熔模铸造铝合金铸造工艺性能

熔模铸造铝合金铸造工艺性能

由于铝合金的成分不同，它们表现出不同的物理和化学性能，以及不同的结晶过程。因此，有必要根据铝合金的特点，选择合理的铸造方法，以在允许的范围内防止或减少铸造缺陷的发生，从而优化铸造。今天，精密铸造厂家天耀金属就来详细探讨一下铝合金的铸造工艺性能。通常被理解为在充模、结晶、冷却过程中最优异性能的组合。流动性、收缩率、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金的这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸造模具的复杂程度、浇注系统、浇口形状等有关。

1、流动性是指合金液充满模具的能力。流动性的大小决定了合金能否铸造复杂的铸件。铝合金中共晶合金的流动性最好。影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液中是否存在金属氧化物、金属化合物等固体颗粒污染物。然而，根本的外部因素是浇注温度和浇注压力（俗称浇注压头）。

2、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，最后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。合金的收缩对铸件的质量具有决定性的影响，影响缩孔的大小、应力的产生、裂纹的形成以及尺寸的变化。通常，铸造收缩分为体收缩和线收缩。实际生产中，一般采用线性收缩率来衡量合金的收缩率。铝合金收缩率的大小，通常以百分比表示，称为收缩率。

2.1.本体收缩包括液体收缩和凝固收缩。

从浇注到凝固，铸造合金液在最终凝固点会经历宏观或微观的收缩。这种由收缩引起的宏观收缩是肉眼可见的，可分为集中收缩和分散收缩。集中缩孔孔径大且集中，分布在铸件顶部或断面较厚的热点处。弥散缩松形貌分散、细小，多分布在铸件的轴心和热点部位。微观缩孔用肉眼很难看到，大多分布在晶界以下或枝晶之间。缩孔和气孔是铸件的主要缺陷之一，是由于液体收缩大于固体收缩而引起的。在生产中发现，铸造铝合金的凝固范围越小，越容易形成集中缩孔。凝固范围越宽，越容易形成分散的缩孔。因此，在设计时，必须保证铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态至凝固期间的形体收缩应由合金液来补充，收缩率和气孔率应集中在铸件的外部冒口处。对于容易产生弥散气孔的铝合金铸件，冒口的数量应大于集中缩孔的数量，并在容易产生气孔的区域设置冷铁，以提高局部冷却速度，并能同时或快速凝固。

2.2.线性收缩，其大小将直接影响铸件的质量。线收缩率越大，铝铸件产生裂纹和应力的倾向就越大；冷却后铸件的尺寸和形状也发生较大变化。对于不同的铸造铝合金，有不同的铸造收缩率。即使是同一种合金，不同铸件的收缩率也不同。同一铸件，长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况确定。

3、铝铸件热裂纹的发生主要是由于铸件的收缩应力超过金属晶粒间的结合力，多沿晶界发生。从裂纹断口观察可以看出，裂纹处的金属常常被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界呈锯齿状延伸，表面较宽，内部较窄，有的贯穿铸件整个端面。不同的铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同。这是因为铝合金铸件凝固过程中开始形成完整晶体骨架的温度与凝固温度相差越大，合金收缩率越大，产生热裂纹的倾向就越大。即使是同一种合金，由于铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素的影响，产生热裂纹的倾向也不同。在生产中，常采用使用屈服模具或改进铝合金浇注系统等措施来防止铝铸件出现裂纹。热裂纹环法通常用于检测铝铸件的热裂纹。

4、气密性是指空腔型铝铸件在高压气体或液体作用下不泄漏的程度。气密性实际上表征了铸件内部结构的致密和纯净程度。铸造铝合金的气密性与合金的性能有关。合金的凝固范围越小，气孔倾向越小，析出气孔越小，合金的气密性越高。同样铸造铝合金的气密性还与铸造工艺有关，如降低铸造铝合金的浇注温度、放置冷铁加快冷却速度、在压力下凝固结晶等，都可以提高铸造铝合金的气密性。铝铸件的气密性。也可采用渗透法堵住泄漏缝隙，以提高铸件的气密性。

5、铸造应力包括热应力、相变应力、收缩应力三种。各种应力产生的原因各不相同。

1、热应力是由于铸件不同几何形状交汇处厚度不均、冷却不一致而产生的。在薄壁区域形成压应力导致铸件内产生残余应力。

2、相变应力是某些铸造铝合金在凝固后冷却过程中发生相变，导致体积尺寸发生变化。主要原因是铝铸件壁厚不均匀，不同部位不同时间发生相变。

3、收缩应力是铝铸件收缩时，由于模具和型芯受阻，产生拉应力。这种应力是暂时的，铝铸件打开后会自动消失。但开箱时间不当往往会引起热裂纹，特别是金属模具铸造的铝合金，在这种应力作用下很容易产生热裂纹。

铝合金铸件中的残余应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件的残余应力可以通过退火处理消除。合金导热性好，冷却时不发生相变。只要铸造结构设计合理，铝铸件的残余应力一般较小。

6、吸气性是铸造铝合金的主要特性，因为铝合金容易吸收气体。液态铝和铝合金的成分与炉料、有机燃烧产物和模具中的水分发生反应，导致铝液吸收氢气。铝合金熔体温度越高，吸收的氢越多； 700 时℃，每100g铝中氢的溶解度为0.5-0.9。当温度升至850℃，氢的溶解度增加2-3倍。当含有碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度显着增加。铝合金铸件除了熔化时产生进气外，在倒入模具时也会产生进气。随着温度降低，进入模具的液态金属的溶解度降低，导致过量气体析出。一些无法逸出的气体残留在铸件中形成气孔，即通常所说的“针孔”。气体有时会与缩孔结合，从铝液中析出的气体残留在缩孔内部。如果加热气泡产生的压力高，则孔隙表面光滑，孔隙周围有光亮层；如果气泡产生的压力小，孔内表面就会出现皱纹，看起来像“苍蝇脚”。仔细观察，它也会有收缩的特点。

铸造铝合金液中氢含量越高，铸件中产生的针孔就越多。铝铸件中的针孔不仅降低铸件的气密性和耐腐蚀性，而且会降低合金的机械性能。获得无气孔或很少气孔的铝铸件的关键是熔炼条件。如果在熔化时添加覆盖剂进行保护，合金的气体吸收量将大大降低。对铝熔体进行精炼可以有效控制铝熔体中的氢含量。

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