铸造铝合金

铸造铝合金工设1101赵静目录•简介•分类•特性•缺陷分析•解决措施•简介可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金，铝合金铸件。该类合金的合金元素含量一般多于相应的变形铝合金的含量。铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系，具有与变形铝合金相同的强化机理﹙除应变强化外﹚，他们主要的差别在于：铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。铸造铝合金除含有强化元素之外，还必须含有足够量的共晶型元素﹙通常是硅﹚，以使合金有相当的流动性，易与填充铸造时铸件的收缩缝。铸造铝合金在轿车上是得到了广泛应用，如发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。分类按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类•(1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10%～25%。有时添加0.2%～0.6%镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。•(2)铝铜合金，含铜4.5%～5.3%合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。•(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。•(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。。•铸造铝合金特性为了获得各种形状与规格的优质精密铸件，用于铸造的铝合金一般具有以下特性。•（1）有填充狭槽窄缝部分的良好流动性•（2）有比一般金属低的熔点，但能满足极大部分情况的要求•（3）导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短•（4）熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制•（5）铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向•（6）化学稳定性好，抗蚀性能强•（7）不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的表面光洁度和光泽，而且易于进行表面处理•（8）铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产，也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。•缺陷分析•氧化夹渣•气孔气泡•缩松•裂纹氧化夹渣缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现•产生原因：•1．炉料不清洁，回炉料使用量过多•2.浇注系统设计不良•3．合金液中的熔渣未清除干净•4．浇注操作不当，带入夹渣•5.精炼变质处理后静置时间不够•产生原因：•1．浇注合金不平稳，卷入气体•2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根马粪等)•3．铸型和砂芯通气不良•4．冷铁表面有缩孔•5．浇注系统设计不良气孔气泡缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔气泡在X光底片上呈黑色。缩松•产生原因：•1．冒口补缩作用差•2．炉料含气量太多•3．内浇道附近过热•4．砂型水分过多，砂芯未烘干•5．合金晶粒粗大•6．铸件在铸型中的位置不当•7．浇注温度过高，浇注速度太快缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查方法发现。裂纹•产生原因：•1．铸件结构设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊•2．砂型(芯)退让性不良•3．铸型局部过热•4．浇注温度过高•5．自铸型中取出铸件过早•6．热处理过热或过烧，冷却速度过激缺陷特征:1．铸造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起，常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在其他冶金缺陷时产生解决措施•设备调整•1）清理分型面，清理型腔，清理顶杆；改善涂料、改善喷涂工艺；增大锁模力，增加浇注金属量。这些靠简单操作即可实施的措施。•2）调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间，浇注温度、模具温度等。•3）换料，选择质优的铝合金锭，改变新料与回炉料的比例，改进熔炼工艺。•4）修改模具，修改浇注系统，增加内浇口，增设溢流槽、排气槽等。•例如压铸件产生飞边的原因有：•1）压铸机问题：锁模力调整不对。•2）工艺问题：压射速度过高，形成压力冲击峰过高。•3）模具问题：变形，分型面上杂物，镶块、滑块有磨损不平齐，模板强度不够。解决飞边的措施顺序：清理分型面→提高锁模力→调整工艺参数→修复模具磨损部位→提高模具刚度。从易到难，每做一步改进，先检验其效果，不行再进行第二步。原材料添加剂在铸造铝合金中添加稀土可以有效的改善铸造铝合金的缺陷。•1.稀土在铝合金中的精炼作用(稀土元素可以改善夹杂物形态，净化晶界)•2.稀土对铝合金的细化作用(有目的地抑制柱状晶和双柱状晶生长，促进细小等轴晶形成，这种工艺过程就叫作晶粒细化处理)•3.稀土对铝硅合金的变质作用(铸造Al－Si合金中Si相在自然生长条件下会长成块状或片状的脆性相，它严重割裂基体，降低合金的强度和塑性，因而需要将它改变成有利的形态。变质处理使共晶Si由粗大的片状变成细小纤维状或层片状，从而提高合金性能)谢谢观赏