由于鋁合金成分不同，合金的物理和化學(xué)性質(zhì)不同，結(jié)晶過(guò)程也不同.。 因此，必須根據(jù)鋁合金的特性合理選擇鑄造方法，以便在允許的范圍內(nèi)防止或減少鑄造缺陷的發(fā)生，從而優(yōu)化鑄造。

 1、鋁合金鑄造工藝性能

 鋁合金的鑄造工藝性能通常被理解為在填充模具、結(jié)晶和冷卻過(guò)程中最突出的那些性能的組合。 流動(dòng)性、收縮性、氣密性、鑄造應(yīng)力、吸力。 鋁合金的這些性能取決于合金的成分，但它們也與鑄造因素、合金的加熱溫度、鑄造模具的復(fù)雜性、澆口和冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關(guān)。

 ( 1 )流動(dòng)性

 流動(dòng)性是指合金液體填充模具的能力。 流動(dòng)性的大小決定了合金能否鑄造復(fù)雜的鑄件。 鋁合金中共晶合金的流動(dòng)性最好。

 影響流動(dòng)性的因素很多，主要是合金液體中金屬氧化物、金屬化合物和其他污染物的組成、溫度和固相顆粒，但外部基本因素是澆注溫度和澆注壓力(通常稱為澆注壓頭)。

 ( 2 )收縮性

 收縮是鑄造鋁合金的主要特征之一。 一般來(lái)說(shuō)，合金分為三個(gè)階段，從液態(tài)澆注到凝固，直到冷卻到室溫，即液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。 合金的收縮對(duì)鑄件的質(zhì)量有決定性的影響. 它影響縮孔的尺寸、應(yīng)力的產(chǎn)生、裂紋的形成和鑄件尺寸的變化.。 通常，鑄件的收縮分為體積收縮和線性收縮. 在實(shí)際生產(chǎn)中，線性收縮通常用于測(cè)量合金的收縮。

 鋁合金的收縮尺寸，通常用百分比表示，叫做收縮。

 ( 1 )身體收縮

 身體收縮包括液體收縮和凝固收縮。

 從澆注到凝固，鑄造合金液體將在最終凝固位置顯示宏觀或微觀收縮. 這種由收縮引起的宏觀收縮是肉眼可見(jiàn)的，可分為集中收縮腔和分散收縮腔.。 集中縮孔的孔徑很大，集中分布在鑄件頂部或具有大截面厚度的熱接縫處.。 分散的縮孔分散且形狀細(xì)小，大部分分布在鑄造軸線和熱點(diǎn)。 肉眼很難看到微觀縮孔，大部分微觀縮孔分布在晶界或枝晶之間。

 收縮和氣孔是鑄件的主要缺陷之一，其原因是液體收縮大于固體收縮。 生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，鑄造鋁合金的凝固范圍越小，越容易形成集中縮孔，凝固范圍越寬，越容易形成分散縮孔.  因此，在設(shè)計(jì)中，鑄造鋁合金必須符合順序凝固的原則，即鑄件從液態(tài)到凝固期間的體收縮應(yīng)補(bǔ)充合金液體，收縮腔和孔隙率應(yīng)集中在鑄件的外部冒口中.。 對(duì)于易于松散分散的鋁合金鑄件，冒口數(shù)量多于集中縮孔的數(shù)量，并且在易于松散分散的地方設(shè)置冷鐵，以提高局部冷卻速度，并使其同時(shí)或快速凝固。

 ②線收縮

 線性收縮的大小將直接影響鑄件的質(zhì)量。 線性收縮越大，鋁鑄件中裂紋和應(yīng)力的趨勢(shì)越大.  冷卻后鑄件的尺寸和形狀變化越大。

 不同鑄造鋁合金有不同的收縮率，即使同一合金有不同的鑄件，收縮率也不同，同一鑄件的長(zhǎng)度、寬度和高度收縮率也不同。 應(yīng)該根據(jù)具體情況來(lái)確定。

 ( 3 )熱裂紋

 鋁鑄件中的熱裂紋主要是由鑄件收縮應(yīng)力超過(guò)金屬顆粒之間的結(jié)合力引起的，裂紋處的大多數(shù)金屬經(jīng)常被氧化，并通過(guò)觀察沿顆粒邊界的裂紋斷裂而失去金屬光澤.。 裂紋沿著晶界延伸，具有之字形形狀、較寬的表面和較窄的內(nèi)部，一些穿透整個(gè)鑄件的端面。

 不同的鋁合金鑄件具有不同的裂紋傾向，因?yàn)殍T造鋁合金凝固過(guò)程中完整的晶體框架開(kāi)始形成的溫度和凝固溫度之間的差異越大，合金的收縮率越大，產(chǎn)生熱裂紋的傾向越大. 由于模具阻力、鑄造結(jié)構(gòu)、鑄造工藝等因素，即使是相同的合金也有產(chǎn)生熱裂紋的不同傾向.。 在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常采取退回鑄模或改進(jìn)鑄造鋁合金鑄造系統(tǒng)等措施來(lái)避免鋁鑄件出現(xiàn)裂紋.。 熱裂紋法通常用于檢測(cè)鋁鑄件中的熱裂紋。

 ( 4 )氣密性

 鑄造鋁合金的氣密性是指空腔型鋁鑄件在高壓氣體或液體作用下不泄漏的程度. 氣密性實(shí)際上表示鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密和純凈的程度.。

 鑄造鋁合金的氣密性與合金的性能有關(guān). 合金的凝固范圍越小，松動(dòng)的趨勢(shì)越小，沉淀孔隙率越小，合金的氣密性越高.。 同一鑄造鋁合金的氣密性也與鑄造工藝有關(guān)，例如降低鑄造鋁合金的鑄造溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及加壓凝固和結(jié)晶等.所有這些都可以提高鋁鑄件的氣密性.。 滲透也可用于堵塞泄漏間隙，以提高鑄件的氣密性。

 ( 5 )鑄造應(yīng)力

 鑄造應(yīng)力包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力。 各種應(yīng)力的原因是不同的。

 ( 1 )熱應(yīng)力

  熱應(yīng)力是由鑄件不同幾何形狀交匯處的不均勻厚度和冷卻引起的。 在薄壁處形成壓應(yīng)力，導(dǎo)致鑄件中的殘余應(yīng)力。

 ②相變應(yīng)力

 相變應(yīng)力是由于一些鑄造鋁合金在凝固后冷卻過(guò)程中的相變，這導(dǎo)致體積尺寸變化。 這主要是由于鋁鑄件壁厚不均勻以及不同部位在不同時(shí)間的相變?cè)斐傻?。

 ③收縮應(yīng)力

 當(dāng)鋁鑄件收縮時(shí)，它會(huì)被模具和型芯擋住，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力。 這種應(yīng)力是暫時(shí)的，鋁鑄件在拆包后會(huì)自動(dòng)消失。 然而，不當(dāng)?shù)牟鸢鼤r(shí)間往往會(huì)導(dǎo)致熱裂紋，特別是當(dāng)金屬模具鑄造的鋁合金在這種應(yīng)力下容易產(chǎn)生熱裂紋時(shí)。

 鑄造鋁合金中的殘余應(yīng)力降低了合金的機(jī)械性能，并影響鑄件的加工精度。 鋁鑄件中的殘余應(yīng)力可以通過(guò)退火處理來(lái)消除。 該合金具有良好的導(dǎo)熱性，在冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變. 只要鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，鋁鑄件的殘余應(yīng)力通常很小。

 ( 6 )吸氣

 鋁合金易于吸收氣體，這是鑄造鋁合金的主要特征。 液態(tài)鋁和鋁合金的成分與爐料、有機(jī)燃燒產(chǎn)物、鑄模等中包含的水分反應(yīng)，產(chǎn)生被鋁液體吸收的氫。

 鋁合金熔體的溫度越高，它吸收的氫越多.  700.角度. c.每100 g鋁中氫的溶解度為0. 5～0. 9. 當(dāng)溫度上升到850℃時(shí)，氫的溶解度增加了2 - 3倍。 當(dāng)含有堿金屬雜質(zhì)時(shí)，氫在鋁溶液中的溶解度顯著增加。

 除了在熔化過(guò)程中吸氣之外，鑄造鋁合金在倒入鑄模中時(shí)也會(huì)產(chǎn)生吸氣. 進(jìn)入鑄模的液態(tài)金屬隨著溫度降低，氣體的溶解度降低，多余的氣體沉淀出來(lái). 一些無(wú)法逸出的氣體保留在鑄件中以形成氣孔，這通常被稱為“針孔”."。 氣體有時(shí)與收縮腔結(jié)合，從鋁液中沉淀的氣體保留在收縮腔中。  如果氣泡加熱產(chǎn)生的壓力很大，氣孔表面光滑，孔周圍有一圈明亮的層.  如果氣泡產(chǎn)生的壓力很小，孔的內(nèi)表面就會(huì)起皺，看起來(lái)像一只“蒼蠅的腳”，仔細(xì)觀察后會(huì)有縮孔的特征.。

 鑄造鋁合金液體中的氫含量越高，鑄件中產(chǎn)生的針孔越多。 鋁鑄件上的針孔不僅降低了鑄件的氣密性和耐腐蝕性，還降低了合金的機(jī)械性能。 為了獲得沒(méi)有或很少氣孔的鋁鑄件，關(guān)鍵是熔煉條件。 如果在熔煉過(guò)程中加入覆蓋劑來(lái)保護(hù)合金，合金的進(jìn)氣量會(huì)大大減少。 精煉熔融鋁可以有效控制熔融鋁中的氫含量。

 第二，砂型鑄造

 鑄造由沙子、粘土和其他輔助材料制成的模具的方法稱為砂型鑄造。 砂型的材料統(tǒng)稱為模制材料。 用于有色金屬應(yīng)用的砂型由沙子、粘土或其他粘合劑和水制成。

 鋁鑄件的成形過(guò)程是金屬和鑄模相互作用的過(guò)程。 鋁合金液體注入模具后，熱量被傳遞到模具中，砂型受到液態(tài)金屬的熱、機(jī)械和化學(xué)作用。 因此，為了獲得高質(zhì)量的鑄件，除了嚴(yán)格掌握熔煉工藝外，還必須正確設(shè)計(jì)模(芯)砂的配合比、成型和鑄造工藝。

 第三，金屬型鑄造

 1. 介紹和工藝流程

 金屬鑄模鑄造，也稱為硬鑄模鑄造或永久鑄模鑄造，是將熔融鋁合金鑄造到金屬鑄模中以獲得鑄件的方法. 大多數(shù)鋁合金金屬鑄模鑄造使用金屬芯或砂芯或殼芯. 與壓鑄相比，鋁合金金屬模具具有較長(zhǎng)的使用壽命.。

 2. 鑄造優(yōu)勢(shì)

 ( 1 )優(yōu)勢(shì)

 金屬模具的冷卻速度更快，鑄件結(jié)構(gòu)更致密，鑄件可以通過(guò)熱處理得到強(qiáng)化，機(jī)械性能比砂型鑄件高15 %左右。

 金屬型鑄造具有穩(wěn)定的鑄造質(zhì)量、比砂型鑄造更好的表面粗糙度和更低的廢品率。

 良好的工作條件、高生產(chǎn)率和易于工人控制。

 ( 2 )缺點(diǎn)

 金屬模具導(dǎo)熱系數(shù)大，填充能力差。

 金屬模具本身沒(méi)有透氣性。 必須采取相應(yīng)的措施來(lái)有效地排出氣體。

  金屬模具沒(méi)有屈服特性，并且在凝固過(guò)程中容易開(kāi)裂和變形。

 3. 金屬鑄造常見(jiàn)缺陷及預(yù)防

 ( 1 )針孔

 防止針孔的措施:

 嚴(yán)禁使用污染的鑄造鋁合金材料、沾有有機(jī)化合物的材料以及嚴(yán)重氧化和腐蝕的材料。

 控制熔煉過(guò)程，加強(qiáng)脫氣和精煉。

 為了控制金屬型涂層的厚度，當(dāng)涂層太厚時(shí)，很容易產(chǎn)生針孔。

 模具溫度不應(yīng)太高. 冷卻鑄件的厚壁部分，如銅嵌件或澆水等.。

 使用砂型時(shí)，嚴(yán)格控制含水量，盡可能使用干型芯。

 ( 2 )氣孔

 防止氣孔形成的措施:

 修改不合理的閘門(mén)和提升系統(tǒng)，使液體流動(dòng)穩(wěn)定，避免氣體卷入。

 模具和型芯應(yīng)預(yù)先預(yù)熱，然后涂覆，使用前必須徹底烘烤.。

 設(shè)計(jì)模具和型芯時(shí)應(yīng)考慮充分的排氣措施。

 ( 3 )氧化爐渣夾雜物

 防止氧化渣夾雜的措施:

 嚴(yán)格控制冶煉工藝，快速冶煉，減少氧化，徹底清渣。 鋁鎂合金必須在覆蓋劑下熔化。

 熔爐和工具應(yīng)清潔、無(wú)氧化物、預(yù)熱并在涂覆后干燥。

 設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定流動(dòng)、緩沖和撇渣的能力。

 采用傾斜澆注系統(tǒng)穩(wěn)定液體流動(dòng)，無(wú)二次氧化。

 所選擇的涂層具有很強(qiáng)的粘附性，并且在鑄造過(guò)程中不會(huì)剝落并進(jìn)入鑄件形成渣包。

 ( 4 )熱裂紋

 防止熱裂紋的措施:

 實(shí)際澆注系統(tǒng)應(yīng)避免局部過(guò)熱并降低內(nèi)應(yīng)力。

 模具和型芯的傾斜度必須大于2度. 一旦鑄頭凝固，就可以進(jìn)行抽芯和開(kāi)模. 如有必要，可以用砂芯替換金屬芯.。

  控制涂層的厚度，使得鑄件各部分的冷卻速度一致。

 根據(jù)鑄件厚度，選擇合適的模具溫度。

 細(xì)化合金結(jié)構(gòu)并提高熱裂能力。

 改進(jìn)鑄造結(jié)構(gòu)，消除尖角和壁厚突變，減少熱裂傾向。

 ( 5 )松動(dòng)

 預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的措施:

 合理的冒口設(shè)置確保了其凝固和補(bǔ)縮能力。

 適當(dāng)降低金屬模具的工作溫度。

 控制涂層厚度，減少厚壁厚度。

 調(diào)整金屬模具各部分的冷卻速度，使鑄件的