鑄造(zao)鋁合金的分類 鑄造(zao)鋁合金的優缺(que)點

一、鑄造鋁合金的分類

據主(zhu)要(yao)合(he)金(jin)元素差(cha)異有四類(lei)鑄造鋁合(he)金(jin)。

(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%。有時添(tian)加(jia)0.2%～0.6%鎂(mei)的硅鋁(lv)合(he)金，廣(guang)泛用于結構件，如殼體(ti)、缸體(ti)、箱體(ti)和框架等。有時(shi)添加適量的銅和鎂(mei)，能提高合(he)金的力學性能和耐熱(re)性。此類合(he)金廣(guang)泛用于制造活塞(sai)等部件。

(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合金強(qiang)化效果最佳，適當(dang)加入(ru)錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強(qiang)度和鑄(zhu)造(zao)性能。主要用于(yu)制作承受(shou)大的(de)動(dong)、靜(jing)載荷和形狀不復雜(za)的(de)砂型(xing)鑄(zhu)件。

(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強(qiang)度(du)最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂(mei)12%，強化效果最佳。合金在大氣和海水中的抗腐蝕性能(neng)好，室溫下有良好的綜合力學性能(neng)和可切削性，可用于作雷(lei)達(da)底(di)座(zuo)、飛機(ji)的發動機(ji)機(ji)匣、螺旋槳、起落(luo)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(lei)；

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

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(ji);表面光潔度好，一(yi)般(ban)相當(dang)于5~8級;強(qiang)度(du)和硬度(du)較(jiao)高，強(qiang)度(du)一般(ban)比砂型鑄造提高25~30%，但延(yan)伸率降(jiang)低約70%;尺寸穩定，互換性好;可壓鑄鋁薄(bo)壁復雜的鑄件。例如(ru)，當前(qian)鋅合金壓鑄鋁件最小壁厚可達0.3mm;鋁(lv)合金鑄件可(ke)達0.5mm;最小鑄出孔(kong)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型臥式冷空壓鑄鋁機平(ping)均八小(xiao)時(shi)可壓鑄鋁600～700次，小(xiao)型(xing)熱(re)室(shi)壓鑄(zhu)鋁(lv)機平(ping)均每(mei)八小(xiao)時可壓鑄(zhu)鋁(lv)3000~7000次(ci);壓(ya)鑄(zhu)鋁型(xing)壽命長，一付(fu)壓(ya)鑄(zhu)鋁型(xing)，壓(ya)鑄(zhu)鋁鐘(zhong)合金，壽命可(ke)達幾十萬次，甚(shen)至(zhi)上百萬次;易實(shi)現機(ji)械(xie)化和(he)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(zhu)件價格(ge)便宜;可以采(cai)用組合壓(ya)鑄鋁以其他金屬(shu)或非金屬(shu)材料。既(ji)節省(sheng)(sheng)裝配工時(shi)又節省(sheng)(sheng)金屬(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光透視或(huo)在機(ji)械加工時發現(xian)，也可在堿洗、酸洗或(huo)陽極化時發現(xian)

產生原因：

1．爐料不清潔，回爐料使用量過多(duo)

2.澆注系統設計不良(liang)

3．合金液中的(de)熔渣未清(qing)除干凈

4．澆注操作不當，帶入(ru)夾渣

5.精煉(lian)變質處(chu)理后靜置時間不(bu)夠

防止方法：

1．爐料(liao)(liao)應經過(guo)吹砂，回爐料(liao)(liao)的使用量適當降(jiang)低

2．改進澆注系統設計，提高其擋(dang)渣(zha)能力

3.采用適(shi)當的熔劑去渣(zha)

4．澆注(zhu)時應當(dang)平穩(wen)并應注(zhu)意(yi)擋渣

5．精煉后(hou)澆(jiao)注前合(he)金液應靜置一定(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(jia)工發現(xian)氣孔氣泡在X光底片上呈黑色。

產生原因：

1．澆注合金不(bu)平(ping)穩，卷入氣體

2．型(芯)砂中(zhong)混入有機雜(za)質(如煤屑、草根馬糞(fen)等)

3．鑄型和砂芯通(tong)氣不良(liang)

4．冷鐵(tie)表面有縮(suo)孔(kong)

5．澆(jiao)注系統(tong)設計不良

防止方法：

1．正確掌握澆(jiao)注速度，避免卷入(ru)氣體。

2．型(芯)砂中不(bu)得混入有(you)機雜質以減(jian)少(shao)造型材料的發氣量

3．改善(芯)砂的排氣能力

4．正確選用(yong)及處(chu)理冷鐵

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(cheng)云霧狀(zhuang)(zhuang)嚴重的呈(cheng)絲狀(zhuang)(zhuang)縮松(song)可通過(guo)X光(guang)、熒(ying)光(guang)低倍斷口等(deng)檢查方法發現。

產生原因：

1．冒口(kou)補縮作用(yong)差(cha)

2．爐料含(han)氣(qi)量太(tai)多

3．內澆道附近過熱

4．砂型水分過(guo)多，砂芯未烘干

5．合金晶粒粗大

6．鑄件在鑄型(xing)中的位置不(bu)當

7．澆注(zhu)溫度(du)過高，澆注(zhu)速度(du)太快

防止方法：

1．從冒口補澆金(jin)屬液，改進冒口設計

2．爐(lu)料應清(qing)潔無腐蝕

3．鑄件縮松處(chu)設置(zhi)冒口，安放(fang)冷鐵或(huo)冷鐵與冒口聯用

4．控制(zhi)型砂水分，和(he)砂芯干燥

5．采取細化品粒(li)的(de)措施

6．改進鑄(zhu)件在鑄(zhu)型(xing)中(zhong)的位置(zhi)降(jiang)低澆注溫度(du)和澆注速(su)度(du)

D 裂紋

缺陷特征:

1．鑄造裂紋。沿晶界發展，常伴有偏析(xi)，是一種在較(jiao)高溫度下形成的(de)裂紋在體積(ji)收縮較(jiao)大的(de)合(he)金和(he)形狀較(jiao)復雜的(de)鑄件容易出現

2．熱處理(li)裂(lie)紋：由于(yu)熱處理(li)過燒或(huo)過熱引起(qi)，常呈穿晶裂(lie)紋。常在(zai)產生應力和(he)熱膨張(zhang)系數較大的合金冷(leng)卻過劇。或(huo)存在(zai)其他冶(ye)金缺陷時產生

產生原因：

1．鑄件結(jie)構(gou)設計不合(he)理，有尖(jian)角，壁的(de)厚薄變(bian)化過于懸(xuan)殊(shu)

2．砂型(芯)退讓(rang)性不良

3．鑄(zhu)型局部(bu)過熱(re)

4．澆注溫度過高

5．自鑄(zhu)型中取出(chu)鑄(zhu)件(jian)過早(zao)

6．熱(re)處理過熱(re)或過燒，冷卻速度(du)過激

防止方法:

1．改進鑄件結構設(she)計，避免尖角(jiao)，壁厚力求(qiu)均勻，圓滑過渡

2．采取(qu)增大(da)砂型(芯)退讓性的措施

3．保證鑄件各(ge)部(bu)分同時凝固(gu)(gu)或順序(xu)凝固(gu)(gu)，改進澆注系統設(she)計

4．適當降低澆注(zhu)溫度

5．控制鑄(zhu)型冷卻(que)出型時間(jian)

6．鑄件變形時采用熱校正(zheng)法

7．正確控制熱處(chu)理溫度(du)，降(jiang)低淬火冷卻(que)速度(du)

三、壓鑄件缺陷之(zhi)氣孔分析

壓鑄件缺陷(xian)中，出現最多的(de)是氣(qi)孔。

氣孔(kong)特征。有光滑的表面，形狀是(shi)圓(yuan)形或橢圓(yuan)形。表現形式可以在(zai)鑄件(jian)表面、或皮下針(zhen)孔(kong)、也(ye)可能在(zai)鑄件(jian)內部(bu)。

（1）氣體來(lai)源

1）合金液析出氣體—a與原材料有關(guan)b與(yu)熔煉工藝(yi)有關(guan)

2）壓鑄過程中卷入(ru)氣體?—a與壓鑄工(gong)藝(yi)參數有關b與模(mo)具結(jie)構(gou)有關

3）脫模劑分解產生氣體(ti)?—a與(yu)涂料本身特性有關b與噴涂(tu)工藝(yi)有關

（2）原材料(liao)及熔(rong)煉(lian)過程(cheng)產生氣體(ti)分析(xi)

鋁液中的氣體主要是氫，約占了氣體總量的85%。

熔煉溫度越高，氫在鋁液中溶解度越高，但在固態鋁中溶解度非常低(di)，因此在凝固過程中，氫析(xi)出形成(cheng)氣孔。

氫的來源：

1）大氣(qi)中水蒸氣(qi)，金屬液從潮濕空氣(qi)中吸氫。

2）原材(cai)料本身含(han)氫量，合(he)金錠表面潮濕，回爐料臟，油污(wu)。

3）工具、熔劑潮濕。

（3）壓鑄過程(cheng)產生氣(qi)體(ti)分(fen)析由于(yu)壓室、澆(jiao)注系統(tong)、型腔均與大氣(qi)相通(tong)，而(er)金屬液(ye)是(shi)以(yi)高壓、高速充填，如果不能實(shi)現有序、平穩的流動狀(zhuang)態，金屬液(ye)產生渦流，會把氣(qi)體(ti)卷(juan)進去。

壓(ya)鑄工藝制定需考慮以下問題(ti)：

1）金屬液在澆(jiao)注系統內能否干凈、平穩地流動，不(bu)會產生(sheng)分離和(he)渦流。

2）有(you)(you)沒有(you)(you)尖角區或死亡區存在？

3）澆注(zhu)系統是否有截(jie)面(mian)積的變化？

4）排(pai)(pai)氣槽、溢流槽位置是否正(zheng)確？是否夠大(da)？是否會被(bei)堵(du)住？氣體能否有效(xiao)、順暢排(pai)(pai)出？

應用計算機模擬充填(tian)過程(cheng)，就是為了(le)分析(xi)以(yi)上(shang)現象，以(yi)作判斷來選擇(ze)合理的工藝參數(shu)。

（4）涂料產生氣(qi)體分析涂料性能：如(ru)發氣(qi)量大對(dui)鑄件氣(qi)孔率有直接影響。

噴涂工藝：使用量過多，造成氣體揮發量大，沖頭潤(run)滑(hua)劑(ji)太多，或(huo)被燒(shao)焦，都是氣體的來源(yuan)。

（5）解決壓鑄件氣孔的辦(ban)法(fa)

先(xian)分析出是(shi)什么原因導致的氣孔，再(zai)來取相應的措施。

1）干(gan)(gan)燥、干(gan)(gan)凈的合(he)金料。

2）控制(zhi)熔煉(lian)溫度，避免過熱，進行除氣處理。

3）合理(li)選擇壓鑄工藝參數，特別是壓射速度。調整高速切換(huan)起點。

4）順序填充有利(li)于型腔氣體排出，直(zhi)澆道和(he)橫澆道有足夠的長(chang)度(du)（>50mm），以(yi)利于合(he)金液平穩流動和氣體有機會排出。可改變澆口(kou)厚度(du)、澆口(kou)方向、在形成(cheng)氣孔的(de)位置設置溢流槽、排氣槽。溢流品(pin)截面(mian)積總(zong)和不(bu)能(neng)小于內(nei)澆口(kou)截面(mian)積總(zong)和的(de)60%，否則排渣效果差(cha)。

5）選擇性能好(hao)的涂料及控制噴(pen)涂量。