鑄(zhu)造(zao)鋁合(he)金(jin)的(de)分類 鑄(zhu)造(zao)鋁合(he)金(jin)的(de)優(you)缺點

一、鑄造鋁合金的分類

據主要合金(jin)元(yuan)素(su)差異(yi)有四類鑄造(zao)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(tian)加0.2%～0.6%鎂(mei)的(de)(de)硅鋁合(he)(he)金(jin)(jin)，廣(guang)泛用于結構件(jian)，如殼體(ti)、缸體(ti)、箱體(ti)和(he)框(kuang)架等。有時添加適量的(de)(de)銅和(he)鎂(mei)，能提高合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)力學性(xing)能和(he)耐熱性(xing)。此類合(he)(he)金(jin)(jin)廣(guang)泛用于制(zhi)造活塞等部件(jian)。

(2)鋁銅合金，含銅4.5%～5.3%合金強(qiang)化效果最佳(jia)，適(shi)當加入錳和(he)鈦能顯著提高室溫、高溫強(qiang)度(du)和(he)鑄造(zao)性能。主要用于(yu)制作承受大的動、靜載(zai)荷和(he)形狀不復雜的砂型鑄件。

(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度最(zui)高(355MPa左右)的(de)鑄造鋁合金，含(han)鎂12%，強化效果(guo)最佳。合(he)金在(zai)大氣和(he)海水中的(de)抗腐蝕性(xing)能好，室溫下有良好的(de)綜(zong)合(he)力學性(xing)能和(he)可(ke)切削(xue)性(xing)，可(ke)用于作雷達底座、飛機的(de)發動機機匣、螺旋槳(jiang)、起落架等(deng)零件，也可(ke)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(he)金③AI-Si合金(jin)，④AI-Mg合金(jin)，⑤AI-Zn-Mg合金(jin)，⑥AI-Sn合(he)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，一般(ban)相當于5~8級(ji);強度(du)和硬度(du)較高，強度(du)一般比砂型鑄(zhu)造提(ti)高25~30%，但延伸率降低約70%;尺寸(cun)穩定，互(hu)換性好;可壓鑄鋁(lv)薄壁復(fu)雜的鑄件。例如(ru)，當(dang)前鋅合金壓鑄鋁(lv)件最小壁厚可達0.3mm;鋁合金鑄件可達(da)0.5mm;最小鑄(zhu)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)臥式冷空(kong)壓鑄鋁機平均八小(xiao)時可壓鑄鋁600～700次，小型熱(re)室(shi)壓鑄(zhu)鋁機平(ping)均每八(ba)小時可壓鑄(zhu)鋁3000~7000次(ci);壓鑄鋁型(xing)壽(shou)命長，一付壓鑄鋁型(xing)，壓鑄鋁鐘合(he)金，壽(shou)命可達(da)幾(ji)十萬次，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;鑄件價格便宜;可以采用組合壓鑄鋁以其他金(jin)屬(shu)(shu)或(huo)非金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料。既節省裝配(pei)工時又(you)節省金(jin)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(guang)透視或在機械加(jia)工時發現，也可在堿洗、酸洗或陽極(ji)化時發現

產生原因：

1．爐料不(bu)清潔，回爐料使用量過(guo)多(duo)

2.澆(jiao)注(zhu)系統設計不良

3．合金液中的熔渣未清除干凈(jing)

4．澆注操作不(bu)當，帶入夾渣

5.精煉變質處理后靜置時間不(bu)夠

防止方法：

1．爐料應(ying)經過吹砂，回爐料的使用量適當降低

2．改進(jin)澆(jiao)注系統設計(ji)，提(ti)高其擋(dang)渣能力

3.采(cai)用適當的熔劑(ji)去渣

4．澆注時應當(dang)平穩并應注意(yi)擋(dang)渣

5．精煉后澆注前(qian)合金液應靜置一定(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)機械加工發(fa)現(xian)氣(qi)孔氣(qi)泡在X光底片(pian)上(shang)呈黑(hei)色。

產生原因：

1．澆(jiao)注合金不平穩(wen)，卷入氣體

2．型(芯(xin))砂中混入有機雜質(如煤屑、草根馬糞等)

3．鑄(zhu)型(xing)和砂芯通氣不良(liang)

4．冷鐵(tie)表面有縮孔

5．澆注系統設計不良(liang)

防止方法：

1．正確(que)掌握澆注速度，避免(mian)卷入(ru)氣(qi)體。

2．型(xing)(芯(xin))砂中不(bu)得混入有機(ji)雜(za)質以減少造型材料的(de)發氣量

3．改善(芯)砂的排氣能力

4．正確選用及(ji)處理冷鐵

5．改進澆注系統(tong)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光底片上呈云霧狀嚴重(zhong)的呈絲(si)狀縮(suo)松可通(tong)過(guo)X光(guang)、熒光(guang)低倍斷(duan)口等(deng)檢查(cha)方法發現。

產生原因：

1．冒(mao)口補縮(suo)作(zuo)用差(cha)

2．爐(lu)料(liao)含氣量太多

3．內澆道附近過(guo)熱

4．砂型(xing)水分過(guo)多，砂芯未烘干

5．合(he)金晶(jing)粒(li)粗(cu)大

6．鑄(zhu)件在鑄(zhu)型中的(de)位置不當

7．澆注(zhu)溫度過高(gao)，澆注(zhu)速度太快

防止方法：

1．從冒口補澆金(jin)屬液，改進冒口設計

2．爐料應清潔無腐(fu)蝕

3．鑄件縮松(song)處設置冒(mao)口，安放冷(leng)(leng)鐵(tie)或冷(leng)(leng)鐵(tie)與冒(mao)口聯用

4．控制型砂水(shui)分，和砂芯干燥

5．采取(qu)細化品(pin)粒的措施

6．改進(jin)鑄(zhu)(zhu)件在鑄(zhu)(zhu)型中的位(wei)置降低(di)澆注溫度(du)和澆注速度(du)

D 裂紋

缺陷特征:

1．鑄(zhu)造裂(lie)紋。沿(yan)晶界發展，常伴有(you)偏(pian)析，是一種在較(jiao)高(gao)溫度下形成(cheng)的裂(lie)紋在體積收(shou)縮(suo)較(jiao)大(da)的合金和(he)形狀較(jiao)復雜的鑄(zhu)件容易出現

2．熱處(chu)理裂紋：由于熱處(chu)理過燒或(huo)過熱引起，常呈穿晶裂紋。常在產生(sheng)應力和熱膨張(zhang)系數較大的合金冷卻過劇(ju)。或(huo)存在其他冶(ye)金缺陷(xian)時產生(sheng)

產生原因：

1．鑄件(jian)結構設計(ji)不合理，有尖角，壁的厚薄變化過(guo)于懸殊

2．砂型(xing)(芯)退讓性不良

3．鑄型局(ju)部過熱

4．澆注溫(wen)度過高(gao)

5．自鑄型中取出鑄件過早

6．熱處理過(guo)熱或過(guo)燒，冷卻速度過(guo)激

防止方法:

1．改進鑄件結構設計，避免尖角，壁(bi)厚力求均勻，圓滑過渡

2．采(cai)取增大砂(sha)型(芯(xin))退讓性的(de)措施

3．保證鑄件各部分同(tong)時(shi)凝(ning)固或順序凝(ning)固，改進(jin)澆注(zhu)系統設計(ji)

4．適當(dang)降(jiang)低澆(jiao)注溫度(du)

5．控制鑄型冷卻出型時間

6．鑄件變形(xing)時采用(yong)熱(re)校(xiao)正法

7．正確控(kong)制(zhi)熱處理溫度(du)，降低(di)淬火(huo)冷卻速度(du)

三(san)、壓鑄(zhu)件缺(que)陷(xian)之氣孔分析

壓(ya)鑄件缺(que)陷中，出現最多的是氣孔。

氣孔特(te)征。有光滑的(de)表(biao)面，形狀是圓形或(huo)橢圓形。表(biao)現形式可(ke)(ke)以在鑄件表(biao)面、或(huo)皮下針孔、也可(ke)(ke)能在鑄件內(nei)部。

（1）氣體來源

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

2）壓鑄過(guo)程(cheng)中卷(juan)入氣(qi)體?—a與壓鑄工藝參(can)數有(you)關b與模具結構有(you)關(guan)

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

（2）原材料(liao)及熔煉(lian)過(guo)程(cheng)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%。

熔煉溫度越高(gao)，氫(qing)在(zai)鋁液中(zhong)溶解度越高(gao)，但在(zai)固態鋁中(zhong)溶解度非(fei)常低，因(yin)此在(zai)凝固過程(cheng)中(zhong)，氫(qing)析出形成氣孔。

氫的來源：

1）大氣(qi)中水(shui)蒸氣(qi)，金屬液從潮(chao)濕空氣(qi)中吸氫。

2）原材料(liao)本身含氫(qing)量(liang)，合(he)金錠表面潮(chao)濕(shi)，回爐料(liao)臟，油污。

3）工具(ju)、熔劑(ji)潮濕(shi)。

（3）壓鑄(zhu)過程(cheng)產(chan)(chan)生氣(qi)體(ti)分析由于壓室、澆(jiao)注系統、型腔均與(yu)大(da)氣(qi)相通，而金(jin)屬(shu)液是(shi)以高壓、高速充填，如(ru)果不能實現有序、平(ping)穩的流動(dong)狀(zhuang)態，金(jin)屬(shu)液產(chan)(chan)生渦流，會把氣(qi)體(ti)卷進(jin)去。

壓鑄工藝制定(ding)需考慮(lv)以下問題：

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

2）有(you)沒有(you)尖角區或死亡區存在(zai)？

3）澆注系統是(shi)否有截面積(ji)的變化？

4）排氣(qi)槽、溢流(liu)槽位置是否(fou)正(zheng)確(que)？是否(fou)夠大？是否(fou)會被堵住？氣(qi)體能否(fou)有(you)效、順暢排出？

應(ying)用(yong)計算機模擬(ni)充(chong)填過程，就(jiu)是為了分析以(yi)上現象，以(yi)作判斷來(lai)選擇合理的(de)工(gong)藝參數(shu)。

（4）涂(tu)料(liao)產生氣(qi)(qi)體分析涂(tu)料(liao)性能：如發氣(qi)(qi)量(liang)大對鑄件(jian)氣(qi)(qi)孔率有直(zhi)接影響(xiang)。

噴(pen)涂工藝(yi)：使用量過多(duo)，造成氣體揮(hui)發量大，沖頭潤滑劑太(tai)多(duo)，或被(bei)燒焦，都是氣體的來源。

（5）解(jie)決壓鑄件氣孔(kong)的(de)辦(ban)法

先分析出是(shi)什(shen)么原(yuan)因導致的氣孔，再來取相應的措施。

1）干燥、干凈的合(he)金(jin)料(liao)。

2）控制熔煉(lian)溫度，避免過熱，進行除(chu)氣處理。

3）合理選擇壓(ya)鑄工藝參數(shu)，特別是壓(ya)射(she)速度。調(diao)整高(gao)速切換起點(dian)。

4）順(shun)序(xu)填充有利于型腔氣體(ti)排出，直(zhi)澆(jiao)道(dao)和橫(heng)澆(jiao)道(dao)有足夠的長度(du)（>50mm），以(yi)利(li)于(yu)合金液平穩流(liu)動和(he)氣(qi)(qi)體有機會(hui)排(pai)出(chu)。可改(gai)變澆(jiao)口厚(hou)度、澆(jiao)口方向、在形成氣(qi)(qi)孔的位置設置溢流(liu)槽、排(pai)氣(qi)(qi)槽。溢流(liu)品截(jie)面積總和(he)不能(neng)小于(yu)內澆(jiao)口截(jie)面積總和(he)的60%，否則排渣效果差。

5）選擇性能(neng)好(hao)的涂料(liao)及控(kong)制噴涂量。