① 求鑄造高級工考核試卷及答案
鑄造工程師技能考試試題
姓名： 崗位： 部門：
注 意 事 項
1、考試時間：90分鍾；卷面滿分： 100 分。
2、請仔細閱讀各種題目的回答要求，在規定的位置填寫您的答案。
一
二
三
四
總 分
得 分
一、選擇題（每題3分，共18分）
1、共晶成分的合金流動性最好，原因是（ C ）。
A、枝狀晶發達 B、結晶溫度范圍寬
C、在相同澆注條件下，合金保持液態，時間最長 D、密度小
2、澆注溫度越高，則（ B ）收縮越大。
A、凝固 B、液態 C、固態 D、凝固和固態
3、在下列鑄造合金中，縮孔傾向最小的是（ C ）。
A、白口鑄鐵 B、鑄鋼 C、灰鑄鐵 D、球墨鑄鐵
4、鑄造應力的產生主要是因為鑄件各部分冷卻不一致，以及（ B ）的結果。
A、砂型排氣不暢 B、型芯阻礙收縮 C、鑄件澆鑄溫度低 D、澆注速度快
5、芯頭是型芯的重要組成部分，芯頭一般（ B ）形成鑄件的形狀。
A、直接 B、不直接 C、相對直接 D、有時不直接
6、鑄件形成縮孔、縮松傾向主要與以下哪個參數有關（C）。
A、固態收縮 B、凝固收縮 C、液態收縮和凝固收縮 D、凝固收縮和固態收縮
二、填空題（每空2分，共32分）
1、為防止覆膜砂存放期間結塊應添加（硬脂酸鈣），同時可增加覆膜砂的流動性。
2、鑄鐵件濕型鑄造生產中煤粉主要作用是（防止產生粘砂）。
3、我公司目前鑄造工藝流程包括：（制殼）、（制 芯）、（配 箱）（熔 煉）、（澆 注）、（清 理）等工序。
4、鑄件的熱處理中：
低溫退火目的為（消除鑄造應力），高溫退火目的為（降低鑄件硬度）。
5、封閉式澆注系統的內澆道應位於橫澆道（下部）且和橫澆道具有（同一底面）；
開放式澆注系統的內澆道應位於橫澆道（上部）且搭接面積要（小）。
6、消除或減弱爐料遺傳性的措施有：（提高鐵液的過熱溫度）、（用兩種以上的原生鐵配料）。
三、判斷題（是畫√、非畫×；每題2分，共20分）
1、中間注入時，可採用公式Hp=H0-Hc/2計算平均壓力頭高度。（×）
2、金相試樣切割過程中應充分冷卻，防止試樣過熱，冷卻介質可以為水。（√）
5、孕育處理前原鐵液三角試樣白口寬度越小越好。（×）
3、橫澆道中的金屬液以紊流狀態流動時，有利於雜質上浮。（×）
4、離心集渣包中液流的出口方向必須與液流旋轉方向相同。（×）
6、鑄造用膨潤土的粘結力比高嶺土的高。（√）
7、濕砂造型的優點是生產周期短，生產效率高，鑄件成本低。 （√）
8、直澆道與澆口杯的連接處及它與橫澆道的連接處應做成圓角。（√）
9、金屬液在砂型中的流動性比在金屬型中的好。（√）
10、為減小吸動作用區的不利影響，生產中常將橫澆道的截面做成扁平梯形。（×）
四、簡答題：（共30分）
1、簡述鑄件澆注位置的選擇原則。（每項2分，共14分）
答：（1）鑄件的重要部分應盡量置於下部。
（2）重要的加工面應朝下或呈直立狀態。
（3）使鑄件的大平面朝下，避免產生夾砂結疤類缺陷。
（4）應保證鑄件能充滿，鑄件薄壁部分應置於下半部或內澆道以下，避免產生冷隔、澆不足等缺陷。
（5）應有利於鑄件補縮。
（6）應避免用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯，便於下芯、合箱及檢驗。
（7）應使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致。
2、分析鐵碳雙重相圖，回答以下問題。（每項2分，共16分）
1圖中 E』C』F』線為：穩定系結晶終了溫度線；
ECF線為：介穩定系結晶終了溫度線。
2填出圖中方框內缺少的數據：
（1）——（1147）
（2）——（4.26）
（3）——（727）
（4）——（2.11）
（5）——（γ+石墨）
（6）——（α+石墨）
② 要開一個環保節能的大型鑄造生產線，都需要哪些大大小小的設備啊
熔煉設備（含尾氣處理設備）、造型制芯設備、砂再生設備、澆注設備、落砂設備、鑄件清理設備、熱處理設備、拋丸設備、全部相關除塵設備、物流設備（含各種行車如QC及YZ行車、叉車及自卸車等轉運車等）、廢水處理設備、理化設備（含爐前快速檢測、光譜或化學檢測、萬能試驗機、硬度儀、金相的拋光磨光和顯微鏡、相關試樣的加工設備如車銑鑽等）
相關附屬設備如木模（也可能金屬模、塑料模、泡沫等，根據工藝特點定）加工、檢修機床等。
其它如原材料庫房、模具庫房、設備備件庫房、工具庫房、危化庫等。
還有壽命太細節的就美一一列舉了，大體上是全的了，由於工藝不同，部分有可能要變更，你如果在問題中明示以後做什麼產品、採取什麼熔煉、造型方法，採取什麼樣的清理辦法，產品最終檢驗需要什麼參數，才能更容易定工藝方案
③ 為什麼鑄造爐前做三角試樣的目的
查看三角試塊的敲斷後斷面的白口及收縮情況，來判斷鑄鐵孕育的好壞。
④ 鑄鋁工藝流程是什麼
一、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。
二、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。
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。
三、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。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。
四、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。
一、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
二、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。
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。
五、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。
六、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。
七、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。
⑤ 出鐵水時為什麼用一半的鐵水進行球化呀
就是磨圓了咯!比如連根鋼條的鏈接出,要求不能是直角,就可以用機床外加手工把角度磨成半圓,在CAD里就可以稱為倒角
鐵水包和球化包的區別：
鐵水包用於鑄造車間澆注作業,在爐前承接鐵液後,有行車運到鑄型處進行澆注.
球化包 ...鐵水在進行沖入法球化處理時,增加了與球化劑的接觸時間,提高了球化劑吸收率、球化效果穩定.
鐵水球化處理方法為沖入法,完將稱量好的球化劑裝入包底堤壩內充實、覆蓋搗緊；然後出鐵水入包,其污染物是廢氣、廢水、廢渣和雜訊.一般鐵工業上都是這些污染的.,
球化處理工藝：
當爐料全熔後,升溫過熱（約1550℃）,靜置除渣後；在烤紅的澆包（堤壩式澆包,內徑與內高比為1：2）內,先在一邊放入1.8%的球化劑,再加入1.2%孕育劑,後蓋上球鐵鐵屑（同牌號）,搗實；最上面壓球鐵板（原理或用途：延長球化反應時間,增加石墨球數量與提高球化等級）.在澆包另一邊放入冰晶石粉（約0.05－0.1%）.
當爐溫達到要求溫度時,倒入約2/3的鐵液進行球化處理.球化反應時間：約30－50秒左右,球化快結束時,立即倒入剩餘鐵液,邊倒邊加入剩餘的孕育劑.倒完後立即攪拌除渣並取試樣（三角試樣看金相組織,確定球化等級；激冷試樣用作成分分析）,之後蓋上覆蓋劑、草木灰保溫澆注.
⑥ 鋁合金鑄件不能有氣孔和縮孔等且其結構復雜,最小壁厚為15mm,問採用哪種鑄造方式好
在純鋁中加入一些金屬或非金屬元素所熔制的鋁合金是一種新型的合金材料，由於其比重小，比強度高，具有良好的綜合性能，因此被廣泛用於航空工業、汽車製造業、動力儀表、工具及民用器具製造等方面。隨著國民經濟的發展以及經濟一體化進程的推進，其生產量和耗用量大有超過鋼鐵之勢。加強對鋁合金材料性能的研究，保證鋁合金鑄件具有優良品質，既是我們每一個科技工作者義不容辭的責任，也是同我們的日常生活息息相關的頭等大事。本文結合作者鋁合金鑄件生產實踐經驗談談鋁合金鑄件氣孔與預防問題。
1．氣孔類別
由於鋁合金具有嚴重的氧化和吸氣傾向，熔煉過程中又直接與爐氣或外界大氣相接觸，因此，如熔煉過程中控制稍許不當，鋁合金就很容易吸收氣體而形成氣孔，最常見的是針孔。針孔（gas porosity/pin-hole），通常是指鑄件中小於1mm的析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。根據鋁合金析出性氣孔的分布和形狀特徵，針孔又可以分為三類①，即：
(1) 點狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點狀，針孔輪廓清晰且互不連續，能數出每平方厘米面積上針孔的數目，並能測得出其直徑。這種針孔容易與縮孔、縮松等予以區別開來。
(2) 網狀針孔： 在低倍組織中針孔密集相連成網狀，有少數較大的孔洞，不便清查單位面積上針孔的數目，也難以測出針孔的直徑大小。
(3) 綜合性氣孔：它是點狀針孔和網狀針孔的中間型，從低倍組織上看，大針孔較多，但不是圓點狀，而呈多角形。
鋁合金生產實踐證明，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要氣體成分是氫氣，並且其出現無一定的規律可循，往往是一個爐次的全部或多數鑄件均存在有針孔現象；材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產生針孔。
2． 針孔的形成
鋁合金在熔煉和澆注時，能吸收大量的氫氣，冷卻時則因溶解度的下降而不斷析出。有的資料介紹②，鋁合金中溶解的較多的氫，其溶解度隨合金液溫度的升高而增大，隨溫度的下降而減少，由液態轉變成固態時，氫在鋁合金中的溶解度下降19倍。（氫在純鋁中的溶解度與溫度的關系見圖1③）。因此鋁合金液在冷卻的凝固過程中，氫的某一時刻，氫的含量超過了其溶解度即以氣泡的形式析出。因過飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來不及上浮排出的，就在凝固過程中形成細小、分散的氣孔，即平常我們所說的針孔（gas porosity）。在氫氣泡形成前達到的過飽和度是氫氣泡形核的數目的函數，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用。
在一般生產條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產生。在相對濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金，鑄件中的針孔尤其嚴重。這就是我們在生產中常常有人納悶乾燥的季節總比多雨潮濕的時節鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。
一般說來，對鋁合金而言，如果結晶溫度范圍較大，則產生網狀針孔的機率也就大得多③。這是因為在一般鑄造生產條件下，鑄件具有寬的凝固溫度范圍，使鋁合金容易形成發達的樹枝狀結晶。在凝固後期，樹枝狀結晶間隙部分的殘留鋁液可能相互隔絕，分別存在於近似封閉的小小空間之中，由於它們受到外界大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小，當殘留鋁液進一步冷卻收縮時能形成一定程度的真空（即補縮通道被阻塞），從而使合金中過飽和的氫氣析出而形成針孔。
3． 形成氣孔的氫氣的來源與析出
鋁合金中氣孔的產生，是由於鋁合金吸氣而形成的，但氣體分子狀態的氣體一般不能溶解於合金液中，只有當氣體分子分解為活性原子時，才有可能溶解。合金液中氣體能溶解的數量多少，不僅與分子是否容易分解為活性原子有關，還直接與氣體原子類別有關。在鋁合金熔煉過程中，通常接觸的爐氣有：氫氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，這些氣體主要是由燃料燃燒後產生的，而耐火材料、金屬爐料及熔劑、與氣體接觸的工具等也可以帶入一定量的氣體，如新砌的爐襯、爐子的耐火材料、坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時間，其化學結合的氫才能充分從粘結劑中釋放出來。一般而言，爐氣成分是由燃料種類以及空氣量來決定的。普通焦炭坩堝爐，爐氣成分主要為二氧化碳、二氧化硫和氮氣；煤氣、重油坩堝爐主要為水蒸氣、氮氣；而對目前大多數熔煉廠家使用的電爐熔煉來說，爐氣成分主要是氫氣。因此，採用不同的熔煉爐熔煉時，鋁合金的吸氣量和產生氣孔的程度是不同的。
鋁合金生產實踐證明，氫是唯一能大量溶解於鋁或鋁合金中的氣體，是導致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中最有害的氣體，也是鋁合金中溶解度最大的氣體。在鑄件凝固過程中由於氫的析出而產生的孔隙，不僅減少了鑄件的實際截面積而且是裂紋源。惰性氣體不能溶於鋁或鋁合金，其他氣體一般與鋁或鋁合金反應形成鋁的化合物，如Al2O3、AlCl3、AlN、Al4C3等等。由圖1可知，氫在液態鋁或鋁合金中的溶液解度很大，而幾乎不溶解於固態鋁（在室溫條件下，其溶解度約在0.003﹪以下）。
在鋁合金熔煉時，周圍空氣中的氫氣含量並不多，氫的最通常的來源是鋁和水蒸氣的反應，而水蒸氣主要來源於爐氣中的水分、設備及工具吸附的水分、一些材料的結晶水與鋁銹Al(OH)2分解出來的水分等，其反應式如下：
3H2O(水蒸氣)+2Al=Al2O3+6[H](1)
含鎂鋁合金由於還發生下列反應，更容易吸收氫：
H2O(水蒸氣)+ Mg=MgO+2[H](2)
另外，金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應也能生成氫：
4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3)
鎂、鈉、鋰可以改變鋁的表面的氧化膜，使活性氫原子容易進入；金屬氟和鈹則能在鋁的表面形成更緻密的氧化膜，降低氫向鋁液或鋁合金中擴散的速度，對鋁合金起到保護作用。形成氫化物的元素，如鈣、鈦、鋰、銫等金屬均能強烈地擴大氫在鋁液中的溶解度。不同溫度下活性氫原子在鋁液或鋁合金中的溶解度見表1。
4．氣孔對鋁合金鑄件性能的影響
針孔對鋁合金性能的影響主要表現在能使鑄件組織緻密度降低，力學性能下降。為此，在鋁合金鑄件生產實踐中，加強對氣孔等級對力學性能的影響研究，通過控制針孔等級來保證鋁合金鑄件品質是非常重要的。針孔等級評定，低倍檢驗按GB10851-89進行，當有爭議時按表2規定執行；X射線照相按GB11346-89鋁合金鑄件針孔分級標准執行，該標准選用目前工業生產中常用的兩種合金ZL101（Al-Si-Mg系）和ZL201（Al-Cu-Mn系）, 並在T4狀態測定бb和σ5的試驗結果表明（ZL101T4、ZL201ST4各種針孔試樣的力學性能分別見表3、表4）：鑄件力學性能與針孔等級之間是線性相關關系，隨著針孔等級級別增加，力學性能逐步下降；針孔等級每增加一級，力學性бb下降3%左右，σ5下降 5%左右。對鋁合金鑄件切取性能試樣要求，鑄件允許存在的針孔級別詳見GB9438-8
這里應當指出的是，由於鑄件壁厚效應的影響，即使針孔嚴重程度相同，壁厚大的部位力學性能下降，壁厚小的則較高。由於鑄件的力學性能取決於多種因素，不僅與針孔等級有關，還與合金的化學成分的波動、鑄 件的凝固速度、熱處理效果、其他缺陷的存在因素有關，所以同一級別的針孔試樣，力學性能將在一個相當大的范圍內波動。
5． 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素
綜上所述，針孔是鋁合金鑄件中容易出現的且對鑄件品質造成一定影響的一種鑄造缺陷，氫是造成針孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中80%-90%是氫），而氫的主要來源是水蒸氣分解所產生的。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產生的原因，也就是直接影響針孔形成的主要因素。影響針孔形成的主要因素有：
5.1 原材料、輔助材料的影響
在鋁合金熔煉澆注過程中，所使用的原材料、輔助材料、一些材料中的結晶水和鋁銹AL（OH）2分解會產生水分，造型材料中有多種有機和無機輔料帶有的水分，鑄型材料中的輔料、塗料等因為預熱不良含有的水分等等，在鋁合金熔煉澆注時，會因水蒸氣的分解而產生大量的氣體，這些氣體都有可能導致鑄件產生氣孔。塗料中粘結劑，雖然可以增加塗層厚度，但也相應增大了發氣量。
5.2 熔煉設備及工具的影響
不同熔煉設備熔化鋁合金時，鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝，使用前應吹砂或用其他方法清除干凈，並加熱至700℃-800℃，保溫2h-4 h，以去除坩堝所吸附的水分和其它化學物質，否則會因含有水分而在熔煉澆注時產生水蒸氣而導致形成氣孔。新砌的爐子，通常也需要使用幾天或幾周的時間進行烘爐乾燥處理，否則耐火材料中含有的水分及化學結合的氫就無法釋放而導致熔煉時形成氣孔。
熔煉用的工具如澆包、除氣用的鍾罩等，使用前應將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈；鋁鎂合金使用的工具，使用前則要求放在光鹵石等熔劑中洗滌干凈。然後塗上防護塗料並進行預熱烘乾。如果預熱不良，表面吸咐的水分，會在熔煉澆注過程因加熱形成水蒸氣而產生大量的氣體，導致鑄件針孔的形成。
5.3 氣候的影響
一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量並不多，但空氣中如果相對濕度大，則會增加合金液中氣體的溶解度，形成季節性氣孔，如在雨季，由於空氣濕度大，鋁合金熔煉時針孔產生的現象就嚴重些。當然，空氣濕度大時，鋁合金錠 、熔煉設備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量，因此更應注意採取有力預熱烘乾防護措施，以減少氣孔的產生。
5.4 熔化操作的影響
鋁合金熔煉時，由於氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強熔煉過程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產實踐表明，鋁液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關，還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關系。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化後鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現針孔的幾率就越大。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內含氣量近似成比例增加。因此，我們在大量生產條件下，為了減少鋁合金熔煉時吸收氫氣，一定要嚴格執行鋁合金熔煉工藝規程，一般鋁合金熔化後保持時間不能超過3h-5h，鋁合金熔化溫度也不能過高，一般控制在760℃以下，最高初始熔煉溫度不應超過920℃。
5.5 砂型鑄造鑄型的影響
鑄型含水量高，鋁合金中含氫量就越高。有人用同爐合金澆入不同含水量的鑄型，經測定合金中氫氣含量有很大區別③：鑄型含水量為5%時，鑄型中含氫量為1.5ml/100g；鑄型含水量為6%時，鑄型中含氫量為2.5ml/100g；鑄型含水量為8%時，鑄型中含氫量為3.0ml/100g。因此砂型鑄造鋁合金時，最好採用乾燥或表面乾燥型，如用濕型，含水量應控制在6%以下。這是因為濕型鑄造時，由於水分的汽化溫度低，當加熱到鋁液熔化溫度時，砂型中會產生大量的氣體，隨著壓力增大，體積發生膨脹，壓力大的氣體就會進入型腔或型腔中的鋁液，導致侵入性氣孔的形成。
5.6 金屬型鑄造型腔的影響
由於金屬型鑄造沒有退讓性和無透氣性等特點，金屬型在充填和澆注過程中，型 腔內的氣體一方面隨著鋁液金屬的充填被壓縮；另一方面又被迅速強烈加熱，引起壓力升高，結果造成充型反壓力，阻礙鋁液金屬充填型腔，當壓力超過一定極限時，氣體就可能沖破金屬液流束的表層，通過內澆口向外逸出，破壞金屬液連續流動，並造成強烈氧化，在氣體穿越金屬液時，如果受到初晶或凝固層的阻擋，便會留在金屬液中形成氣孔。當帶有砂型的金屬型鑄造時，液體金屬在充填過程中，砂型受到粘結劑分解以及塗料未烘乾或金屬型預熱不充分的影響，都會增加型腔內的氣體量，當型腔內的氣體不能充分排出時，氣體便滯留於鑄件形成氣孔，而部分殘留氣體則富集於鑄型壁與金屬液之間形成「氣阻」，這些氣阻則使鑄件出現澆不足或冷隔缺陷。
6．預防鋁合金鑄件針孔形成的主要措施<
由以上分析可知，鋁合金鑄件容易產生針孔缺陷。它與鋁合金本身特性有關系，也與一系列的外界因素有關。為了避免或減少鋁合金在熔煉時產生針孔，保證鋁合金鑄件具有優良品質，可針對性地採取適當的預防措施予以預防。
6.1 認真做好熔煉澆注時的准備工作
6.1.1 嚴格按工藝規程要求，正確處理好爐料。爐料使用前應用吹砂或其它方法去除爐料表面的銹跡、泥沙等污物，並進行爐料預熱，預熱溫度：350℃-450℃，保持3h以上，嚴防帶入水分和油污等。按QJ169-75要求的I類鑄件，只允許使用一級回爐料，Ⅱ、Ⅲ類鑄件允許使用二級回爐料，但Ⅱ類鑄件回爐料的總量不允許超過70%，三級回爐料不允許用於基本產品的生產。
6.1.2 坩堝、錠模、熔煉工具，使用前應將表面油污、臟物等清除干凈。並預熱至120℃-250℃，塗以防護塗料。
6.1.3 新坩堝、新砌爐子、有銹蝕的舊坩堝，使用前應用吹砂其他方法將表面清除干凈，並進行烘爐處理。一般應加熱至700℃-800℃，保溫2h-4h，以去除坩堝所吸附的水分及其它化學物質。
6.1.4 已經塗料的坩堝 、錠模、熔煉工具使用前，均須預熱，坩堝應預熱至暗紅色（500℃-600℃）；熔煉工具應預熱至200℃-400℃，保持2h以上（除使用感應爐熔煉合金時，坩堝可不預熱外。）
6.2 嚴格執行工藝規程，力求做到快速熔煉
鋁合金在熔煉時，要力求做到快速熔煉，縮短高溫下停留的時間。Al-Mg合金和其它鋁合金熔化後保持時間過長時，需要用熔劑覆蓋鋁合金液面，以防止鋁合金吸氣，一旦在生產過程中出現異常，要及時與現場技術人員取得聯系，採取果斷措施予以處理。根據QJ1182-87標准，每一爐合金從開始熔化到澆注完畢的時間，砂型鑄造不得超過4h；金屬型鑄造不得超過6h；壓鑄不得超過8h；合金最高溫度一般不超過760℃，坩堝底部塗料厚度不得小於60mm。
6.3 加強潮濕季節預防措施
在雨季或空氣潮濕時節鑄造鋁合金，我們更應加註意採取預防去氣防護措施，對熔煉用具、錠模、坩堝、爐料等都要嚴格按規范進行預熱處理，以防帶入過多的水分和油污等，引起各類針孔的產生。
6.4 精煉去氣，去除鋁合金中的氣體<
一般情況下，所謂「去氣」（又叫「除氣」）就是去除合金中的氣體，「精煉」就是指去除合金中的夾雜物。因鋁合金熔煉時，除氣和精煉兩個工序多合並在一起進行，故在生產實踐中習慣將這兩個工序稱為精煉。由於鋁合金中的氣體主要是氫氣，去氣也就是主要去除氫氣。目前去氣的主要辦法是在鋁合金中通過精煉除氣劑製造大量的氣體（氣泡中的氣體可能是鋁液內部經化學反應產生的，也可能性是經由部分精煉除氣劑加入直接帶入的），利用分壓原理，讓溶解於鋁液中的氫原子向氣泡擴散（此時氣泡的分壓為零），由於氣泡比重輕，當氣泡上浮到鋁液表面時，氣泡破裂，氫氣逸入大氣之中，最終達到去除氫氣的目的。
目前，為了消除鋁合金鑄件針孔，最常用的辦法是在熔化過程中用氯鹽和氯化物除氣，用氯氣、氮氣除氣，用真空除氣，用超聲波除氣，過濾除氣等方法。，常用精煉除氣劑的用途見表5。採用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時，要用鍾罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm，沿坩堝直徑1/3處（距坩堝內壁）的圓周勻速移動。為了不使鋁液大量噴濺，除氣劑可分批加入，除氣結束除渣，並按表6規定的時間進行靜置。
6.5 增加氣體在合金中的溶解度
採用快速或高壓下凝固的方法，提高氣體在鋁合金中的溶解度，促進氣體來不及或不能析出，從而達到消除針孔的目的。具體方法限於篇幅，在此不做過多闡述。
6.6 採用工藝方法進行除氣
通常情況下，砂型鑄造也可以採用靜置、多扎出氣孔和加大冒口等方法進行去氣。這里僅以金屬型鑄造去氣預防措施為例做一簡易介紹。由於金屬型鑄造具有無透氣性特點，在設計金屬型時就必須有排氣預防措施，其生產中常用的排氣方式有：
（1）利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進行排氣：因為金屬型零件在組合時，總會有間隙，一般分型間隙在0.08mm-0.15mm之間，活動零件間隙在0.1mm-0.2mm之間，利用這些間隙可用來排氣，但不允許為了排氣而過分擴大間隙，造成金屬液阻塞，從而使鑄件上毛刺增加，降低鑄件尺寸精度。
（2）開排氣槽：即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座與頂桿表面上做排氣槽，這樣既能排氣，又能蓄氣，阻止液體金屬流入，故在金屬型鑄造和金屬型低壓鑄造時被廣泛採用。
（3）設排氣孔：排氣孔一般開設在金屬型的最高處，或金屬型內可能產生「氣阻」的地方。
（4）設計排氣塞：排氣塞是金屬型常用的排氣設施。在一平面上需要設制數個排氣塞時，可用一個排氣環來代替，將它設計在型腔的「氣阻」處，或型腔的大平面上，以便排氣暢通。如在鑄件肥厚部分設計排氣塞，排氣塞可用導熱性好的銅製作，同時還可以起到加強鑄件冷卻的作用。排氣塞安裝的位置和數量，常在金屬型修正時確定。在金屬型小批量生產時，為簡化排氣塞的製作，常在需要設置排氣塞的地方，鑽ф5-10毫米的小孔，孔內塞以水玻璃砂，也可以起到排氣塞的作用。
7.預防鋁合金鑄件氣孔形成應遵循的工藝原則
以上分析了鋁合金鑄件氣孔形成的主要因素，並針對性地論述了一系列相應的預防措施，目的就是要在鑄件中防止生成氣孔和夾雜，獲得優良品質的鑄件。從鑄造工藝角度綜合分析，預防氣孔的生成，消除氣孔和氧化夾雜，我們可以用「防」、「排」、「溶」三字工藝原則來概括。
「防」：就是要防止水分及各種污物進入坩堝或熔爐中。
「排」：就是要排除鋁液中的氧化夾雜和氫氣，因為只有有效去除懸浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是Al2O3），才能防止鋁液增氫，消除去氫障礙，從而獲得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件。「渣既盡，氣必除」說的就是這個意思。
「溶」：就是要使鋁液中的氫在凝固時能部分地或者全部地固溶在合金組織中，不致在鑄件中形成氣孔。
因此，在鋁合金熔煉安排和選擇「防」、「排」、「溶」三套工藝措施時，我們必須遵循「以防為主，以排為輔」的工藝原則，但最佳的熔煉或重熔方法，著眼點應仍放在「防」字上。
當然，鋁合金熔煉或重熔時，貫徹「以防為主，以排隊為輔」的原則，正確實施「防」、「排」、「溶」三套工藝措施，還必須具有過硬的熔煉操作基本功，熔煉操作基本功包括：精煉設備、熔爐煉工具的准備和處理，溶劑、變質劑的預制，精煉、變質除渣的技巧，攪拌操作的技巧和合理澆注等等，我們只有具備了過硬的操作基本功，才能真正有效地預防鋁合金鑄件氣孔的形成。
⑦ 如何提高鑄造合金的流動性
流動性是指熔融合金的流動能力，它是影響充型能力的主要因素。合金的流動性好，充型能力強，易於獲得尺寸准確、外形完整和輪廓清晰的鑄件，不易產生澆不足、冷隔等缺陷；金屬液中的非金屬夾渣和氣泡易於上浮排出，不易產生夾渣和氣孔；流動性好的合金能很好地補充鑄件凝固產生的收縮，不易產生縮孔和縮松。
合金的流動性通常用螺旋試樣來測定，如圖1-4-1所示。流動性的大小用鑄出的螺旋試樣的長度來評定。表1-4-1為常用鑄造合金的流動性。
影響合金流動性的因素如下：
（1）合金的成分
成分不同的合金結晶特點不同，流動性也有很大差別。純金屬共晶合金是在恆溫下結晶的，結晶時從表面向中心逐層凝固，已凝固金屬的表面比較光滑，對未凝固金屬的流動阻礙小，流動性好。
特別是共晶合金，熔點最低，因而流動性最好。如ZL102是共晶合金，流動性好。
其他成分的合金結晶時形成樹枝狀枝晶，阻礙液體金屬流動，所以流動性差。結晶溫度間隔越大，合金的流動性越差。如鑄鋼的結晶間隔大，流動性差。
（2）澆注條件
澆注時的溫度和澆注壓力等對合金流動性有很大影響。適當提高澆注溫度，可以延緩合金凝固，提高流動性，如表1-4-1中的鑄鋼，當溫度由1600℃提高到1640℃時，螺旋試樣長度從100mm提高到200mm。但溫度過高會導致嚴重氧化，收縮加大，產生縮孔、縮松以及粘砂、粗晶等缺陷。
澆注壓力加大，流動性提高。重力澆注時，增加直澆道高度可增加流動性。在低壓鑄造、離心鑄造時流動性有很大提高。壓力鑄造的高壓甚至可以將半凝固的金屬壓入鑄型成形。
鑄型散熱能力對流動性也有很大影響。鑄型散熱越快，流動性越差。金屬型導熱較快，金屬型鑄造比砂型鑄造容易產生澆不足等缺陷。預熱鑄型可以提高流動性，提高充型能力。
鑄型應有良好的透氣性，或開設足夠的排氣道，使鑄型中的氣體易於排出。否則，氣體產生的反壓也會阻礙金屬液流動。另外，鑄件的結構，如鑄件大小、壁厚和復雜程度等對充型能力也有較大影響。