鑄造(zao)鋁(lv)合金(jin)的分類 鑄造(zao)鋁(lv)合金(jin)的優缺點

一、鑄造鋁合金的分類

據主要合金(jin)元素差異有四類鑄造鋁合金(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%。有時添加0.2%～0.6%鎂的硅鋁(lv)合(he)(he)金，廣(guang)泛用于結(jie)構件(jian)(jian)，如殼(ke)體、缸體、箱(xiang)體和框架等。有(you)時添加適量的銅(tong)和鎂，能(neng)提高合(he)(he)金的力學性能(neng)和耐熱性。此類合(he)(he)金廣(guang)泛用于制造活塞等部件(jian)(jian)。

(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合(he)金強(qiang)化效果最佳(jia)，適當加入錳和(he)鈦能顯著提高(gao)室(shi)溫(wen)、高(gao)溫(wen)強(qiang)度和(he)鑄(zhu)造性能。主要用(yong)于(yu)制(zhi)作(zuo)承受(shou)大的動、靜載(zai)荷和(he)形狀(zhuang)不復雜的砂型鑄(zhu)件。

(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強(qiang)度最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂12%，強(qiang)化效果最佳(jia)。合金(jin)在大氣和海水中的抗(kang)腐蝕性能好(hao)，室溫下有良好(hao)的綜合力學性能和可切(qie)削(xue)性，可用于作雷達底座(zuo)、飛機(ji)的發(fa)動機(ji)機(ji)匣(xia)、螺旋槳、起落架等零件，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合金(jin)③AI-Si合(he)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(ji)，甚至可達4級;表面光潔度好，一般相當于(yu)5~8級;強(qiang)度和硬度較高，強(qiang)度一(yi)般比砂型鑄造提(ti)高25~30%，但延伸率(lv)降低約70%;尺(chi)寸穩定，互換性好(hao);可壓(ya)鑄鋁薄壁復雜的鑄件(jian)。例如，當前鋅(xin)合金壓(ya)鑄鋁件(jian)最小壁厚可達0.3mm;鋁合金鑄件可(ke)達(da)0.5mm;最小鑄出孔徑為0.7mm;最(zui)小螺距為0.75mm。

2、生產效率高：機器生產率高，例如國產JⅢ3型(xing)臥(wo)式冷(leng)空(kong)壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)鋁機平均(jun)八小時可壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)鋁600～700次，小(xiao)型(xing)熱室壓鑄(zhu)鋁機平(ping)均每(mei)八小(xiao)時可壓鑄(zhu)鋁3000~7000次;壓(ya)鑄(zhu)鋁型壽命(ming)長(chang)，一付壓(ya)鑄(zhu)鋁型，壓(ya)鑄(zhu)鋁鐘合金，壽命(ming)可(ke)達幾(ji)十(shi)萬(wan)次，甚至上百(bai)萬(wan)次;易實現機械化(hua)和自動化(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;鑄件價格(ge)便宜;可以(yi)采(cai)用組合(he)壓鑄(zhu)鋁以(yi)其他金屬(shu)(shu)或非金屬(shu)(shu)材(cai)料。既節(jie)省裝配工(gong)時又(you)節(jie)省金屬(shu)(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光透視或在機械加工時(shi)(shi)發現，也可在堿洗(xi)、酸洗(xi)或陽(yang)極化時(shi)(shi)發現

產生原因：

1．爐料不清潔，回(hui)爐料使用量(liang)過多

2.澆注系(xi)統設計不良

3．合金(jin)液中的熔渣(zha)未清除(chu)干凈(jing)

4．澆(jiao)注(zhu)操作不當，帶入夾渣(zha)

5.精煉變質處理后靜置時間(jian)不夠(gou)

防止方法：

1．爐料應經過吹砂，回爐料的使用量適當降(jiang)低

2．改進澆注系統設(she)計(ji)，提高(gao)其擋(dang)渣能(neng)力(li)

3.采(cai)用適當的熔(rong)劑去(qu)渣

4．澆注(zhu)時應(ying)當平穩并應(ying)注(zhu)意擋渣

5．精煉(lian)后澆注前(qian)合金液應靜置一定時(shi)間(jian)

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(shi)或機械加(jia)工(gong)發(fa)現氣(qi)孔氣(qi)泡在X光底片上(shang)呈黑色。

產生原因：

1．澆注(zhu)合金不平穩，卷入(ru)氣(qi)體

2．型(芯)砂中混入(ru)有機雜質(如(ru)煤(mei)屑、草根馬糞等(deng))

3．鑄型和砂芯通氣不良

4．冷鐵表(biao)面有縮孔

5．澆注系統設計不(bu)良

防止方法：

1．正確(que)掌握澆注(zhu)速度，避免(mian)卷入氣體(ti)。

2．型(芯(xin))砂中不得混入有(you)機雜質以(yi)減(jian)少造型材料的發氣量

3．改(gai)善(芯)砂的(de)排氣能力

4．正確選用及處理(li)冷鐵

5．改進澆(jiao)注系(xi)統(tong)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(di)片上呈云(yun)霧狀(zhuang)嚴重的呈絲狀(zhuang)縮松可通過X光、熒光低(di)倍斷口等檢查方法(fa)發現。

產生原因：

1．冒口補縮作用差

2．爐料含氣量太多

3．內澆道附(fu)近過熱(re)

4．砂(sha)型(xing)水(shui)分(fen)過多，砂(sha)芯未烘干(gan)

5．合金晶粒粗(cu)大(da)

6．鑄(zhu)件在(zai)鑄(zhu)型中的位置(zhi)不當

7．澆(jiao)(jiao)注溫度過高(gao)，澆(jiao)(jiao)注速度太快

防止方法：

1．從(cong)冒口(kou)補(bu)澆金屬液(ye)，改進冒口(kou)設(she)計

2．爐料應清潔無腐蝕

3．鑄件(jian)縮(suo)松(song)處設置冒口(kou)，安放冷鐵或(huo)冷鐵與(yu)冒口(kou)聯用

4．控制型(xing)砂水分，和砂芯干燥

5．采取細(xi)化品(pin)粒的措施

6．改(gai)進鑄件在(zai)鑄型中的位置(zhi)降低澆注溫度和澆注速度

D 裂紋

缺陷特征:

1．鑄造裂(lie)紋(wen)(wen)。沿晶(jing)界(jie)發展，常伴有偏(pian)析，是一種在(zai)(zai)較高溫度下形(xing)成的(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)在(zai)(zai)體(ti)積收縮較大的(de)(de)合金(jin)和(he)形(xing)狀較復雜的(de)(de)鑄件容易出現

2．熱(re)處理裂(lie)紋(wen)：由(you)于熱(re)處理過(guo)燒(shao)或過(guo)熱(re)引起，常呈穿晶裂(lie)紋(wen)。常在(zai)(zai)產生應(ying)力和熱(re)膨張系數較大(da)的合金冷(leng)卻過(guo)劇。或存(cun)在(zai)(zai)其(qi)他冶金缺(que)陷時產生

產生原因：

1．鑄件結(jie)構設計不(bu)合理，有尖角(jiao)，壁的(de)厚薄(bo)變(bian)化過于懸殊

2．砂(sha)型(芯)退讓性不良

3．鑄型局部(bu)過熱(re)

4．澆注溫度過高

5．自鑄(zhu)型中(zhong)取出鑄(zhu)件過(guo)早

6．熱處理過(guo)熱或(huo)過(guo)燒，冷卻速度(du)過(guo)激(ji)

防止方法:

1．改進鑄件結構設計(ji)，避免尖角，壁厚力求均勻，圓滑過(guo)渡

2．采取增大砂型(xing)(芯)退(tui)讓性的措施

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

4．適當降低澆注溫(wen)度

5．控制鑄(zhu)型冷卻出型時間

6．鑄件變形時采(cai)用熱(re)校正法(fa)

7．正確控制熱(re)處理溫度，降低淬火冷卻(que)速度

三、壓鑄件(jian)缺陷之氣孔分析

壓鑄件缺(que)陷中，出現最多的是氣孔。

氣孔特征。有光滑的表(biao)(biao)面，形狀(zhuang)是圓形或(huo)橢圓形。表(biao)(biao)現形式可以在(zai)鑄件(jian)表(biao)(biao)面、或(huo)皮下針孔、也可能在(zai)鑄件(jian)內(nei)部(bu)。

（1）氣體來源

1）合金(jin)液析(xi)出氣體—a與原(yuan)材料(liao)有(you)關b與(yu)熔煉工藝有關(guan)

2）壓鑄(zhu)過(guo)程(cheng)中(zhong)卷入氣(qi)體?—a與(yu)壓鑄工藝參(can)數有關b與模具結構有關

3）脫模劑(ji)分解產生氣體?—a與涂(tu)料(liao)本(ben)身(shen)特性有(you)關b與噴涂工藝有(you)關

（2）原材料(liao)及熔煉過程產生氣體分析

鋁液中的氣體主要是氫，約占了氣體總量的85%。

熔煉溫(wen)度越(yue)高，氫在(zai)鋁液中溶解度越(yue)高，但在(zai)固(gu)態(tai)鋁中溶解度非常(chang)低，因此在(zai)凝(ning)固(gu)過程中，氫析出(chu)形成氣孔。

氫的來源：

1）大氣(qi)中(zhong)水蒸(zheng)氣(qi)，金屬液從潮(chao)濕空氣(qi)中(zhong)吸氫。

2）原材料本身含氫量，合金錠表面潮濕，回爐料臟，油污。

3）工具(ju)、熔(rong)劑(ji)潮濕(shi)。

（3）壓(ya)鑄過程產生氣(qi)體(ti)分析由于壓(ya)室、澆(jiao)注系統、型(xing)腔均與大氣(qi)相(xiang)通，而金屬液是以高壓(ya)、高速充(chong)填，如果不(bu)能實現有序、平(ping)穩(wen)的流動狀態，金屬液產生渦流，會把氣(qi)體(ti)卷進去。

壓鑄(zhu)工藝制定(ding)需考慮以(yi)下問題：

1）金屬液在澆注(zhu)系統(tong)內能否干凈、平穩地流(liu)動，不會產生分離和渦流(liu)。

2）有沒有尖角區或死亡區存在？

3）澆注(zhu)系統是(shi)否有截面積(ji)的變化？

4）排氣(qi)槽(cao)、溢(yi)流槽(cao)位(wei)置(zhi)是否(fou)正確？是否(fou)夠大？是否(fou)會被堵住？氣(qi)體(ti)能否(fou)有效、順暢排出？

應用計算機模擬充填過程，就是為了(le)分析(xi)以上(shang)現(xian)象，以作判斷來選擇(ze)合(he)理(li)的工藝參數。

（4）涂料產生氣(qi)(qi)體分析涂料性能：如(ru)發(fa)氣(qi)(qi)量大(da)對鑄件氣(qi)(qi)孔(kong)率有直接影響(xiang)。

噴涂(tu)工藝(yi)：使用量過多(duo)，造成氣體揮發量大，沖頭潤滑劑(ji)太多(duo)，或被(bei)燒焦，都是氣體的來源。

（5）解決壓鑄件氣(qi)孔的辦(ban)法

先分析出是什(shen)么原因導致(zhi)的氣孔，再(zai)來取相(xiang)應(ying)的措施。

1）干燥(zao)、干凈(jing)的合金(jin)料。

2）控制熔煉溫度，避免過熱，進(jin)行除(chu)氣處理。

3）合(he)理選擇壓鑄工藝(yi)參數，特(te)別是壓射速度。調整高速切(qie)換起點(dian)。

4）順序填(tian)充有利于型腔氣(qi)體排出(chu)，直澆(jiao)道和橫澆(jiao)道有足夠的長度（>50mm），以利于合(he)金液平穩流動(dong)和氣(qi)體(ti)有機會排出。可改變澆口厚度、澆口方向(xiang)、在形成氣(qi)孔的位置(zhi)(zhi)設置(zhi)(zhi)溢流槽(cao)、排氣(qi)槽(cao)。溢流品截(jie)面積總和不(bu)能(neng)小(xiao)于內澆口截(jie)面積總和的60%，否則(ze)排渣效果差。

5）選擇性能好的(de)涂(tu)料及(ji)控制噴涂(tu)量。