在之前,中國(guó)鑄造網(wǎng)有介紹過(guò)鋁合金鑄造模具的技術(shù)要求 ,那么本文主要從6個(gè)方面來(lái)研究鋁合金鑄造的工藝性能
所謂鋁合金鑄造工藝性能,通常是指在充滿鑄型、結(jié)晶和冷卻過(guò)程中表現(xiàn)最為突出的那些性能的綜合。
主要包括:流動(dòng)性、收縮性、熱裂性、氣密性、鑄造應(yīng)力、吸氣性。鋁合金這些特性取決于合金的成分,也與鑄造因素、合金加熱溫度、鑄型的復(fù)雜程度、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關(guān)。
(1)流動(dòng)性
流動(dòng)性是指合金液體充填鑄型的能力。流動(dòng)性的大小決定合金能否鑄造復(fù)雜的鑄件。在鋁合金中共晶合金的流動(dòng)性最好。
影響流動(dòng)性的因素分為內(nèi)因和外因
1、內(nèi)因: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,
2、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征之一。通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮,在實(shí)際生產(chǎn)中一般應(yīng)用線收縮來(lái)衡量合金的收縮性。
?、袤w收縮
體收縮又分為液體收縮與凝固收縮。
鑄造合金液從澆注到凝固,在最后凝固的地方會(huì)出現(xiàn)宏觀或顯微收縮,這種因收縮引起的宏觀縮孔肉眼可見(jiàn),并分為集中縮孔和分散性縮孔。集中縮孔的孔徑大而集中,并分布在鑄件頂部或截面厚大的熱節(jié)處。分散性縮孔形貌分散而細(xì)小,大部分分布在鑄件軸心和熱節(jié)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(shù)枝晶的枝晶間。
縮孔和疏松是鑄件的主要缺陷之一,產(chǎn)生的原因是液態(tài)收縮大于固態(tài)收縮。
?、诰€收縮
線收縮大小將直接影響鑄件的質(zhì)量。線收縮越大,鋁鑄件產(chǎn)生裂紋與應(yīng)力的趨向也越大;冷卻后鑄件尺寸及形狀變化也越大。
對(duì)于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(zhǎng)、寬、高的收縮率也不同。應(yīng)根據(jù)具體情況而定。
(3)熱裂性
鋁鑄件熱裂紋的產(chǎn)生,主要是由于鑄件收縮應(yīng)力超過(guò)了金屬晶粒間的結(jié)合力,大多沿晶界產(chǎn)生從裂紋斷口觀察可見(jiàn)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(nèi)部較窄,有的則穿透整個(gè)鑄件的端面。通常采用熱裂環(huán)法檢測(cè)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(shí)際上表現(xiàn)了鑄件內(nèi)部組織致密與純凈的程度。
鑄鋁合金的氣密性與合金的性質(zhì)有關(guān),同一種鑄鋁合金的氣密性好壞,還與鑄造工藝有關(guān),也可用浸滲法堵塞泄露空隙來(lái)提高鑄件的氣密性。
(5)鑄造應(yīng)力
鑄造應(yīng)力包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力及收縮應(yīng)力三種。
三種應(yīng)力產(chǎn)生的原因如下:
?、贌釕?yīng)力
熱應(yīng)力是由于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(yīng)力,導(dǎo)致在鑄件中殘留應(yīng)力。
?、谙嘧儜?yīng)力
相變應(yīng)力是由于某些鑄鋁合金在凝固后冷卻過(guò)程中產(chǎn)生相變,隨之帶來(lái)體積尺寸變化。主要是鋁鑄件壁厚不均,不同部位在不同時(shí)間內(nèi)發(fā)生相變所致。
?、凼湛s應(yīng)力
鋁鑄件收縮時(shí)受到鑄型、型芯的阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力所致。這種應(yīng)力是暫時(shí)的,鋁鑄件開(kāi)箱是會(huì)自動(dòng)消失。但開(kāi)箱時(shí)間不當(dāng),則常常會(huì)造成熱裂紋,特別是金屬型澆注的鋁合金往往在這種應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生熱裂紋。
(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(tài)鋁及鋁合金的組分與爐料、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物及鑄型等所含水分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣被鋁液體吸收所致。
鑄鋁合金除熔煉時(shí)吸氣外,在澆入鑄型時(shí)也會(huì)產(chǎn)生吸氣,鑄鋁合金液中含氫量越高,鑄件中產(chǎn)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(xué)性能。要獲得無(wú)氣孔或少氣孔的鋁鑄件,關(guān)鍵在于熔煉條件。若熔煉時(shí)添加覆蓋劑保護(hù),合金的吸氣量大為減少。對(duì)鋁熔液作精煉處理,可有效控制鋁液中的含氫量。
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