铸造铝合金的分类铸造铝合金的优缺点

锻造铝合金的分类锻造铝合金的优缺点锻造铝合金是可用金属锻造成形工艺直接获得零件的铝合金，铝合金铸件该类合金的合金元素含量普通多于对应的变形铝合金的含量。锻造铝合金的分类锻造铝合金的优缺点一、锻造铝合金的分类据重要合金元素差别有四类锻造铝合金。(1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好锻造性能和耐磨性能，热胀系数小，在锻造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在4%～13%。有时添加0.2%～0.6%镁的硅铝合金，广泛用于构造件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。这类合金广泛用于制造活塞等部件。(2)铝铜合金，含铜4.5%～5.3%合金强化效果最佳，适宜加入锰和钛能明显提高室温、高温强度和锻造性能。重要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的锻造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在锻造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热解决就可使用，以变质热解决后，铸件有较高的强度。经稳定化解决后，尺寸稳定，惯用于制作模型、型板及设备支架等。锻造铝合金含有与变形铝合金相似的合金体系，含有与变形铝合金相似的强化机理﹙除应变强化外﹚，他们重要的差别在于：锻造铝合金中合金化元素硅的最大含量超出多数变形铝合金中的硅含量。锻造铝合金除含有强化元素之外，还必须含有足够量的共晶型元素﹙普通是硅﹚，以使合金有相称的流动性，易与填充锻造时铸件的收缩缝。现在基本的合金只有下列6类；①AI-Cu合金,②AI-Cu-Si合金③AI-Si合金，④AI-Mg合金，⑤AI-Zn-Mg合金，⑥AI-Sn合金。二、锻造铝合金的优缺点锻造铝合金优点：1、产品质量好：铸件尺寸精度高，普通相称于6~7级，甚至可达4级;表面光洁度好，普通相称于5~8级;强度和硬度较高，强度普通比砂型锻造提高25~30%，但延伸率减少约70%;尺寸稳定，交换性好;可压铸铝薄壁复杂的铸件。例如，现在锌合金压铸铝件最小壁厚可达0.3mm;铝合金铸件可达0.5mm;最小铸出孔径为0.7mm;最小螺距为0.75mm。2、生产效率高：机器生产率高，例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸铝机平均八小时可压铸铝600～700次，小型热室压铸铝机平均每八小时可压铸铝3000~7000次;压铸铝型寿命长，一付压铸铝型，压铸铝钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次;易实现机械化和自动化。3、经济效果优良：由于压铸铝件尺寸精确，表泛光洁等优点。普通不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，因此既提高了金属运用率，又减少了大量的加工设备和工时;铸件价格便宜;能够采用组合压铸铝以其它金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。锻造铝合金缺点：A氧化夹渣缺点特性：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现产生因素：1．炉料不清洁，回炉料使用量过多2.浇注系统设计不良3．合金液中的熔渣未去除干净4．浇注操作不当，带入夹渣5.精炼变质解决后静置时间不够避免办法：1．炉料应通过吹砂，回炉料的使用量适宜减少2．改善浇注系统设计，提高其挡渣能力3.采用适宜的熔剂去渣4．浇注时应当平稳并应注意挡渣5．精炼后浇注前合金液应静置一定时间B气孔气泡缺点特性：三铸件壁内气孔普通呈圆形或椭圆形，含有光滑的表面，普通是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔气泡在X光底片上呈黑色。产生因素：1．浇注合金不平稳，卷入气体2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根马粪等)3．铸型和砂芯通气不良4．冷铁表面有缩孔5．浇注系统设计不良避免办法：1．对的掌握浇注速度，避免卷入气体。2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量3．改善(芯)砂的排气能力4．对的选用及解决冷铁5．改善浇注系统设计C缩松缺点特性：铝铸件缩松普通产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和含有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，浅黄色经热解决后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查办法发现。产生因素：1．冒口补缩作用差2．炉料含气量太多3．内浇道附近过热4．砂型水分过多，砂芯未烘干5．合金晶粒粗大6．铸件在铸型中的位置不当7．浇注温度过高，浇注速度太快避免办法：1．从冒口补浇金属液，改善冒口设计2．炉料应清洁无腐蚀3．铸件缩松处设立冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用4．控制型砂水分，和砂芯干燥5．采用细化品粒的方法6．改善铸件在铸型中的位置减少浇注温度和浇注速度D裂纹缺点特性:1．锻造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现2．热解决裂纹：由于热解决过烧或过热引发，常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在其它冶金缺点时产生产生因素：1．铸件构造设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊2．砂型(芯)退让性不良3．铸型局部过热4．浇注温度过高5．自铸型中取出铸件过早6．热解决过热或过烧，冷却速度过激避免办法:1．改善铸件构造设计，避免尖角，壁厚力求均匀，圆滑过渡2．采用增大砂型(芯)退让性的方法3．确保铸件各部分同时凝固或次序凝固，改善浇注系统设计4．适宜减少浇注温度5．控制铸型冷却出型时间6．铸件变形时采用热校正法7．对的控制热解决温度，减少淬火冷却速度三、压铸件缺点之气孔分析压铸件缺点中，出现最多的是气孔。气孔特性。有光滑的表面，形状是圆形或椭圆形。体现形式能够在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部。（1）气体来源1）合金液析出气体—a与原材料有关b与熔炼工艺有关2）压铸过程中卷入气体?—a与压铸工艺参数有关b与模具构造有关3）脱模剂分解产愤怒体?—a与涂料本身特性有关b与喷涂工艺有关（2）原材料及熔炼过程产愤怒体分析铝液中的气体重要是氢，约占了气体总量的85%。熔炼温度越高，氢在铝液中溶解度越高，但在固态铝中溶解度非常低，因此在凝固过程中，氢析出形成气孔。氢的来源：1）大气中水蒸气，金属液从潮湿空气中吸氢。2）原材料本身含氢量，合金锭表面潮湿，回炉料脏，油污。3）工具、熔剂潮湿。（3）压铸过程产愤怒体分析由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通，而金属液是以高压、高速充填，如果不能实现有序、平稳的流动状态，金属液产生涡流，会把气体卷进去。压铸工艺制订需考虑下列问题：1）金属液在浇注系统内能否干净、平稳地流动，不会产生分离和涡流。2）有无尖角区或死亡区存在？3）浇注系统与否有截面积的变化？4）排气槽、溢流槽位置与否对的？与否够大？与否会被堵住？气体能否有效、顺畅排出？应用计算机模拟充填过程，就是为了分析以上现象，以作判断来选择合理的工艺参数。（4）涂料产愤怒体分析涂料性能：如发气量大对铸件气孔率有直接影响。喷涂工艺：使用量过多，造成气体挥发量大，冲头润滑剂太多，或被烧焦，都是气体的来源。（5）解决压铸件气孔的方法先分析出是什么因素造成的气孔，再来取对应的方法。1）干燥、干净的合金料。2）控制熔炼温度，避免过热，进行除气解决。3）合理选择压铸工艺参数，特别是压射速度。调节高速切换起点。4）次序填充有助于型腔气体排出，直浇道和横浇道有足够的长度（>50mm），以利于合金液平稳流动和气体有机会排出。可变化浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设立溢流槽、排气槽。溢流品截面积总和不能不大于内浇口截面积总和的60%，否则排渣效果差。5）选择性能好的涂料及控制喷涂量。1、铝合金锻造工艺性能铝合金锻造工艺性能，普通理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中体现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、锻造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与锻造因素、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铸型的能力。流动性的大小决定合金能否锻造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最佳。影响流动性的因素诸多，重要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其它污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。(2)收缩性收缩性是锻造铝合金的重要特性之一。普通讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，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量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。普通铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中普通应用线收缩来衡量合金的收缩性。铝合金收缩大小，普通以百分数来表达，称为收缩率。①体收缩体收缩涉及液体收缩与凝固收缩。锻造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引发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，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。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重要缺点之一，产生的因素是液态收缩不不大于固态收缩。生产中发现，锻造铝合金凝固范畴越小，越易形成集中缩孔，凝固范畴越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使锻造铝合金符合次序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是缩孔和疏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，冒口设立数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设立冷铁，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。对于不同的锻造铝合金有不同的锻造收缩率，即使同一合金，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。应根据具体状况而定。(3)热裂性铝铸件热裂纹的产生，重要是由于铸件收缩应力超出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，这是由于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，即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的构造、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，或改善铸铝合金的浇注系统等方法，使铝铸件避免产生裂纹。普通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，气密性事实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，合金凝固范畴越小，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，还与锻造工艺有关，如减少铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加紧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)锻造应力锻造应力涉及热应力、相变应力及收缩应力三种。多个应力产生的因素不尽相似。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，冷却不一致引发的。在薄壁处形成压应力，造成在铸件中残留应力。②相变应力相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。重要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。③收缩应力铝铸件收缩时受到铸型、型芯的妨碍而产生拉应力所致。这种应力是临时的，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当，则经常会造成热裂纹，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减少了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火解决消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件构造设计合理，铝铸件的残留应力普通较小。(6)吸气性铝合金易吸取气体，是锻造铝合金的重要特性。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映而产生的氢气被铝液体吸取所致。铝合金熔液温度越高，吸取的氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为0.5～0.9，温度升高到850℃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明显增加。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，析出多出的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔，这就是普通称的“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，孔的周边有一圈光亮层；若气泡产生的压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，认真观察又含有缩孔的特性。铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅减少了铸件的气密性、耐蚀性，还减少了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件，核心在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼解决，可有效控制铝液中的含氢量。二、砂型锻造采用砂粒、粘土及其它辅助材料制成铸型的锻造办法称为砂型锻造。砂型的材料统称为造型材料。有色金属应用的砂型由砂子、粘土或其它粘结剂和水配制而成。铝铸件成型过程是金属与铸型互相作用的过程。铝合金液注入铸型后将热量传递给铸型，砂模铸型受到液体金属的热作用、机械作用、化学作用。因此要获得优质的铸件除严格掌握熔炼工艺外，还必须对的设计型（芯）砂的配比、造型及浇注等工艺。三、金属型锻造1、介绍及工艺流程金属型锻造又称硬模锻造或永久型锻造，是将熔炼好的铝合金浇入金属型中获得铸件的办法，铝合金金属型锻造大多采用金属型芯，也可采用砂芯或壳芯等办法，与压力锻造相比，铝合金金属型使用寿命长。2、锻造优点(1)优点金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热解决强化，力学性能比砂型锻造高15%左右。金属型锻造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型锻造，废品率低。劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。(2)缺点金属型导热系数大，充型能力差。金属型本身无透气性。必须采用对应方法才干有效排气。金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。3、金属型铸件常见缺点及