⑴ 鋁合金是怎樣成型的
1、 首先是鋁棒鑄造:鋁錠加熱熔化,加入一定量的合金元素(鎂、硅),由鑄造機鑄造成一根根直徑不同的圓棒。
2、 鋁型材擠壓:鋁棒先加熱到一定的溫度,達到鋁液化的臨界點,然後切割、熱剪,送擠壓機擠壓,通過模具擠壓出想要的截面形狀。然後,淬火,淬火的方式有風冷和水冷。風冷出來的狀態就是T5,水冷的狀態是T6。
3、 型材擠出後的加工處理:牽引機將型材引出,達到所需長度由熱切鋸鋸斷,由移動冷床將型材移至校直機校直。(鋁型材剛擠出來的時候是軟的)校直後用定尺鋸切割,裝轉運架進入時效程序。
4、 人工時效:把材料放入時效爐加熱到一定溫度,並保溫2-3小時,能顯著提高鋁型材的機械性能,特別是硬度。
5、 表面處理:陽極氧化——硫酸溶液接通直流電源陽極,進行氧化還原反應,再表面生成一層緻密多孔的氧化膜,然後封孔,鋁型材將更加耐磨和耐腐蝕。靜電噴塗——利用電流電場的法拉第效應,讓粉末塗料微小粒子均勻吸附在材料表面。起到保護鋁型材的作用。
經過表面處理的鋁型材更加的抗腐蝕、耐磨、使用壽命大大增加。
⑵ 鋁合金鑄件怎麼做出來的
壓鑄件的缺陷特徵,產生原因,防止方法
名稱 流痕及花紋 網狀毛翅 脆性 裂紋 縮孔縮松
特徵及檢查方法 外觀檢查:鑄件表面上有與金屬液流動方向一致的條紋,有明顯可見的與金屬基體顏色不一樣無方向性的紋路,無發展趨勢。 外觀檢查:壓鑄件表面上有網狀發絲一樣凸起或凹陷的痕跡,隨壓鑄次數增加而不斷擴大和延伸 外觀檢查或金相檢查:合金晶粒粗大或極小,使鑄件易斷裂或碰碎 外觀檢查:將鑄件放在鹼性溶液中,裂紋處呈暗灰色金屬基體的破壞與裂開呈直線或波浪形,紋路狹小而長,在外力作用下有發展趨向裂紋有穿透和不穿透兩種 解剖外觀檢查或探傷檢查;縮孔表面呈暗色並不光滑,形狀不規則的孔洞,大而集中的為縮孔,小而分散的為縮松
產生原因 1,首先進入型腔的金屬液形成一個極薄的而又不完全的金屬層後,被後來的金屬液所彌補而留下的痕跡。2,模溫過低3,內澆道截面積過小及位置不當產生噴濺。4,作用於金屬液上的壓力不足花紋:塗料用量過多。 1,壓鑄模型腔表面龜裂2,壓鑄模材質不當或熱處理工藝不正確3,壓鑄模冷熱溫差變化太大4,澆注溫度過高5,壓鑄模預熱不足6,型腔表面粗糙7,壓鑄模壁薄或有尖角 1,合金過熱太大或保溫時間過長2,激烈過冷,結晶過細3,鋁合金含有鋅鐵等雜質太多4,鋁合金中含銅超出規定范圍 在鑄件上由於應力或外力而產生的裂紋1,鋅合金鑄件的裂紋(1)鋅合金中有害雜質鉛,錫,鐵和鎘的含量超過了規定范圍(2)鑄件從壓鑄模中取出過遲(3)型芯的抽出或推出受力不均(4)鑄件的厚薄相接處轉變劇烈(5)熔煉溫度過高 2,鋁合金鑄件的裂紋(1)合金中鐵含量過高或硅含量過低(2)合金中有害雜質的含量過高,降低了合金的的可塑性(3)鋁硅合金:鋁硅銅合金含鋅或含銅量過高;鋁鎂合金中含鎂量過多(4)模具,特別是型芯溫度太低(5)鑄件壁厚有劇烈變化之處(6)留模時間過長(7)頂出時受力不均 3,鎂合金鑄件的裂紋(1)合金中鋁硅含量高(2)模具溫度低(3)鑄件壁厚薄變化劇裂(4)頂出和抽芯受力不均勻 4,銅合金鑄件的裂紋(1)黃銅中鋅的含量過高(冷裂)或過低(熱裂)(2)硅黃銅中硅的含量高(3)開模時間晚,特別是型芯多的鑄件 縮孔是壓鑄件在冷凝過程中,內部補償不足而造成的孔穴1,澆注溫度過高2,壓射比壓低3,鑄件在結構上有金屬積聚的部位和截面變化劇烈4,內澆道較小
防止方法 1,提高模溫2,調整內澆道截面積或位置3,調整內澆道速度及壓力4,適當地選用塗料及調整用量 1,正確選用壓鑄模材料及熱處理工藝2,澆注溫度不宜過高尤其是高熔點合金3,模具預熱要充分4,壓鑄模要定期或壓鑄一定次數後退火,打磨成型部分表面 1,合金不宜過熱2,提高模具溫度,降低澆注溫度3,嚴格控制合金成分在允許的范圍內 1,合金材料的配比要注意雜質含量不要超過起點要求2,調整好開模時間3,要使推桿受力均勻4,改變壁厚不均勻性 1,正確控制合金成分,在某些情況下:可在合金中加純鋁錠以降低合金中含鎂量;或在合金中加鋁硅中間合金以提高硅含量2,提高模具溫度3,改變鑄件結構4,調整抽芯機構或使推桿受力均勻 1,合金中加純鎂以降低鋁硅含量2,模具溫度要控制在要求的范圍內3,改進鑄件結構消除厚薄變化較大的截面4,調整好型芯和推,桿使之受力均衡 1,保證合金的化學成分合金元素取其下限:硅黃銅在配製時,硅和鋅的含量不能同時取上限2,提高模具溫度3,適當控制調整開模時間 1,改變鑄件結構消除金屬積聚及截面變化大處2,在可能條件下降低澆注溫度3,提高壓射比壓4,適當改善澆注系統,使壓力更好的傳遞
⑶ 鋁合金鑄造工藝有哪些
鋁合金閉洞鑄造工藝有砂型鑄造、金屬型鑄造、壓鑄、擠壓鑄造等等。
1、砂型鑄造,在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由於砂型鑄造所用的造型材料價廉易得,鑄型製造簡便,對鑄件的單件生產、成批生產和大量生產均能適應,長期以來,一直是鑄造生產中的基本工藝。
2、金屬型鑄造又稱硬模鑄造,它是將液體金屬澆入金屬鑄型,以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬製成,可以反復使用多次。
3、壓鑄是一種金屬鑄造工藝,其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓。模具通常是用強度更高的合金加工而成的,這個過程有些類似注塑成型。
4、擠壓鑄造又稱液態模鍛,州態返是使熔融態金屬或半固態合金,直接注入敞口模具中,隨後閉合模具,以產生充填流動,到達制冊飢件外部形狀,接著施以高壓,使已凝固的金屬產生塑性變形,未凝固金屬承受等靜壓,同時發生高壓凝固,最後獲得製件或毛坯的方法。
⑷ 鑄鋁的工藝方法有哪些
鑄鋁的工藝方法:砂型鑄造,金屬型鑄造,熔模鑄造,壓力鑄造,消失模鑄造,低壓鑄造,差壓鑄造,擠壓鑄造,真空吸鑄,離心鑄造等等
例如:鋁合金熔煉工藝流程和操作工藝
裝料
熔煉時,裝入爐料的順序和方法不僅關繫到熔煉的時間、金屬的燒損、熱能消耗,還會影響到金屬熔體的質量和爐子的使用壽命。裝料的原則有:
1、裝爐料順序應合理。正確的裝料要根據所加入爐料性質與狀態而定,而且還應考慮到最快的熔化速度,最少的燒損以及准確的化學成分控制。
裝料時,先裝小塊或薄片廢料,鋁錠和大塊料裝在中間,最後裝中間合金。熔點易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應當在熔池中均勻分布,防止偏重。
小塊或薄板料裝在熔池下層,這樣可減少燒損,同時還可以保護爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點高,如AL-NI和AL-MN合金的熔點為750-800℃,裝在上層,由於爐內上部溫度高容易熔化,也有充分的時間擴散;使中間合金分布均勻,則有利於熔體的成分控制。
爐料裝平,各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時造成的局部金屬過熱。
爐料應進量一次入爐,二次或多次加料會增加非金屬夾雜物及含氣量。
2、對於質量要求高的產品(包括鍛件、模鍛件、空心大梁和大梁型材等)的爐料除上述的裝料要求外,在裝料前必須向熔池內撒20-30kg粉狀熔劑,在裝爐過程中對爐料要分層撒粉狀熔劑,這樣可提高爐體的純潔度,也可以減少損耗。
3、電爐裝料時,應注意爐料最高點距電阻絲的距離不得少於100mm,否則容易引起短路。
熔化
爐料裝完後即可升溫。熔化是從固態轉變為液態的過程。這一過程的好壞,對產品質量有決定性的影響。
A、覆蓋
熔化過程中隨著爐料溫度的升高,特別是當爐料開始熔化後,金屬外層表面所覆蓋的氧化膜很容易破裂,將逐漸失去保護作用。氣體在這時候很容易侵入,造成內部金屬的進一步氧化。並且已熔化的液體或液流要向爐底流動,當液滴或液流進入底部匯集起來時,其表面的氧化膜就會混入熔體中。所以為了防止金屬進一步氧化和減少進入熔體的氧化膜,在爐料軟化下塌時,應適當向金屬表面撒上一層粉狀熔劑覆蓋,其用量見表。這樣也可以減少熔化過程中的金屬吸氣。
覆蓋劑種類及用量
爐型及製品
覆蓋劑用量(占投量)/%
覆蓋劑種類
電氣熔煉
普通製品
0.4-0.5
粉狀熔劑
特殊製品
0.5-0.6
煤氣爐熔煉
普通製品
1-2
Kcl:Nacl按1:1混合
特殊製品
2-4
B、加銅、加鋅
當爐料熔化一部分後,即可向液體中均勻加入鋅錠或銅板,以熔池中的熔體剛好能淹沒住鋅錠和銅板為宜。
這時應強調的是,銅板的熔點為1083℃,在鋁合金熔煉溫度范圍內,銅是溶解在鋁合金熔體中。因此,銅板如果加得過早,熔體未能將其蓋住,這樣將增加銅板的燒損;反之如果加得過晚,銅板來不及溶解和擴散,將延長熔化時間,影響合金的化學成分控制。
電爐熔煉時,應盡量避免更換電阻絲帶,以防臟物落入熔體中,污染金屬。
C、攪動熔體
熔化過程中應注意防止熔體過熱,特別是天然氣爐(或煤氣爐)熔煉時爐膛溫度高達1200℃,在這樣高的溫度下容易產生局部過熱。為此當爐料熔化之後,應適當攪動熔體,以使熔池裡各處溫度均勻一致,同時也利於加速熔化。
扒渣與攪拌
當爐料在熔池裡已充分熔化,並且熔體溫度達到熔煉溫度時,即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。
A、扒渣
扒渣前應先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑,以使渣與金屬分離,有利於扒渣,可以少帶出金屬。扒渣要求平穩,防止渣捲入熔體內。扒渣要徹底,因浮渣的存在會增加熔體的含氣量,並弄臟金屬。
B、加鎂加鈹
扒渣後便可向熔體內加入鎂錠,同時要用2號粉狀熔劑進行覆蓋,以防鎂的燒損。
對於高鎂鋁合金為防止鎂的燒損,並且改變熔體及鑄錠表面氧化膜的性質,在加鎂後須向熔體內加入少量(0.001%-0.004%)的鈹。鈹一般以Al-BeF4與2號粉狀熔劑按1:1混合加入,加入後應進行充分攪拌。
Na BeF +Al→2NaF+AlF +Be
為防止鈹的中毒,在加鈹操作時應戴好口罩。另外,加鈹後扒也的渣滓應堆積在專門的堆放場地或作專門處理。
C、攪拌
在取樣之前,調整化學成分之後,都應當及時進行攪拌。其目的在於使合金成分均勻分布和熔體內溫度趨於一致。這看起來似乎是一種極其簡單的操作,但是在工藝過程中是很重要的工序。因為,一些密度較大的合金元素容易沉底,另外合金元素的加入不可能絕對均勻,這就造成了熔體上下層之間,爐內各區域之間合金元素的分布不均勻。如果攪拌不徹底(沒有保證足夠長的時間和消滅死角),容易造成熔體化學成分不均勻。
攪拌應當平穩進行,不應激起太大的波浪,以防氧化膜捲入熔體中。
調整成分
在熔煉過程中,由於各種原因都可能會使合金成分發生改變,這種改變可能使熔體的真實成分與配料計算值發生較大的偏差。因而需在爐料熔化後,取樣進行快速分析,以便根據分析結果是否需要調整成分。
A、取樣
熔體經充分攪拌後,即應取樣進行爐前快速分析,分析化學成分是否符合標准要求。取樣時的爐內熔體溫度應不低於熔煉溫度中限。
快速分析試樣的取樣部位要有代表性,開然氣爐(或煤氣爐)在兩個爐門中心部位各取一組試樣,電爐在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣。取樣前試樣勺要進行預熱,對於高純鋁及鋁合金,這了防止試樣勺污染,取樣應採用不銹鋼試樣勺並塗上塗料。
B、成分調整
當快速分析結果和合金成分要求不相符時,就應調整成分——沖淡或補料。
(1)補料。快速分析結果低於合金化學成分要求時需要補料。為了使補料准確,應按下列原則進行計算:
1)先算量少者後算量多者;
2)先算雜質後算合金元素;
3)先算低成分的中間合金,後算高成分的中間合金;
4)最後算新金屬
一般可按下式近似地計算出所需補加的料量,然後予以核算,算式如下:
X=
式中X——所需補加的料量,kg;
Q——熔體總量(即投料量),kg;
a——某成分的要求含量,%;
b——該成分的分析量,%;
c c ——分別為其它金屬或中間合金的加入量,kg;
d——補料用中間合金中該成分的含量(如果是加純金屬,則d=100),%。
(2)沖淡。
快速分析結果高於化學成分的國家標准、交貨標准等的上限時就需沖淡。
在沖淡時高於化學成分標準的合金元素要沖至低於標准要求的該合金元素含量上限。
我國的鋁加工廠根據歷年來的生產實踐,對於鋁合金都制定了廠內標准,以便使這些合金獲得良好的鑄造性能和力學性能。為此,在沖淡時一般都沖至接近或低於該元素的廠內化學成分標准上限所需的化學成分。
在沖淡時一般按照下式計算出所需的沖淡量。
X=Q(b-a)/a
式中b——某成分的分析量,%;
a——該成分的(廠內)標准上限的要求含量,%;
Q——熔體總量,kg;
X——所需的沖淡量,kg;
C 調整成分時應注意的事項
(1)試樣用元代表性。試樣無代表性是加為,某些元素密度較大,溶解擴散速度慢,或易於偏析分層。故取樣前應充分攪拌,以均勻其成分,由於反射爐熔池表面溫度高,爐底溫度低,沒有對流傳熱作用,取樣前要多次攪拌,每次攪拌時間不得少於5min。
(2)取樣部位和操作方法要合理。由於反射爐熔池大而深,盡管取樣前進行多次攪拌,熔池內各部位的成分仍然有一定的偏差,因此,試樣應在熔池中部最深部位的二分之一處取出。
取樣前應將試樣模充分加熱乾燥,取樣時操作方法正確,使試樣符合要求,否則試樣有氣孔、夾渣或不符合要求,都會給快速分析帶來一定的誤差。
(3)取樣時溫度要適當。某些密度大的元素,它的溶解擴散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較低,雖然經過多次攪拌,其溶解擴散速度仍然很慢,此時取出的試樣仍然無代表性,因此取樣前應控制熔體溫度適當高些。
(4)補料和沖淡時一般都用中間合金,熔點較高和較難熔化的新金屬料,應予避免。
(5)補料量和沖淡量在保證合金元素要求的前提下應越少越好。且沖淡時應考慮熔煉爐的容量和是否便於沖淡的有關操作。
(6)如果在沖淡量較大的情況下,還應補入其它合金元素,應使這些合金元素的含量不低於相應的標准或要求。
精煉
工業生產的鋁合金絕大多數在熔煉爐不再設氣體精煉鋼過程,而主要靠靜置爐精煉和在線熔體凈化處理,便有的鋁加工廠仍還設有熔煉爐精煉,其目的是為了提高熔體的純凈度。這些精煉方法可分為兩類:即氣體精煉法和熔劑精煉法。
出爐
當熔體經過精煉處理,並扒出表面浮渣後,待溫度合適時,即可將金屬熔體輸注到靜置爐,以便准備鑄造。
清爐
清爐就是將爐內殘存的結渣徹底清出爐外。每當金屬出爐後,都要進行一次清爐。當合金轉換,普通製品連續生產5-15爐,特殊製品每生產一爐,一般就要進行大清爐。大清爐時,應先均勻向爐內撒入一層粉狀熔劑,並將爐膛溫度升至800℃以上,然後用三角鏟將爐內各處殘存的結渣徹底清除。
⑸ 汽車鋁合金壓鑄活塞的詳細製造過程
汽車鋁合金壓鑄活塞,其成型方式稱為擠壓鑄造。
常用的汽車活塞是Al-Si類合金,成型為重力鑄造,經熱處理、加工、表面處理等等工序。
對於高負荷的汽車活塞,用Al-Si類合金,成型則為擠壓鑄造,經熱處理、加工、表面處理等等工序。
對於更高負荷的賽車活擾頃塞,用Al-Si類合金,成型則為鍛造,經熱處理、加工、表面攔李碧處理等等工序。
對於更高負荷的汽車活塞,用鋼質合金,成型則為鍛造,經熱處理、加工、表面處理等等工序。
所用Al-Si類合金的種類很多。
加工的方法也很多簡舉,對於環槽、銷孔、外圓,加工精度要求很高。
表面處理的方法也很多,有鍍錫、石墨塗層、硬氧等等。
⑹ 鋁合金鑄造工藝
一、鑄造概論
鋁合金鑄造的種類如下:
由於鋁合金各組元不同,從而表現出合金的物理、化學性能均有所不同,結晶過程也不盡相同。故必須針對鋁合金特性,合理選擇鑄造方法,才能防止或在許可范圍內減少鑄造缺陷的產生,從而優化鑄件。
1、鋁合金鑄造工藝性能
鋁合金鑄造工藝性能,通常理解為在充滿鑄型、結晶和冷卻過程中表現最為突出的那些性能的綜合。流動性、收縮性、氣密性、鑄造應力、吸氣性。鋁合金這些特性取決於合金的成分,但也與鑄造因素、合金加熱溫度、鑄型的復雜程度、澆冒口系統、澆口形狀等有關。
(1) 流動性
流動性是指合金液體充填鑄型的能力。流動性的大小決定合金能否鑄造復雜的鑄件。在鋁合金中共晶合金的流動性最好。
影響流動性的因素很多,主要是成分、溫度以及合金液體中存在金屬氧化物、金屬化合物及其他污染物的固相顆粒,但外在的根本因素為澆注溫度及澆注壓力(俗稱澆注壓頭)的高低。
(2) 收縮性
收縮性是鑄造鋁合金的主要特徵之一。一般講,合金從液體澆注到凝固,直至冷到室溫,共分為三個階段,分別為液態收縮、凝固收縮和固態收縮。合金的收縮性對鑄件質量有決定性的影響,它影響著鑄件的縮孔大小、應力的產生、裂紋的形成及尺寸的變化。通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮,在實際生產中一般應用線收縮來衡量合金的收縮性。
鋁合金收縮大小,通常以百分數來表示,稱為收縮率。
①體收縮
體收縮包括液體收縮與凝固收縮。
鑄造合金液從澆注到凝固,在最後凝固的地方會出現宏觀或顯微收縮,這種因收縮引起的宏觀縮孔肉眼可見,並分為集中縮孔和分散性縮孔。集中縮孔的孔徑大而集中,並分布在鑄件頂部或截面厚大的熱節處。分散性縮孔形貌分散而細小,大部分分布在鑄件軸心和熱節部位。顯微縮孔肉眼難以看到,顯微縮孔大部分分布在晶界下或樹枝晶的枝晶間。
縮孔和疏鬆是鑄件的主要缺陷之一,產生的原因是液態收縮大於固態收縮。生產中發現,鑄造鋁合金凝固范圍越小,越易形成集中縮孔,凝固范圍越寬,越易形成分散性縮孔,因此,在設計中必須使鑄造鋁合金符合順序凝固原則,即鑄件在液態到凝固期間的體收縮應得到合金液的補充,是縮孔和疏鬆集中在鑄件外部冒口中。對易產生分散疏鬆的鋁合金鑄件,冒口設置數量比集中縮孔要多,並在易產生疏鬆處設置冷鐵,加大局部冷卻速度,使其同時或快速凝固。
②線收縮
線收縮大小將直接影響鑄件的質量。線收縮越大,鋁鑄件產生裂紋與應力的趨向也越大;冷卻後鑄件尺寸及形狀變化也越大。
對於不同的鑄造鋁合金有不同的鑄造收縮率,即使同一合金,鑄件不同,收縮率也不同,在同一鑄件上,其長、寬、高的收縮率也不同。應根據具體情況而定。
(3) 熱裂性
鋁鑄件熱裂紋的產生,主要是由於鑄件收縮應力超過了金屬晶粒間的結合力,大多沿晶界產生從裂紋斷口觀察可見裂紋處金屬往往被氧化,失去金屬光澤。裂紋沿晶界延伸,形狀呈鋸齒形,表面較寬,內部較窄,有的則穿透整個鑄件的端面。
不同鋁合金鑄件產生裂紋的傾向也不同,這是因為鑄鋁合金凝固過程中開始形成完整的結晶框架的溫度與凝固溫度之差越大,合金收縮率就越大,產生熱裂紋傾向也越大,即使同一種合金也因鑄型的阻力、鑄件的結構、澆注工藝等因素產生熱裂紋傾向也不同。生產中常採用退讓性鑄型,或改進鑄鋁合金的澆注系統等措施,使鋁鑄件避免產生裂紋。通常採用熱裂環法檢測鋁鑄件熱裂紋。
(4) 氣密性
鑄鋁合金氣密性是指腔體型鋁鑄件在高壓氣體或液體的作用下不滲漏程度,氣密性實際上表徵了鑄件內部組織緻密與純凈的程度。
鑄鋁合金的氣密性與合金的性質有關,合金凝固范圍越小,產生疏鬆傾向也越小,同時產生析出性氣孔越小,則合金的氣密性就越高。同一種鑄鋁合金的氣密性好壞,還與鑄造工藝有關,如降低鑄鋁合金澆注溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及在壓力下凝固結晶等,均可使鋁鑄件的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙來提高鑄件的氣密性。
(5) 鑄造應力
鑄造應力包括熱應力、相變應力及收縮應力三種。各種應力產生的原因不盡相同。
①熱應力
熱應力是由於鑄件不同的幾何形狀相交處斷面厚薄不均,冷卻不一致引起的。在薄壁處形成壓應力,導致在鑄件中殘留應力。
②相變應力
相變應力是由於某些鑄鋁合金在凝固後冷卻過程中產生相變,隨之帶來體積尺寸變化。主要是鋁鑄件壁厚不均,不同部位在不同時間內發生相變所致。
③收縮應力
鋁鑄件收縮時受到鑄型、型芯的阻礙而產生拉應力所致。這種應力是暫時的,鋁鑄件開箱是會自動消失。但開箱時間不當,則常常會造成熱裂紋,特別是金屬型澆注的鋁合金往往在這種應力作用下容易產生熱裂紋。
鑄鋁合金件中的殘留應力降低了合金的力學性能,影響鑄件的加工精度。鋁鑄件中的殘留應力可通過退火處理消除。合金因導熱性好,冷卻過程中無相變,只要鑄件結構設計合理,鋁鑄件的殘留應力一般較小。
(6) 吸氣性
鋁合金易吸收氣體,是鑄造鋁合金的主要特性。液態鋁及鋁合金的組分與爐料、有機物燃燒產物及鑄型等所含水分發生反應而產生的氫氣被鋁液體吸收所致。
鋁合金熔液溫度越高,吸收的氫也越多;在700℃時,每100g鋁中氫的溶解度為0.5~0.9,溫度升高到850℃時,氫的溶解度增加2~3倍。當含鹼金屬雜質時,氫在鋁液中的溶解度顯著增加。
鑄鋁合金除熔煉時吸氣外,在澆入鑄型時也會產生吸氣,進入鑄型內的液態金屬隨溫度下降,氣體的溶解度下降,析出多餘的氣體,有一部分逸不出的氣體留在鑄件內形成氣孔,這就是通常稱的「針孔」。氣體有時會與縮孔結合在一起,鋁液中析出的氣體留在縮孔內。若氣泡受熱產生的壓力很大,則氣孔表面光滑,孔的周圍有一圈光亮層;若氣泡產生的壓力小,則孔內表面多皺紋,看上去如「蒼蠅腳」,仔細觀察又具有縮孔的特徵。
鑄鋁合金液中含氫量越高,鑄件中產生的針孔也越多。鋁鑄件中針孔不僅降低了鑄件的氣密性、耐蝕性,還降低了合金的力學性能。要獲得無氣孔或少氣孔的鋁鑄件,關鍵在於熔煉條件。若熔煉時添加覆蓋劑保護,合金的吸氣量大為減少。對鋁熔液作精煉處理,可有效控制鋁液中的含氫量。
二、砂型鑄造
採用砂粒、粘土及其他輔助材料製成鑄型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型的材料統稱為造型材料。有色金屬應用的砂型由砂子、粘土或其他粘結劑和水配製而成。
鋁鑄件成型過程是金屬與鑄型相互作用的過程。鋁合金液注入鑄型後將熱量傳遞給鑄型,砂模鑄型受到液體金屬的熱作用、機械作用、化學作用。因此要獲得優質的鑄件除嚴格掌握熔煉工藝外,還必須正確設計型(芯)砂的配比、造型及澆注等工藝。
三、金屬型鑄造
1、簡介及工藝流程
金屬型鑄造又稱硬模鑄造或永久型鑄造,是將熔煉好的鋁合金澆入金屬型中獲得鑄件的方法,鋁合金金屬型鑄造大多採用金屬型芯,也可採用砂芯或殼芯等方法,與壓力鑄造相比,鋁合金金屬型使用壽命長。
2、鑄造優點
(1) 優點
金屬型冷卻速度較快,鑄件組織較緻密,可進行熱處理強化,力學性能比砂型鑄造高15%左右。
金屬型鑄造,鑄件質量穩定,表面粗糙度優於砂型鑄造,廢品率低。
勞動條件好,生產率高,工人易於掌握。
(2) 缺點
金屬型導熱系數大,充型能力差。
金屬型本身無透氣性。必須採取相應措施才能有效排氣。
金屬型無退讓性,易在凝固時產生裂紋和變形。
3、金屬型鑄件常見缺陷及預防
(1) 針孔
預防產生針孔的措施:
嚴禁使用被污染的鑄造鋁合金材料、沾有有機化合物及被嚴重氧化腐蝕的材料。
控制熔煉工藝,加強除氣精煉。
控制金屬型塗料厚度,過厚易產生針孔。
模具溫度不宜太高,對鑄件厚壁部位採用激冷措施,如鑲銅塊或澆水等。
採用砂型時嚴格控制水分,盡量用干芯。
(2) 氣孔
預防氣孔產生的措施:
修改不合理的澆冒口系統,使液流平穩,避免氣體捲入。
模具與型芯應預先預熱,後上塗料,結束後必須要烘透方可使用。
設計模具與型芯應考慮足夠的排氣措施。
(3)氧化夾渣
預防氧化夾渣的措施:
嚴格控制熔煉工藝,快速熔煉,減少氧化,除渣徹底。Al-Mg合金必須在覆蓋劑下熔煉。
熔爐、工具要清潔,不得有氧化物,並應預熱,塗料塗後應烘乾使用。
設計的澆注系統必須有穩流、緩沖、撇渣能力。
採用傾斜澆注系統,使液流穩定,不產生二次氧化。
選用的塗料粘附力要強,澆注過程中不產生剝落而進入鑄件中形成夾渣。
(4) 熱裂
預防產生熱裂的措施:
實際澆注系統時應避免局部過熱,減少內應力。
模具及型芯斜度必須保證在2°以上,澆冒口一經凝固即可抽芯開模,必要時可用砂芯代替金屬型芯。
控制塗料厚度,使鑄件各部分冷卻速度一致。
根據鑄件厚薄情況選擇適當的模溫。
細化合金組織,提高熱裂能力。
改進鑄件結構,消除尖角及壁厚突變,減少熱裂傾向。
(5) 疏鬆
預防產生疏鬆的措施:
合理冒口設置,保證其凝固,且有補縮能力。
適當調低金屬型模具工作溫度。
控制塗層厚度,厚壁處減薄。
調整金屬型各部位冷卻速度,使鑄件厚壁處有較大的激冷能力。
適當降低金屬澆注溫度。