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铝合金铸件铸造技术(铸造铝合金技术要求)

铝合金铸件铸造技术(铸造铝合金技术要求) 铝合金铸造工艺性能

(1) 流动性

流动性是指合金液体填充模具的能力。流动性决定了合金能否铸造复杂铸件。共晶合金是铝合金中流动性最好的。

影响流动性的因素很多,主要是合金液中金属氧化物、金属化合物等污染物的成分、温度和固体颗粒,但外在的根本因素是浇注温度和浇注压力(俗称浇注压头)。

实际中,在合金已经确定的情况下,除了加强熔炼工艺(精炼和除渣)外,还需要提高铸型工艺性(砂型透气性、金属型排气和温度),在不影响铸造质量的情况下提高浇注温度,以保证合金的流动性。

(2)收缩

收缩是铸造铝合金的主要特征之一。一般来说,合金从液态浇注到凝固,直至冷却到室温,可分为三个阶段,即液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩对铸件质量有决定性的影响,它影响铸件的缩孔尺寸、应力产生、裂纹形成和尺寸变化。通常,铸造收缩分为体积收缩和线性收缩。在实际生产中,一般用线收缩率来衡量合金的收缩率。

铝合金的收缩率,通常用百分数表示,称为收缩率。

①身体收缩

体积收缩包括液体收缩和凝固收缩。

从铸造到凝固,最后凝固的地方会有宏观或微观的缩孔。收缩引起的宏观收缩肉眼可见,可分为集中收缩和分散收缩。集中缩孔直径大且集中,分布在铸件顶部或截面厚度大的热点处。分散型缩孔形态分散细小,大部分分布在铸轴和热点。微缩孔肉眼很难看到,大部分微缩孔分布在晶界下或枝晶的枝晶间。

缩松是铸件的主要缺陷之一,其原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现,铸造铝合金凝固范围越小,越容易形成集中缩孔,凝固范围越宽,越容易形成分散缩孔。因此,在设计时,铸造铝合金必须符合顺序凝固原理,即铸件从液态到凝固的体积收缩要由合金液来补充,缩孔和疏松集中在铸件的外部冒口。对于容易出现疏松弥散的铝合金铸件,冒口的数量要多于集中缩孔的数量,在容易出现疏松弥散的地方设置冷铁,以增加局部冷却速度,使其同时或快速凝固。

②线性收缩

线收缩将直接影响铸件的质量。线性收缩越大,铝铸件中裂纹和应力的趋势越大。冷却后的铸件的尺寸和形状会发生很大的变化。

不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率,即使同样的合金铸造不同,同样的铸件在长度、宽度和高度上的收缩率也是不同的。要根据具体情况来定。

(3)热裂解

铝铸件中的热裂纹主要是由于铸件的收缩应力超过金属晶粒间的结合力造成的,且大多沿晶界发生。从裂纹断口观察可以看出,裂纹处的金属常被氧化,失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸,呈锯齿形,表面较宽,内部较窄,有的贯穿整个铸件端面。

不同的铝合金铸件有不同的裂纹倾向。这是因为在铸造铝合金凝固过程中形成完整晶体框架的温度与凝固温度之间的差异越大,合金的收缩率越大,热裂纹的趋势越大。即使是同一种合金,由于模具阻力、铸造组织、浇注工艺等因素的影响,热裂倾向也是不同的。在生产中,经常采用让步造型或改进铸造铝合金浇注系统来避免铝铸件产生裂纹。热裂纹环法通常用于检测铝铸件的热裂纹。

(4)气密性

铸造铝合金的气密性是指腔形铝铸件在高压气体或液体的作用下不会泄漏的程度。气密性实际上代表了铸件内部结构的致密程度和纯净程度。

铸造铝合金的气密性与合金的性能有关。合金凝固范围越小,气孔倾向越小,析出气孔越小,合金气密性越高。同样铸造铝合金的气密性也与铸造工艺有关,如降低铸造铝合金的铸造温度,放置冷铁加快冷却速度和加压凝固结晶等。,这些都可以提高铝铸件的气密性。浸渗也可用于堵塞渗漏空缝隙,提高铸件的气密性。

(5)铸造应力

铸造应力包括热应力、相变应力和收缩应力。各种压力产生的原因是不同的。

①热应力

热应力是由铸件不同几何形状交叉处的厚度不均匀和冷却不一致造成的。薄壁处形成压应力,导致铸件产生残余应力。

②相变应力

相变应力是由于某些铸造铝合金在凝固后的冷却过程中发生相变,导致体积和尺寸的变化。主要是铝铸件壁厚不均和不同部位不同时间的相变造成的。

③收缩应力

铝铸件收缩时,会受到模具和型芯的阻碍,从而产生拉伸应力。这种应力是暂时的,铝铸件拆封后会自动消失。但开箱时间不当往往会导致热裂纹,尤其是金属型铸造的铝合金在这种应力下容易产生热裂纹。

铸造铝合金中的残余应力会降低合金的机械性能,并影响铸件的加工精度。铝铸件中的残余应力可以通过退火来消除。因为合金具有良好的导热性,所以在冷却过程中没有相变。只要铸件的结构设计合理,铝铸件的残余应力一般很小。

(6)透气性

铝合金容易吸收气体,这是铸造铝合金的主要特点。液态铝和铝合金的成分与炉料、有机燃烧产物和模具中含有的水反应,产生的氢气被铝液吸收。

铝合金的熔化温度越高,它吸收的氢就越多。700℃时,每100克铝中氢的溶解度为0.5 ~ 0.9,当温度升至850℃时,氢的溶解度增加2 ~ 3倍。当含有碱金属杂质时,氢在熔融铝中的溶解度显著增加。

铸造铝合金在熔化时除了吸气,在倒入模具时也会吸气。随着进入铸模的液态金属的温度降低,气体的溶解度降低,多余的气体析出。一些无法逸出的气体残留在铸件中形成气孔,俗称& ldquo针孔& rdquo。有时气体会与缩孔结合,从铝液中析出的气体会留在缩孔中。如果气泡加热产生的压力大,孔隙表面光滑,孔隙周围有光亮层;如果气泡产生的压力很小,孔的内表面就会起皱,看起来像& ldquo脚& rdquo仔细观察有缩孔的特点。

熔融铝合金中的氢含量越高,铸件中产生的针孔就越多。铝铸件中的针孔不仅降低了铸件的气密性和耐腐蚀性,还降低了合金的力学性能。熔炼条件是获得无气孔或气孔少的铝铸件的关键。如果在熔炼时加入覆盖剂保护合金,合金的进气量会大大减少。精炼铝液可以有效地控制铝液中的氢含量。

 
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