❶ 铝合金铸造工艺
一、铸造概论
铝合金铸造的种类如下:
由于铝合金各组元不同,从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同,结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性,合理选择铸造方法,才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生,从而优化铸件。
1、铝合金铸造工艺性能
铝合金铸造工艺性能,通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分,但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。
(1) 流动性
流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。
影响流动性的因素很多,主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒,但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力(俗称浇注压头)的高低。
(2) 收缩性
收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲,合金从液体浇注到凝固,直至冷到室温,共分为三个阶段,分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响,它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩,在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。
铝合金收缩大小,通常以百分数来表示,称为收缩率。
①体收缩
体收缩包括液体收缩与凝固收缩。
铸造合金液从浇注到凝固,在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩,这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见,并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中,并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小,大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到,显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。
缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一,产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现,铸造铝合金凝固范围越小,越易形成集中缩孔,凝固范围越宽,越易形成分散性缩孔,因此,在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则,即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充,是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件,冒口设置数量比集中缩孔要多,并在易产生疏松处设置冷铁,加大局部冷却速度,使其同时或快速凝固。
②线收缩
线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大,铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大;冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。
对于不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率,即使同一合金,铸件不同,收缩率也不同,在同一铸件上,其长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。
(3) 热裂性
铝铸件热裂纹的产生,主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力,大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化,失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸,形状呈锯齿形,表面较宽,内部较窄,有的则穿透整个铸件的端面。
不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同,这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大,合金收缩率就越大,产生热裂纹倾向也越大,即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素产生热裂纹倾向也不同。生产中常采用退让性铸型,或改进铸铝合金的浇注系统等措施,使铝铸件避免产生裂纹。通常采用热裂环法检测铝铸件热裂纹。
(4) 气密性
铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度,气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。
铸铝合金的气密性与合金的性质有关,合金凝固范围越小,产生疏松倾向也越小,同时产生析出性气孔越小,则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏,还与铸造工艺有关,如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结晶等,均可使铝铸件的气密性提高。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提高铸件的气密性。
(5) 铸造应力
铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。
①热应力
热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均,冷却不一致引起的。在薄壁处形成压应力,导致在铸件中残留应力。
②相变应力
相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变,随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均,不同部位在不同时间内发生相变所致。
③收缩应力
铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的,铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当,则常常会造成热裂纹,特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。
铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能,影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好,冷却过程中无相变,只要铸件结构设计合理,铝铸件的残留应力一般较小。
(6) 吸气性
铝合金易吸收气体,是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液体吸收所致。
铝合金熔液温度越高,吸收的氢也越多;在700℃时,每100g铝中氢的溶解度为0.5~0.9,温度升高到850℃时,氢的溶解度增加2~3倍。当含碱金属杂质时,氢在铝液中的溶解度显著增加。
铸铝合金除熔炼时吸气外,在浇入铸型时也会产生吸气,进入铸型内的液态金属随温度下降,气体的溶解度下降,析出多余的气体,有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔,这就是通常称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起,铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大,则气孔表面光滑,孔的周围有一圈光亮层;若气泡产生的压力小,则孔内表面多皱纹,看上去如“苍蝇脚”,仔细观察又具有缩孔的特征。
铸铝合金液中含氢量越高,铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性,还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件,关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护,合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼处理,可有效控制铝液中的含氢量。
二、砂型铸造
采用砂粒、粘土及其他辅助材料制成铸型的铸造方法称为砂型铸造。砂型的材料统称为造型材料。有色金属应用的砂型由砂子、粘土或其他粘结剂和水配制而成。
铝铸件成型过程是金属与铸型相互作用的过程。铝合金液注入铸型后将热量传递给铸型,砂模铸型受到液体金属的热作用、机械作用、化学作用。因此要获得优质的铸件除严格掌握熔炼工艺外,还必须正确设计型(芯)砂的配比、造型及浇注等工艺。
三、金属型铸造
1、简介及工艺流程
金属型铸造又称硬模铸造或永久型铸造,是将熔炼好的铝合金浇入金属型中获得铸件的方法,铝合金金属型铸造大多采用金属型芯,也可采用砂芯或壳芯等方法,与压力铸造相比,铝合金金属型使用寿命长。
2、铸造优点
(1) 优点
金属型冷却速度较快,铸件组织较致密,可进行热处理强化,力学性能比砂型铸造高15%左右。
金属型铸造,铸件质量稳定,表面粗糙度优于砂型铸造,废品率低。
劳动条件好,生产率高,工人易于掌握。
(2) 缺点
金属型导热系数大,充型能力差。
金属型本身无透气性。必须采取相应措施才能有效排气。
金属型无退让性,易在凝固时产生裂纹和变形。
3、金属型铸件常见缺陷及预防
(1) 针孔
预防产生针孔的措施:
严禁使用被污染的铸造铝合金材料、沾有有机化合物及被严重氧化腐蚀的材料。
控制熔炼工艺,加强除气精炼。
控制金属型涂料厚度,过厚易产生针孔。
模具温度不宜太高,对铸件厚壁部位采用激冷措施,如镶铜块或浇水等。
采用砂型时严格控制水分,尽量用干芯。
(2) 气孔
预防气孔产生的措施:
修改不合理的浇冒口系统,使液流平稳,避免气体卷入。
模具与型芯应预先预热,后上涂料,结束后必须要烘透方可使用。
设计模具与型芯应考虑足够的排气措施。
(3)氧化夹渣
预防氧化夹渣的措施:
严格控制熔炼工艺,快速熔炼,减少氧化,除渣彻底。Al-Mg合金必须在覆盖剂下熔炼。
熔炉、工具要清洁,不得有氧化物,并应预热,涂料涂后应烘干使用。
设计的浇注系统必须有稳流、缓冲、撇渣能力。
采用倾斜浇注系统,使液流稳定,不产生二次氧化。
选用的涂料粘附力要强,浇注过程中不产生剥落而进入铸件中形成夹渣。
(4) 热裂
预防产生热裂的措施:
实际浇注系统时应避免局部过热,减少内应力。
模具及型芯斜度必须保证在2°以上,浇冒口一经凝固即可抽芯开模,必要时可用砂芯代替金属型芯。
控制涂料厚度,使铸件各部分冷却速度一致。
根据铸件厚薄情况选择适当的模温。
细化合金组织,提高热裂能力。
改进铸件结构,消除尖角及壁厚突变,减少热裂倾向。
(5) 疏松
预防产生疏松的措施:
合理冒口设置,保证其凝固,且有补缩能力。
适当调低金属型模具工作温度。
控制涂层厚度,厚壁处减薄。
调整金属型各部位冷却速度,使铸件厚壁处有较大的激冷能力。
适当降低金属浇注温度。
❷ 铝合金铸造的问题。
1. 用你的方法是可以熔化的,只是如果你只是做单件的产品,需要把材料切成小块,有利于熔化。
2.氧化铝只是在表面与空气接触的一层会形成,只要注意减少搅动,最后把表面的氧化铝去掉就可以了。氧化铝在你的条件下根本熔化不了,它的熔化温度1000多度。
3.熔化铝没有可以是熔点降低的添加剂,据我现在所知。
4.如果是在铸造厂,模具温度控制的好的话,浇注温度在710度左右就可以了。但是如果是条件不够的条件下,要相应提高温度,但不要超过740度,因为一旦超过这个温度,烧损会很严重。
5.现在的沙子有覆膜砂,具体类型很多可以查到。
6.你说的沙芯制作方法,我没见过,但应该是很老的工艺的,也应该是可行的,(以前在老家有用这种方法浇铸铝锅、铝勺的)但是表面非常粗糙。具体工艺不是很清楚。
7.需要的材料:保温涂料 精炼剂 变质剂(铝锶合金) 除气
❸ 铝合金铸造过程中如何排除气泡
本人从事压铸业,从压铸角度讲“铝合金铸造过程中如何排除气泡”
气泡特征:压铸件厚、大部位处有平滑的凹陷区
产生的原因:表面大或厚壁部位的金属液比周围金属液凝固慢,被补缩至周围先凝固的区域,此处金属液体积减少而凹陷。
改善方向:
• 模具热分别平衡,在缺陷处布置冷却装置
•提高压射比压
•改善型腔排气条件
•消除厚大断面
德国富来压铸机 周伟
❹ 铝合金熔炼连续氮气除气有什么条件和缺点
没有什么特殊条件要求,只要保证压力适当,气泡在铝液中弥散上浮即可。其优点在于无污染,除气除渣效果好,缺点是需要专用设备。
❺ 铸钢用脱氧剂的生产工艺和主要成份是什么
脱氧剂分为合金类和非金属类,一般中频炉建议使用合金类脱氧剂。
目前市场上常用的合金类脱氧剂分析一下主要生产工艺和成分。
传统的脱氧剂就是铝、硅钡、硅钙、硅锰合金等。生产工艺主要是通过重熔加工。
传统的企业大部分都是四川和内蒙古等地,比如包头大商合金的硅钙、宁夏连通特种合金的硅钙钡等。
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❻ 重力铸造铝合金的气孔怎样解决
铝液除气 尽量降低铝液浇注温度 保持砂芯尽量少的树脂含量以及含水量 保持磨具排气通畅
❼ 铝合金压铸件表面处理有哪些方法如何选择
铝合金压铸件表面处理分为前处理和后处理,前处理是为了去除表面氧化皮、油污,增加后处理附着力及改善外观效果。铝合金压铸件表面前处理最常用的有抛丸、喷砂和磷化3种,后处理一般使用喷涂、氧化、电镀、电泳4种。其他的表面处理方法因成本的原因,只应用于有特殊要求的产品上。
从成本方面进行选择,前处理依次为抛丸→喷砂→磷化→抛光,喷涂→电泳→氧化→电镀。磷化后只能进行喷涂、电泳,不能再做氧化、电镀处理。
从装饰和防腐蚀方面进行选择,前处理依次为抛光→磷化→喷砂→抛丸,氧化→电镀→喷涂→电泳。
汽车发动机壳体一般采用抛丸→喷涂处理。
表面前处理方法
1、手工处理:
如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮,但手工处理劳
动强度大、生产效率低,质量差,清理不彻底。
2、化学处理:
主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应,使其溶解在酸性或碱性的溶液中,以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污,再利用尼龙制成的毛刷辊或
304#不锈钢丝(耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理,但缺点是:若时间控制不当,即使加缓蚀剂,也能使钢材产生过蚀现象,对于较复杂的结构件和有孔的零件,经酸性溶液酸洗后,浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除,若处理不当,将成为工件以后腐蚀的隐患,且化学物易挥发,成本高,处理后的化学排放工作难度大,若处理不当,将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高,此种处理方法正被机械处理法取代。
3、机械处理法:
主要包括钢丝刷辊拉丝法,机械抛光法、喷丸法。
a、钢丝刷辊抛光法也就是刷辊在电机的带动下,刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化皮。刷掉的氧化皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。
b、 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主,特殊零件如回转体表面,可使用转台等辅助工具,表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度。
c、喷丸分为抛丸和喷砂:
用钢丸或砂粒进行表面处理,打击力大,清理效果明显。但抛丸对薄板工件的处理,容易使工件变形,且钢丸打击到工件表面(无论抛丸或喷丸)使金属基材产生变形,由于Fe304和FE203没有塑性,破碎后剥离,而油膜与其材一同变形,所以对带有油污的工件,抛丸、喷砂无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中,清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除,严重影响操作工人的健康并污染环境。
根据使用的方法不同,可将表面后处理技术分为下述种类。
一、电化学方法
这种方法是利用电极反应,在工件表面形成镀层。其中主要的方法是:
1、电镀
在电解质溶液中,工件为阴极,在外电流作用下,使其表面形成镀层的过程,称为电
镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒,如镀铜、镀镍等。
2、氧化
在电解质溶液中,工件为阳极,在外电流作用下,使其表面形成氧化膜层的过程,称
为阳极氧化,铝合金表面形成三氧化二铝膜。
3、电泳
工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中,与涂料中另一电极构成解电路。在电场作用下,涂料溶液中已离解成带电的树脂离子,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子,连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面,形成涂层,这一过程称为电泳。
二、化学方法
这种方法是无电流作用,利用化学物质相互作用,在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是:
1、化学转化膜处理
在电解质溶液中,金属工件在无外电流作用,由溶液中化学物质与工件相互作用从而
在其表面形成镀层的过程,称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。
2、化学镀
在电解质溶液中,工件表面经催化处理,无外电流作用,在溶液中由于化学物质的还
原作用,将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程,称为化学镀,如化学镀镍、化学镀铜等。
三、热加工方法
这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散,在工件表面形成涂层。其主要方法是:
1、热浸镀
金属工件放入熔融金属中,令其表面形成涂层的过程,称为热浸镀,如热镀锌、热镀铝等。
2、热喷涂
将熔融金属雾化,喷涂于工件表面,形成涂层的过程,称为热喷涂,如热喷涂锌、热
喷涂陶瓷等。
3、热烫印
将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上,形成涂覆层的过程,称为热烫印,如热烫印铜箔等。
4、化学热处理
工件与化学物质接触、加热,在高温态下令某种元素进入工件表面的过程,称为化学热处理,如渗氮、渗碳等。
5、堆焊
以焊接方式,令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程,称为堆焊,如堆焊耐磨合金等。
四、真空法
这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。
其主要方法是。
1、物理气相沉积(PVD)在真空条件下,将金属气化成原子或分子,或者使其离子化成离子,直接沉积到工件表面,形成涂层的过程,称为物理气相沉积,其沉积粒子束来源于非化学因素,如蒸发镀溅射镀、离子镀等。
2、离子注入
高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程,称为离子注入,如注硼等。
3、化学气相沉积(CVD)低压(有时也在常压)下,气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程,称为化学气相镀,如气相沉积氧化硅、氮化硅等。
五、喷涂
喷涂通过喷枪或碟式雾化器,借助于压力或离心力,分散成均匀而微细的雾滴,施涂于被涂物表面的涂装方法。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂。
1、空气喷涂
空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得比较广泛的一种涂饰工艺。空气喷涂是利用压缩空气的气流,流过喷枪喷嘴孔形成负压,负压使漆料从吸管吸入,经喷嘴喷出,形成漆雾,漆雾喷射到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。
2、无空气喷涂
无空气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压,然后经高压软管输送至无气喷枪,最后在无气喷嘴处释放液压、瞬时雾化后喷向被涂物表面,形成涂膜层。由于涂料里不含有空气,所以被称为无空气喷涂,简称无气喷涂。
3、静电喷涂
静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。
❽ 铝合金金属型铸造气孔如何解决
首先是预防,要保持炉料和坩埚已经各种熔炼工具的清洁,熔炼前需要预热。其次是排除气体,待温度提高至730℃左右时,用钟罩加入精练剂(常用的是C2C1),精练剂(C2C1)应分多次加入,防止铝液剧烈翻腾,精练完毕后铝液静置3~8 min,让铝液中的气体、熔渣和夹渣物充分浮出液面。然后扒去铝液表面的渣子,铝液检验合格后浇注铸件。精练剂是去除铝合金铸造气孔的最佳选择了。
❾ 不锈钢铸造如何脱氧
不锈钢铸造一般要进行两次脱氧,初脱氧和终脱氧。
脱氧剂和脱氧工艺要合理才能保证不锈钢铸件质量。
1、不锈钢熔炼阶段的脱氧,首先用锰(电解锰片99.7,这都有国标)和硅铁进行初脱氧,初脱氧能把钢液里面的大部分氧脱掉比如可以达到70-90%,可是你千万别以为万事大吉平安无事了,寻衅滋事功亏一篑造成铸件不良率的元凶往往就是那些“沉默”的“顽固”的10%游离于法网之外的氧。
2、对于那些顽固的氧,初脱氧工艺已经无能为力,温度和脱氧能力等决定了初脱氧剂已经完成任务,那么谁来完成对残余氧的这致命一击呢?答案是:终脱氧工艺!终脱氧剂一般是两种或者更多成分的所谓复合脱氧剂,大量实践表明,当含有多种元素的复合脱氧剂进入钢液后,不但协同作战各尽其责,更重要的是还互相充血,比起单打独斗,竟然能显著增加本身的脱氧效率,所以,在设计复合脱氧剂产品时,如何这种1+1=3的思路是相当重要的设计要素,当然复合脱氧剂还有其他重要指标,貌似不值一提,其实不可或缺。
举例说明,一个铝的理论脱氧效果特别好,但是问题来了,铝的比重小烧损严重,怎么办?现在我们知道可以通过大罐散铝块加入,沉箱法加铝和铝线喂丝工艺达到最大脱氧效率。如果仅仅是铝本身的脱氧能力毋容置疑,而插入钢液底部就成了关键问题。当然铝脱氧对于不锈钢来说可能也会带来氧化铝不可溶微细颗粒,另外铝脱氧时效时间非常短等,所以不锈钢脱氧使用铝是要相当谨慎的。
有的脱氧剂为了达到特殊目的还会复配稀土元素,但是以本人经验这玩意更要小心,弄不好会适得其反这里不多谈,特别反感那些动不动就冠以稀土脱氧剂的卖家,第一有没有稀土都是个问题,第二你确定加了稀土就一定合适?噱头而已!
3、脱氧剂价格问题,初脱氧用的电解锰一般12000往上,硅铁6000-8000,目前铁合金迅猛涨价周边工业区不少兄弟都停工了,当然其他原材料也涨价了,环保也看的紧。价格主要看你采购量,一般不锈钢铸造企业不会用多少,我们铸件产量每月100吨左右单次采购也不过一吨。复合脱氧剂比如包头稀土所的稀土脱氧剂目前不到3万左右效果好特别是要求力学性能的铸件,钢花牌不锈钢复合脱氧剂效果好价格还行目前也到了1.9万左右,河南有不少脱氧剂企业,没试过也没必要测试,价格低的出奇只要几千元到一万左右,想想看硅铁的价格都到了8000了,估计是炼粗钢厂大炉子用的,和铸造没关系。还有的企业销售的脱氧剂说是进口的,纯属扯淡!中国是铁合金包括脱氧剂包括稀土出口第一的国家好不好?我们现在的熔炼工艺是电解锰99.7和75硅初脱氧,加入量0.15%,终脱氧用钢花牌不锈钢复合脱氧剂,加入量0.3%,150公斤炉子不抬包。温度要测的而且留记录很重要。
4、值得注意的是,不锈钢铸造脱氧工艺和脱氧剂和钢厂用的完全不是一回事,请不要张冠李戴,特别是有些钢厂工作背景的炉前师傅有这个惯性思维,钢厂一般是通过造渣扩散脱氧,而铸造厂是不需要造渣的直接沉淀脱氧,另外质量标准液是不能相比的。