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    鑄造鋁合金的分類和優(yōu)缺點(diǎn)


    鑄造鋁合金是可用金屬鑄造成形工藝直接獲得零件的鋁合金,鋁合金鑄件該類合金的合金元素含量一般多于相應(yīng)的變形鋁合金的含量。
     鑄造鋁合金的分類 鑄造鋁合金的優(yōu)缺點(diǎn)
    一、鑄造鋁合金的分類
    據(jù)主要合金元素差異有四類鑄造鋁合金。
    (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(shù)小,在鑄造鋁合金中品種most多,用量most大的合金,含硅量在4%~13%。有時(shí)添加0.2%~0.6%鎂的硅鋁合金,廣泛用于結(jié)構(gòu)件,如殼體、缸體、箱體和框架等。有時(shí)添加適量的銅和鎂,能提高合金的力學(xué)性能和耐熱性。此類合金廣泛用于制造活塞等部件。
    (2)鋁銅合金,含銅4.5%~5.3%合金強(qiáng)化效果most佳,適當(dāng)加入錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強(qiáng)度和鑄造性能。主要用于制作承受大的動(dòng)、靜載荷和形狀不復(fù)雜的砂型鑄件。
    (3)鋁鎂合金,密度most小(2.55g/cm3),強(qiáng)度most高(355MPa左右)的鑄造鋁合金,含鎂12%,強(qiáng)化效果most佳。合金在大氣和海水中的抗腐蝕性能好,室溫下有良好的綜合力學(xué)性能和可切削性,可用于作雷達(dá)底座、飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、螺旋槳、起落架等零件,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(jīng)熱處理就可使用,以變質(zhì)熱處理后,鑄件有較高的強(qiáng)度。經(jīng)穩(wěn)定化處理后,尺寸穩(wěn)定,常用于制作模型、型板及設(shè)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(qiáng)化機(jī)理﹙除應(yīng)變強(qiáng)化外﹚,他們主要的差別在于:鑄造鋁合金中合金化元素硅的most大含量超過多數(shù)變形鋁合金中的硅含量。鑄造鋁合金除含有強(qiáng)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(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性,易與填充鑄造時(shí)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合金,⑥AI-Sn合金。
    二、鑄造鋁合金的優(yōu)缺點(diǎn)
    鑄造鋁合金優(yōu)點(diǎn):
    1、產(chǎn)品質(zhì)量好:鑄件尺寸精度高,一般相當(dāng)于6~7級(jí),甚至可達(dá)4級(jí);表面光潔度好,一般相當(dāng)于5~8級(jí);強(qiáng)度和硬度較高,強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高25~30%,但延伸率降低約70%;尺寸穩(wěn)定,互換性好;可壓鑄鋁薄壁復(fù)雜的鑄件。例如,當(dāng)前鋅合金壓鑄鋁件most小壁厚可達(dá)0.3mm;鋁合金鑄件可達(dá)0.5mm;most小鑄出孔徑為0.7mm;most小螺距為0.75mm。
    2、生產(chǎn)效率高:機(jī)器生產(chǎn)率高,例如國產(chǎn)JⅢ3型臥式冷空壓鑄鋁機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄鋁600~700次,小型熱室壓鑄鋁機(jī)平均每八小時(shí)可壓鑄鋁3000~7000次;壓鑄鋁型壽命長,一付壓鑄鋁型,壓鑄鋁鐘合金,壽命可達(dá)幾十萬次,甚至上百萬次;易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
    3、經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良:由于壓鑄鋁件尺寸精確,表泛光潔等優(yōu)點(diǎn)。一般不再進(jìn)行機(jī)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(shè)備和工時(shí);鑄件價(jià)格便宜;可以采用組合壓鑄鋁以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時(shí)又節(jié)省金屬。
    鑄造鋁合金缺點(diǎn):
    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(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色,經(jīng)x光透視或在機(jī)械加工時(shí)發(fā)現(xiàn),也可在堿洗、酸洗或陽極化時(shí)發(fā)現(xiàn)
    產(chǎn)生原因:
    1.爐料不清潔,回爐料使用量過多
    2.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良
    3.合金液中的熔渣未清除干凈
    4.澆注操作不當(dāng),帶入夾渣
    5.精煉變質(zhì)處理后靜置時(shí)間不夠
    防止方法:
    1.爐料應(yīng)經(jīng)過吹砂,回爐料的使用量適當(dāng)降低
    2.改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì),提高其擋渣能力
    3.采用適當(dāng)?shù)娜蹌┤ピ?
    4.澆注時(shí)應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)并應(yīng)注意擋渣
    5.精煉后澆注前合金液應(yīng)靜置一定時(shí)間
    B 氣孔氣泡
    缺陷特征:三鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形,具有光滑的表面,一般是發(fā)亮的氧化皮,有時(shí)呈油黃色。表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn),內(nèi)部氣孔氣泡可通過X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔氣泡在X光底片上呈黑色。
    產(chǎn)生原因:
    1.澆注合金不平穩(wěn),卷入氣體
    2.型(芯)砂中混入有機(jī)雜質(zhì)(如煤屑、草根馬糞等)
    3.鑄型和砂芯通氣不良
    4.冷鐵表面有縮孔
    5.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良
    防止方法:
    1.正確掌握澆注速度,避免卷入氣體。
    2.型(芯)砂中不得混入有機(jī)雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量
    3.改善(芯)砂的排氣能力
    4.正確選用及處理冷鐵
    5.改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    C 縮松
    缺陷特征:鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時(shí)斷口為灰色,淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)。
    產(chǎn)生原因:
    1.冒口補(bǔ)縮作用差
    2.爐料含氣量太多
    3.內(nèi)澆道附近過熱
    4.砂型水分過多,砂芯未烘干
    5.合金晶粒粗大
    6.鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)
    7.澆注溫度過高,澆注速度太快
    防止方法:
    1.從冒口補(bǔ)澆金屬液,改進(jìn)冒口設(shè)計(jì)
    2.爐料應(yīng)清潔無腐蝕
    3.鑄件縮松處設(shè)置冒口,安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用
    4.控制型砂水分,和砂芯干燥
    5.采取細(xì)化品粒的措施
    6.改進(jìn)鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度
    D 裂紋
    缺陷特征:
    1.鑄造裂紋。沿晶界發(fā)展,常伴有偏析,是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn)
    2.熱處理裂紋:由于熱處理過燒或過熱引起,常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過劇。或存在其他冶金缺陷時(shí)產(chǎn)生
    產(chǎn)生原因:
    1.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,有尖角,壁的厚薄變化過于懸殊
    2.砂型(芯)退讓性不良
    3.鑄型局部過熱
    4.澆注溫度過高
    5.自鑄型中取出鑄件過早
    6.熱處理過熱或過燒,冷卻速度過激
    防止方法:
    1.改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),避免尖角,壁厚力求均勻,圓滑過渡
    2.采取增大砂型(芯)退讓性的措施
    3.保證鑄件各部分同時(shí)凝固或順序凝固,改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.適當(dāng)降低澆注溫度
    5.控制鑄型冷卻出型時(shí)間
    6.鑄件變形時(shí)采用熱校正法
    7.正確控制熱處理溫度,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(xiàn)most多的是氣孔。
    氣孔特征。有光滑的表面,形狀是圓形或橢圓形。表現(xiàn)形式可以在鑄件表面、或皮下針孔、也可能在鑄件內(nèi)部。
    (1)氣體來源
    1)合金液析出氣體—a與原材料有關(guān)b與熔煉工藝有關(guān)
    2)壓鑄過程中卷入氣體¬—a與壓鑄工藝參數(shù)有關(guān)b與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)
    3)脫模劑分解產(chǎn)生氣體¬—a與涂料本身特性有關(guān)b與噴涂工藝有關(guān)
    (2)原材料及熔煉過程產(chǎn)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,氫在鋁液中溶解度越高,但在固態(tài)鋁中溶解度非常低,因此在凝固過程中,氫析出形成氣孔。
    氫的來源:
    1)大氣中水蒸氣,金屬液從潮濕空氣中吸氫。
    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、熔劑潮濕。
    (3)壓鑄過程產(chǎn)生氣體分析由于壓室、澆注系統(tǒng)、型腔均與大氣相通,而金屬液是以高壓、高速充填,如果不能實(shí)現(xiàn)有序、平穩(wěn)的流動(dòng)狀態(tài),金屬液產(chǎn)生渦流,會(huì)把氣體卷進(jìn)去。
    壓鑄工藝制定需考慮以下問題:
    1)金屬液在澆注系統(tǒng)內(nèi)能否干凈、平穩(wěn)地流動(dòng),不會(huì)產(chǎn)生分離和渦流。
    2)有沒有尖角區(qū)或死亡區(qū)存在?
    3)澆注系統(tǒng)是否有截面積的變化?
    4)排氣槽、溢流槽位置是否正確?是否夠大?是否會(huì)被堵住?氣體能否有效、順暢排出?
    應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬充填過程,就是為了分析以上現(xiàn)象,以作判斷來選擇合理的工藝參數(shù)。
    (4)涂料產(chǎn)生氣體分析涂料性能:如發(fā)氣量大對鑄件氣孔率有直接影響。
    噴涂工藝:使用量過多,造成氣體揮發(fā)量大,沖頭潤滑劑太多,或被燒焦,都是氣體的來源。
    (5)解決壓鑄件氣孔的辦法
    先分析出是什么原因?qū)е碌臍饪祝賮砣∠鄳?yīng)的措施。
    1)干燥、干凈的合金料。
    2)控制熔煉溫度,避免過熱,進(jìn)行除氣處理。
    3)合理選擇壓鑄工藝參數(shù),特別是壓射速度。調(diào)整高速切換起點(diǎn)。
    4)順序填充有利于型腔氣體排出,直澆道和橫澆道有足夠的長度(>50mm),以利于合金液平穩(wěn)流動(dòng)和氣體有機(jī)會(huì)排出。可改變澆口厚度、澆口方向、在形成氣孔的位置設(shè)置溢流槽、排氣槽。溢流品截面積總和不能小于內(nèi)澆口截面積總和的60%,否則排渣效果差。
    5)選擇性能好的涂料及控制噴涂量。

    【上一個(gè)】 國際鑄造大師提出的減少鑄件缺陷的十大準(zhǔn)則 【下一個(gè)】 鋁壓鑄件在磨光時(shí)候有黑斑時(shí)怎么辦呢?