1、铝合金铸造工艺性能
铝合金铸造工艺性能。通常理解为在充满特型、结品和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合,流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分。但也与铸造因素、合金加热温度铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。
(1)流动性
流动性是指合金液体充填特性的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在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、温度以及合金液体中存在金属氧化物金属化合物及其他污染物的固相颗粒。但外在的根本因素为浇注温度及流注压力(俗称凝注压头)的高低。散
(2)收缩性
收缩性是铸造铝合金的主要特征之一来讲。合金从液体浇注到凝固。直至待到室温共分为三个阶段。分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质温有决定性的影响。它影响若铸件的缩孔大小、应力的产生裂纹的形成及尺寸的变化.速常锫件收缩又分为体收缩和线收缩。在实际生产中- -般应用线收缩来街金合金的收缩性。铝合金收缩大小。通常以百分数来表示,称为收缩率。
①体收缩体收缩包括液体收缩与凝固收缩。
铸造合金液从浇注到凝固。在最后凝固的越方会出现宏观或显微收缩。这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中。并分布在铸件项部或表面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小。大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到。显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。
缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一。产生的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。越品形成耒中缩孔。凝固范围越宽。越容易形成分散性缩孔。因此。在设计中必须使铸缝铝合金符合顺序凝固原则。印铸件在液态手凝固期间的体收缩应得到合金液的补充,是缩孔和蔬松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件。浇口设置数量比集中缩孔居多。并在晶产生蕊松处设置冷铁加大局部冷却速度。使其同时或快速凝固。
②线收缩
线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大。铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大:冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。
对于不同的铸造铝合金有不同的铸缝收缩率,印使同一合金。铸件不同。收缩率也不同。在同一铸件上。其长、宽高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。
(3)热裂性
铝铸件热裂纹的产生,主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力,大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化,失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸,形状呈锯齿形,表面较宽,内部较窄,有的则穿透整个铸件的端面。
不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同,这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大,合金收缩率就越大,产生热裂纹倾向也越大,即使同- -种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素产生热裂纹倾向也不同。生产中常采用退让性铸型,或改进铸铝合金的浇注系统等措施,使铝铸件避免产生裂纹。通常采用热裂环法检测铝铸件热裂纹。
(4)气密性
铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度,气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。
铸铝合金的气密性与合金的性质有关,合金凝固范围越小,产生疏松倾向也越小,同时产生析出性气孔越小,则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏,还与铸造工艺有关,如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结晶等,均可使铝铸件的气密性提高。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提高铸件的气密性。
(5)铸造应力
铸造应力包括执应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。
铸铝合金的气密性与合金的性质有关。合金凝固范围越小。产生硫松倾向也越小。同时产生析出性气孔起小。则合金的气密性就检高。同一种铸铝合金的气密性好坏。还与铸验工艺有关。如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结品等均可使铝铸件的气密性提高。也可用经治法堵高泄霞空隙来提高铸件的气密性。
(5)铸造应力
铸造应力包括着应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同
①热应力
热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均。冷却不一数引起的。在薄盛处形成压应力导致在铸件中残留应力。
②相交应力
相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后将却过程中产生相变。院之带末体积尺寸变化.主员是铝.铸件壁厚不均。不同部位在不同时间内发生相交所致。
③收缩应力
铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的,铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当,则常常会造成热裂纹,特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。
铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能,影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好,冷却过程中无相变,只要铸件结构设计合理,铝铸件的残留应力--般较小。
(6)吸气性
铝合金易吸收气体,是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液体吸收所致。
铝合金熔液温度越高,吸收的氢也越多,在700°C时,每100g铝中氢的溶解度为0.5~0.9,温度升高到850C时,氢的溶解度增加2~3倍。当含碱金属杂质时,氢在铝液中的溶解度显著增加。
铸铝合金除熔炼时吸气外,在浇入铸型时也会产生吸气,进入铸型内的液态金属随温度下降,气体的溶解度下降,析出多余的气体,有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔,这就是通常称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起,铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大,则气孔表面光滑,孔的周围有一圈光亮层;若气泡产生的压力小,则孔内表面多皱纹,看上去如“苍蝇脚”,仔细观察又具有缩孔的特征。
铸铝合金液中含氬量越高,铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性,还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件,关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护,合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼处理,可有效控制铝液中的含氢量。