氣(qi)和海水中的(de)抗腐蝕性能(neng)(neng)好，室溫下有良(liang)好的(de)綜合力學性能(neng)(neng)和可(ke)切削性，可(ke)用(yong)于作雷達底座、飛(fei)機(ji)(ji)的(de)發(fa)動機(ji)(ji)機(ji)(ji)匣、螺旋槳(jiang)、起落(luo)架等零(ling)件(jian)，也可(ke)作裝飾材料(liao)。

(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(jin),②AI-Cu-Si合(he)金(jin)③AI-Si合金，④AI-Mg合金，⑤AI-Zn-Mg合金，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，甚至可達4級;表面光潔度好(hao)，一般相(xiang)當于5~8級;強度和硬度較(jiao)高(gao)，強度一般比砂型(xing)鑄造提高(gao)25~30%，但(dan)延伸率(lv)降低約70%;尺寸穩定，互換性好;可壓(ya)(ya)鑄鋁薄壁復雜的鑄件(jian)。例如(ru)，當前鋅合金(jin)壓(ya)(ya)鑄鋁件(jian)最小(xiao)壁厚可達0.3mm;鋁合金鑄件(jian)可達(da)0.5mm;最小鑄出孔徑為0.7mm;最(zui)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(shi)冷空壓鑄(zhu)鋁機(ji)平均八小時可壓鑄(zhu)鋁600～700次，小型熱室壓(ya)鑄(zhu)(zhu)鋁機平均每八(ba)小時(shi)可壓(ya)鑄(zhu)(zhu)鋁3000~7000次;壓鑄鋁(lv)型壽命長(chang)，一付壓鑄鋁(lv)型，壓鑄鋁(lv)鐘合金，壽命可(ke)達幾十(shi)萬次，甚至上百萬次;易實現機械化和自(zi)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(ge)便宜;可以采用組合壓鑄鋁以其他金(jin)(jin)屬(shu)或非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)材料。既節省(sheng)裝(zhuang)配工時又節省(sheng)金(jin)(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光透(tou)視(shi)或在(zai)機械加工時發(fa)現，也可在(zai)堿(jian)洗、酸洗或陽極化時發(fa)現

產生原因：

1．爐料(liao)不清潔，回爐料(liao)使用量過多(duo)

2.澆(jiao)注系統設(she)計不良

3．合(he)金液中的熔渣未清除(chu)干凈

4．澆注(zhu)操作不當，帶入夾渣

5.精煉變質處理后(hou)靜置時(shi)間不(bu)夠

防止方法：

1．爐料應經(jing)過吹砂(sha)，回爐料的使用(yong)量適當(dang)降低

2．改(gai)進澆注(zhu)系統設計(ji)，提高其擋渣能力

3.采用適當的(de)熔劑去(qu)渣

4．澆注時應當平(ping)穩并應注意擋渣

5．精煉后澆注前合金(jin)液應靜置一定時間

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(tou)視或機械加(jia)工發現氣孔氣泡在X光底片上呈黑色。

產生原因：

1．澆(jiao)注合金不平穩，卷入(ru)氣體

2．型(xing)(芯(xin))砂(sha)中混(hun)入有機雜(za)質(如煤屑、草根馬糞等)

3．鑄(zhu)型和(he)砂芯(xin)通(tong)氣不良(liang)

4．冷鐵表面有縮(suo)孔

5．澆注系統(tong)設計(ji)不良

防止方法：

1．正確掌握澆(jiao)注速(su)度，避(bi)免卷入氣體。

2．型(芯(xin))砂中不得混入有機雜(za)質以(yi)減少(shao)造型材(cai)料(liao)的發氣量(liang)

3．改善(芯)砂的排氣能力

4．正確(que)選用及處(chu)理冷(leng)鐵

5．改進澆注系(xi)統設計(ji)

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(zhong)的呈絲狀縮松可通過X光(guang)、熒光(guang)低倍(bei)斷(duan)口等檢查(cha)方法發現(xian)。

產生原因：

1．冒(mao)口補縮作用差

2．爐料含(han)氣(qi)量(liang)太(tai)多(duo)

3．內澆道附近過熱

4．砂型水分過多，砂芯(xin)未烘干

5．合金晶粒粗大

6．鑄件在鑄型中(zhong)的位(wei)置不當(dang)

7．澆(jiao)注溫度過高(gao)，澆(jiao)注速度太快

防止方法：

1．從冒(mao)口補(bu)澆金屬液，改進冒(mao)口設計(ji)

2．爐(lu)料(liao)應清潔無腐(fu)蝕

3．鑄(zhu)件縮松處設置冒口，安放冷(leng)鐵或(huo)冷(leng)鐵與冒口聯用

4．控制型砂(sha)水分(fen)，和砂(sha)芯干燥

5．采取細化品粒的措施

6．改進鑄件在鑄型中的位置降低澆(jiao)注溫度和澆(jiao)注速度

D 裂紋

缺陷特征:

1．鑄造裂紋。沿晶界(jie)發展，常(chang)伴有偏析，是(shi)一種在較(jiao)高溫度下形(xing)成(cheng)的裂紋在體(ti)積收縮較(jiao)大(da)的合金(jin)和形(xing)狀較(jiao)復雜(za)的鑄件容易(yi)出現

2．熱處理裂(lie)紋：由(you)于熱處理過燒或過熱引起，常呈穿晶(jing)裂(lie)紋。常在(zai)產生(sheng)應力和(he)熱膨張系數較大的(de)合金冷卻過劇。或存在(zai)其他冶金缺陷時產生(sheng)

產生原因：

1．鑄件(jian)結構設計不(bu)合理，有尖角，壁的厚薄變(bian)化過(guo)于懸殊

2．砂型(xing)(芯)退(tui)讓(rang)性不良

3．鑄型(xing)局部過熱

4．澆注溫度過高(gao)

5．自鑄(zhu)型中(zhong)取(qu)出鑄(zhu)件過早(zao)

6．熱處理過熱或(huo)過燒，冷卻速度過激

防止方法:

1．改進鑄件結構設計，避(bi)免尖角，壁厚力(li)求均勻，圓滑過渡

2．采(cai)取增大砂型(芯(xin))退讓性的措施

3．保證(zheng)鑄件各部分同時(shi)凝(ning)固(gu)或順(shun)序凝(ning)固(gu)，改進(jin)澆注(zhu)系(xi)統設(she)計

4．適當降低澆(jiao)注溫度(du)

5．控制鑄型冷(leng)卻(que)出(chu)型時(shi)間

6．鑄(zhu)件變形時采用熱(re)校正法

7．正確控制(zhi)熱處(chu)理溫度，降低淬火冷卻速度

三、壓鑄件缺陷之氣孔分析

壓鑄件缺陷中，出現最多(duo)的是氣孔。

氣孔(kong)特征。有光滑的表面(mian)，形狀是圓形或(huo)橢圓形。表現形式可(ke)以在鑄(zhu)(zhu)件表面(mian)、或(huo)皮下(xia)針孔(kong)、也可(ke)能在鑄(zhu)(zhu)件內部(bu)。

（1）氣體(ti)來源

1）合金(jin)液析出氣(qi)體(ti)—a與原材料有(you)關b與熔煉工藝有關

2）壓(ya)鑄過程中(zhong)卷入氣體(ti)?—a與壓鑄工藝參數有關b與(yu)模具結(jie)構(gou)有(you)關

3）脫(tuo)模劑分解產生(sheng)氣體?—a與涂料(liao)本身特性有(you)關(guan)b與噴涂工藝(yi)有關

（2）原材料及熔煉過程產生(sheng)氣(qi)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(yue)高，氫在鋁(lv)液(ye)中(zhong)溶解度(du)越(yue)高，但在固態鋁(lv)中(zhong)溶解度(du)非常低，因此在凝固過(guo)程中(zhong)，氫析出(chu)形成(cheng)氣孔。

氫的來源：

1）大氣(qi)中(zhong)水(shui)蒸氣(qi)，金屬(shu)液從(cong)潮濕(shi)空氣(qi)中(zhong)吸氫。

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

3）工具(ju)、熔劑潮(chao)濕。

（3）壓鑄過程產(chan)生(sheng)氣(qi)體分析由于(yu)壓室、澆(jiao)注(zhu)系統、型(xing)腔均與(yu)大氣(qi)相通，而(er)金屬(shu)液是以高壓、高速充填，如果不能實(shi)現有(you)序、平穩(wen)的流(liu)(liu)動(dong)狀態，金屬(shu)液產(chan)生(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)，會(hui)把氣(qi)體卷進去。

壓鑄工藝制定需考慮以下(xia)問(wen)題：

1）金屬液在澆注系(xi)統內能否干(gan)凈、平穩地流動，不會(hui)產生分離和(he)渦流。

2）有(you)沒有(you)尖(jian)角區(qu)或(huo)死亡區(qu)存在(zai)？

3）澆(jiao)注系統是(shi)否(fou)有截面(mian)積(ji)的變化(hua)？

4）排氣槽、溢流(liu)槽位置是否正確？是否夠大？是否會被(bei)堵住？氣體能(neng)否有效、順暢排出？

應用計算機(ji)模(mo)擬充填過(guo)程，就是為了分(fen)析以上現象，以作判斷來選擇合理的工藝參(can)數。

（4）涂(tu)料(liao)(liao)產生氣(qi)體(ti)分析涂(tu)料(liao)(liao)性能：如發(fa)氣(qi)量大對(dui)鑄件氣(qi)孔率有直接(jie)影(ying)響。

噴(pen)涂工藝：使用量過多(duo)，造成(cheng)氣體揮發量大(da)，沖頭潤(run)滑劑太(tai)多(duo)，或被燒焦，都是氣體的來源。

（5）解決(jue)壓鑄件氣孔的辦法

先分(fen)析出是什么原(yuan)因導致的(de)氣孔(kong)，再(zai)來取(qu)相應的(de)措施。

1）干(gan)燥、干(gan)凈的合金料(liao)。

2）控(kong)制(zhi)熔煉溫度(du)，避(bi)免(mian)過(guo)熱，進行除氣處(chu)理(li)。

3）合(he)理(li)選擇壓鑄工藝參數(shu)，特別是壓射(she)速度。調整(zheng)高速切換起點。

4）順序(xu)填(tian)充有(you)利于型腔(qiang)氣體排出(chu)，直(zhi)澆道和橫澆道有(you)足夠的長度（>50mm），以利于(yu)合金液平(ping)穩流動和氣(qi)體有機會(hui)排出。可改(gai)變澆口厚度、澆口方向(xiang)、在形成氣(qi)孔的位置(zhi)設置(zhi)溢(yi)(yi)流槽、排氣(qi)槽。溢(yi)(yi)流品截(jie)面積總(zong)和不能(neng)小(xiao)于(yu)內澆口截(jie)面積總(zong)和的60%，否則排渣效果差。

5）選(xuan)擇(ze)性能好的涂料及控制噴涂量。