1、鋁合金鑄造工藝性能
鋁合金鑄造工藝性能。通(tōng)常理解為在充滿特型、結品和(hé)冷(lěng)卻過程中表現最為突(tū)出的那(nà)些性能的綜合,流動性、收縮性、氣密(mì)性、鑄造應力、吸氣性。鋁合金(jīn)這(zhè)些特(tè)性取決於合金的成分。但也與鑄造因素、合金(jīn)加熱溫度鑄型的複雜程(chéng)度、澆冒口係統、澆口形狀等有關。
(1)流動性(xìng)
流動性是指合金液體充填特性的能力。流動性的大小(xiǎo)決定合金能(néng)否鑄造(zào)複(fù)雜的鑄件。在鋁(lǚ)合金(jīn)中共晶合金的流動性最好。
影響流動性的因素很多。主要是成分、溫度以及合金液體中存在(zài)金屬氧化物金屬化合物及其他汙染物的固(gù)相顆粒。但(dàn)外在的根本因素為澆(jiāo)注溫度及流注壓力(俗稱凝注壓頭(tóu))的高低。散
(2)收縮性
收(shōu)縮性是(shì)鑄造鋁合金的主要特征之一來講。合(hé)金從液(yè)體澆(jiāo)注到凝固。直至(zhì)待到室溫共分為三個(gè)階段。分(fèn)別為液態收縮(suō)、凝固收縮和固態收縮。合金的收縮性對鑄件質溫有決定性的影響。它影響若鑄件的縮孔大小、應力的產生裂紋的形(xíng)成及尺(chǐ)寸的變化.速常錇件收縮又分為(wéi)體收縮和(hé)線收縮。在實際生(shēng)產中(zhōng)- -般應用(yòng)線收縮來街(jiē)金合金的收縮性。鋁合金收縮大小。通常以百分數來(lái)表(biǎo)示,稱為(wéi)收縮率。
①體收縮體收縮包括液體收縮與凝固收縮。
鑄造合(hé)金(jīn)液從(cóng)澆注到凝固(gù)。在最後凝固的越方(fāng)會出現宏觀或(huò)顯微收縮(suō)。這種因收縮引起(qǐ)的宏觀縮孔肉眼可見並(bìng)分為(wéi)集中縮孔和分散性縮孔。集(jí)中縮孔(kǒng)的孔徑大而集中。並分布在鑄件項部或表麵厚大的熱節處。分(fèn)散性縮孔形貌分散而細小。大部分分(fèn)布在鑄件軸心和(hé)熱節部(bù)位。顯微縮孔肉眼難以看到。顯微(wēi)縮孔大部分分布在晶(jīng)界下或樹枝晶(jīng)的枝(zhī)晶(jīng)間。
縮孔和疏(shū)鬆是鑄件的主要缺陷之一。產生的原因是(shì)液態收縮大於(yú)固態收縮。生產中發現鑄造鋁合金凝固範圍越小。越(yuè)品形(xíng)成耒中縮孔(kǒng)。凝固範圍越寬。越容易形成分散性縮孔。因此。在設計中(zhōng)必須使鑄縫鋁合金符合順序凝固(gù)原則。印鑄件在液態手凝固期間(jiān)的(de)體收縮應得到合金液的(de)補充(chōng),是縮孔和蔬鬆集中在鑄件外部冒口中。對易產生分散疏鬆的鋁合金鑄件。澆口設置數量比集中縮孔居多。並在晶產生蕊鬆處設(shè)置冷鐵加大局(jú)部冷卻速度。使其同時或快(kuài)速凝固。
②線收縮
線收縮大(dà)小(xiǎo)將直接影響鑄(zhù)件的質(zhì)量。線收(shōu)縮越大。鋁鑄件產生裂紋與應力的趨向也越(yuè)大:冷卻後鑄(zhù)件尺寸及形狀變化也越大。
對(duì)於不同的鑄造鋁合金有不同的鑄縫收縮率,印(yìn)使同一(yī)合金。鑄件不同。收縮率也不同。在同一鑄件上(shàng)。其長、寬高的收縮率也不(bú)同。應根據具體情況而定。
(3)熱裂性(xìng)
鋁鑄(zhù)件熱裂紋的產生,主要是由於鑄件收(shōu)縮應力(lì)超過(guò)了金屬晶粒間的結合力,大多沿晶界產(chǎn)生從(cóng)裂紋斷口觀察可見裂紋處金屬往往(wǎng)被氧化,失去金屬光澤。裂紋沿晶界延伸,形狀呈鋸齒形,表麵(miàn)較寬,內部較(jiào)窄,有的則(zé)穿透整(zhěng)個鑄件的端麵。
不(bú)同鋁合金鑄件產生裂紋(wén)的傾向也不同,這是因為鑄鋁合金凝固(gù)過程中開始形成完整的結晶(jīng)框架的(de)溫度與凝固溫(wēn)度之差越大(dà),合金收縮率就越大,產(chǎn)生熱裂紋傾向也(yě)越(yuè)大,即使同- -種合金也因鑄型的阻(zǔ)力、鑄件的結構、澆注工藝等因素產生熱裂紋傾向也(yě)不同(tóng)。生產中常采用退讓(ràng)性鑄型,或改進(jìn)鑄鋁合金的澆注係統等措施,使鋁鑄件避免產生(shēng)裂紋。通常采用熱(rè)裂環法檢測鋁鑄件熱裂紋。
(4)氣密性(xìng)
鑄鋁合金氣密性是指腔體型鋁鑄件(jiàn)在(zài)高壓氣體(tǐ)或(huò)液體的作用下不滲漏程度,氣密性實際上(shàng)表征了鑄件內部組織致密與純淨的程度(dù)。
鑄鋁合金的氣密性與合金的性質有關,合金凝固範圍越小,產生疏鬆(sōng)傾向也越小,同時產(chǎn)生析出性氣孔越小,則合金的氣密性就越高。同一種鑄(zhù)鋁合金的氣(qì)密性好壞,還與鑄造工藝有(yǒu)關,如降低(dī)鑄鋁合金澆注溫(wēn)度、放置冷鐵(tiě)以加快(kuài)冷卻速度以及(jí)在壓力下凝(níng)固結晶等,均可使鋁(lǚ)鑄件(jiàn)的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙來提高鑄件的氣密性。
(5)鑄造應力
鑄造應力包(bāo)括執應力、相(xiàng)變應力及收縮應力三種。各種應力產生(shēng)的原因(yīn)不盡相同。
鑄鋁合(hé)金(jīn)的氣密性與合金(jīn)的性質有關。合金凝固範圍越小。產生硫鬆傾向也越小。同時產生析出性氣孔起(qǐ)小(xiǎo)。則合金(jīn)的氣密性就檢高。同一種鑄鋁(lǚ)合金的(de)氣密(mì)性好壞。還與鑄驗工藝有關。如降低鑄鋁合(hé)金澆注(zhù)溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及在壓(yā)力下凝固結品等均可使鋁鑄(zhù)件的(de)氣密性提高。也可用經治法堵高泄霞空隙來提高鑄件的氣密性。
(5)鑄造應力
鑄造應力(lì)包括著應力、相變應力及收縮應力三種。各種應力產生的(de)原因不盡相同
①熱應力
熱應力是由於鑄件不同的幾何形狀相交處斷麵厚薄不均(jun1)。冷卻不一數引起的。在(zài)薄(báo)盛處形成壓應力導致在鑄(zhù)件中殘(cán)留應力。
②相交應力(lì)
相(xiàng)變(biàn)應力是由於某(mǒu)些鑄鋁合金在凝固後將卻過程中產生相變。院之帶末體積尺寸變化.主員是鋁.鑄件壁厚不均。不同部位(wèi)在不同時間內發生相交所(suǒ)致。
③收縮應(yīng)力
鋁鑄(zhù)件收縮時受到鑄型、型芯的阻礙而產生拉應力所致。這種應力是暫時(shí)的,鋁鑄件開(kāi)箱是(shì)會(huì)自動消失。但開箱時間不當,則常常會造成熱裂(liè)紋,特別是金屬型澆注的鋁合金往往在(zài)這(zhè)種(zhǒng)應力作用下容易產生熱裂(liè)紋。
鑄(zhù)鋁合金件中的殘留應力降低(dī)了合金的力學性能,影響鑄件的加(jiā)工精度。鋁鑄件(jiàn)中的殘留應力可通(tōng)過退火處理消(xiāo)除(chú)。合金因導熱性(xìng)好,冷卻過程中無相(xiàng)變,隻要鑄件結(jié)構設計合理,鋁鑄件(jiàn)的殘留應力--般較(jiào)小。
(6)吸氣性
鋁合金易吸收氣體,是鑄造鋁合金的(de)主要特性。液態鋁及鋁合金的組分與(yǔ)爐料、有機物燃燒產(chǎn)物及鑄型等所含水分發生反應(yīng)而產生的氫氣(qì)被鋁液體吸收所致。
鋁合金熔液溫度越高,吸收的氫也越多,在700°C時,每(měi)100g鋁中(zhōng)氫的溶解度為0.5~0.9,溫度升(shēng)高(gāo)到850C時,氫的溶解度(dù)增加(jiā)2~3倍。當含堿金屬雜(zá)質時,氫在鋁液中的溶解度顯(xiǎn)著增加。
鑄鋁(lǚ)合(hé)金除熔煉時吸(xī)氣(qì)外,在(zài)澆入鑄型時也會產生吸氣,進入鑄型內的液態金屬隨溫度(dù)下降,氣體的溶解度下降,析出多餘的氣體,有一部分逸不出的氣體留在鑄件內形成氣孔,這就是通常稱(chēng)的“針孔”。氣體有(yǒu)時會與縮孔結合在(zài)一起,鋁液中析出的(de)氣體留在縮孔內。若氣泡受熱產生的壓力很大,則氣孔表麵光滑,孔的周圍有(yǒu)一圈光亮層;若氣泡產生的壓力小,則孔內表麵多皺紋,看上去如“蒼蠅腳”,仔(zǎi)細觀察又(yòu)具有(yǒu)縮孔的特征。
鑄鋁合金液中含氬量越高,鑄件中(zhōng)產生的針孔也越多(duō)。鋁鑄件中針孔不僅降低了鑄件的氣密性、耐蝕性(xìng),還降低了合(hé)金(jīn)的力學性能。要獲得無氣孔或少(shǎo)氣孔的鋁(lǚ)鑄件,關鍵在於熔煉條件。若熔煉時添加(jiā)覆蓋劑保護,合金(jīn)的吸氣量(liàng)大為減少。對鋁熔液作精煉處理,可有(yǒu)效控製鋁液(yè)中的(de)含氫量。