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

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最多，用量最大的合金，含硅量在4%～13%。有時添加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%合金強化效果最佳，適當(dāng)加入錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強度和鑄造性能。主要用于制作承受大的動、靜載荷和形狀不復(fù)雜的砂型鑄件。

 (3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂12%，強化效果最佳。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，可用于作雷達底座、飛機的發(fā)動機機匣、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化機理﹙除應(yīng)變強化外﹚，他們主要的差別在于：鑄造鋁合金中合金化元素硅的最大含量超過多數(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)牧鲃有?，易與填充鑄造時鑄件的收縮縫。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

  鑄造鋁合金優(yōu)點：

  1、產(chǎn)品質(zhì)量好：鑄件尺寸精度高，一般相當(dāng)于6~7級，甚至可達4級;表面光潔度好，一般相當(dāng)于5~8級;強度和硬度較高，強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)前鋅合金壓鑄鋁件最小壁厚可達0.3mm;鋁合金鑄件可達0.5mm;最小鑄出孔徑為0.7mm;最小螺距為0.75mm。

  2、生產(chǎn)效率高：機器生產(chǎn)率高，例如國產(chǎn)JⅢ3型臥式冷空壓鑄鋁機平均八小時可壓鑄鋁600～700次，小型熱室壓鑄鋁機平均每八小時可壓鑄鋁3000~7000次;壓鑄鋁型壽命長，一付壓鑄鋁型，壓鑄鋁鐘合金，壽命可達幾十萬次，甚至上百萬次;易實現(xiàn)機械化和自動化。

3、經(jīng)濟效果優(yōu)良：由于壓鑄鋁件尺寸精確，表泛光潔等優(yōu)點。一般不再進行機械加工而直接使用，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;鑄件價格便宜;可以采用組合壓鑄鋁以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時又節(jié)省金屬。

鑄造鋁合金缺點：

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光透視或在機械加工時發(fā)現(xiàn)，也可在堿洗、酸洗或陽極化時發(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．改進澆注系統(tǒng)設(shè)計，提高其擋渣能力

  3.采用適當(dāng)?shù)娜蹌┤ピ?/span>

  4．澆注時應(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．改進澆注系統(tǒng)設(shè)計

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．從冒口補澆金屬液，改進冒口設(shè)計

  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．采取細化品粒的措施

  6．改進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?；虼嬖谄渌苯鹑毕輹r產(chǎn)生

產(chǎn)生原因：

  1．鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，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．改進鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計，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凝固或順序凝固，改進澆注系統(tǒng)設(shè)計

  4．適當(dāng)降低澆注溫度

  5．控制鑄型冷卻出型時間

  6．鑄件變形時采用熱校正法

  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)最多的是氣孔。

  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，如果不能實現(xiàn)有序、平穩(wěn)的流動狀態(tài)，金屬液產(chǎn)生渦流，會把氣體卷進去。

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，不會產(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？是否會被堵??？氣體能否有效、順暢排出？

  應(yīng)用計算機模擬充填過程，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?，再來取相?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。

  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)流動和氣體有機會排出。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。