铝合金铸造工艺
铸造铝合金是以熔融金属充填铸型,获得各种形状零件毛坯的铝合金。具有低密度,比强度较高,抗蚀性和铸造工艺性好,受零件结构设计限制小等优点。分为Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强度合金;Al-Cu为基的高强度合金;Al-Mg为基的耐蚀合金;Al-Re为基的热强合金。大多数需要进行热处理以达到强化合金、消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞,仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。
铸造铝合金具有良好的铸造性能,可以制成形状复杂的零件;不需要庞大的附加设备;具有节约金属、降低成本、减少工时等优点,在航空工业和民用工业得到广泛应用。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞,仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。
延伸阅读
6061铝合金可以重力铸造吗
可以;6061铝材属热处理可强化合金,具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性能,同时具有中等强度,在退火后仍能维持较好的操作性.6061铝材的主要合金元素是镁与硅,并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬,可以中和铁的坏作用。用于压铸的金属主要包括锌、铜、铝、镁、铅、锡以及铅锡合金,虽然压铸铁很罕见,不过也是可行的。
铸造铝合金都有哪些分类
现代铸造铝合金按主要加入的元素可分为4个系列,即:铝硅系、铝铜系、铝镁系及铝锌系。对这4个系列,各国都有相应的合金和合金牌号的标记。中国采用ZL+3位数字标记法,第一位数字表示合金系,其中:1表示铝硅合金系,2表示铝铜合金系,3表示铝镁合金系,4表示铝锌合金系,第二、三位数字表示合金序号。中国的几种典型铸造铝合金如表所示,根据合金的使用特性可分为:耐热铸造铝合金、气密铸造铝合金、耐蚀铸造铝合金和可焊铸造铝合金。
1、铝-硅系合金
通常硅含量为4%~13%,又称“硅铝明”合金。铸造性能最佳,裂纹倾向性极小,收缩率低,有很好的耐蚀性和气密性以及足够的力学性能和焊接性能。此系合金在工业上的应用虽较铝-铜系合金晚些,但于1920年发现可进行变质处理后,使该系合金的组织和性能得到改善,拓宽了使用范围,在用量上几乎占铸造铝合金的50%。铝硅系合金可分为共晶型、亚共晶型、过共晶型和添加铜、镁、锰等复杂的共晶合金。ZL102合金为典型的二元共晶合金,共晶温度为577℃,共晶成分为12.6%Si,共晶温度下α固溶体中溶解1.6%Si,室温下溶解约0.05%Si;β相为铝溶于硅中的固溶体,其溶解度极小,因而共晶组织为α+Si两相组成。多元合金的组织中,除α和硅外,还有θ(CuAl2)、W(AlxMg5Si4)等相(见铝合金的相)。含铜的铝硅合金可热处理强化,但耐蚀性差。合金中硅相的形状对强度和塑性有显著的影响,通过变质处理(在熔体中加入钠或锑),使硅相球化,合金的组织和性能得以改善。过共晶合金中的粗大初晶硅有害于力学性能和切削性能,常加入磷,形成AlP化合物,使初晶硅细化,减少其有害影响。
2、铝铜系合金
是最早出现的工业铸造铝合金。该系合金有高的强度和热稳定性,但铸造性和耐蚀性差。铜含量一般低于铜在铝中的溶解度极限(5.85%),平衡组织中无共晶体,非平衡条件下,可能出现少量共晶体,经固溶处理,使固溶体过饱和,可获得时效强化效果。合金中加入锰、钛可使晶粒细化,能补充强化和改善耐蚀性。
3、铝镁系合金
该系合金强度高,耐蚀性最佳,密度小,有较好的气密性。铝镁二元铸造合金,镁含量高达11.5%,多元合金中的镁含量一般为5%左右。合金的组织为α+β(Mg5Al8)相组成,热处理的强化效果不明显,主要为固溶强化。β(Mg5Al8)相沿晶界呈网状析出时,抗蚀性和力学性能变坏。为防止β(Mg5Al8)相沿晶界析出,多在固溶状态下使用。合金中加入硅和锰能改善合金的流动性。
4、铝锌系合金
该系合金在铸造状态就具备淬火组织特征,不进行热处理就可获得高的强度,但合金的密度大,不适宜制作飞机零件。该合金系是在硅铝明合金的基础上加锌而成,因此亦称“锌硅铝明”合金。
铸造铝合金分类知识
(1)铝硅系合金,也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能,热胀系数小,在铸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,广泛用于结构件,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。 此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,适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主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)的铸造铝合金,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”。
在铸造条件下,该合金有淬火作用,即“自行淬火”。 不经热处理就可使用,以变质热处理后,铸件有较高的强度。经稳定化处理后,尺寸稳定,常用于制作模型、型板及设备支架等。
铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系,具有与变形铝合金相同的强化机理﹙除应变强化外﹚,他们主要的差别在于:铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。
铸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﹙通常是硅﹚,以使合金有相当的流动性,易与填充铸造时铸件的收缩缝。目前基本的合金只有以下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。
铝合金的熔炼与铸造的方法有哪些
铝合金熔炼过程介绍
装炉→熔化(加铜、锌、硅等)→扒渣→加镁、铍等→搅拌→取样→调整成分→搅拌→精炼→扒渣→转炉→精炼变质及静置→铸造。 装炉:正确的装炉方法对减少金属的烧损及缩短熔炼时间很重要。对于反射炉,炉底铺一层铝锭,放入易烧损料,再压上铝锭。熔点较低的回炉料装上层,使它最早熔化,流下将下面的易烧损料覆盖,从而减少烧损。各种炉料应均匀平坦分布。 熔化:熔化过程及熔炼速度对铝锭质量有重要影响。当炉料加热至软化下榻时应适当覆盖熔剂,熔化过程中应注意防止过热,炉料熔化液面呈水平之后,应适当搅动熔体使温度一致,同时也利于加速熔化。熔炼时间过长不仅降低炉子生产效率,而且使熔体含气量增加,因此当熔炼时间超长时应对熔体进行二次精炼。 扒渣:当炉料全部熔化到熔炼温度时即可扒渣。扒渣前应先撒入粉状熔剂(对高镁合金应撒入无钠熔剂)。扒渣应尽量彻底,因为有浮渣存在时易污染金属并增加熔体的含气量。 加镁与加铍扒渣后,即可向熔体中加入镁锭,同时应加熔剂进行覆盖。对于高镁合金,为防止镁烧损,应加入0.002%~0.02%的铍。铍可利用金属还原法从铍氟酸钠中获得,铍氟酸钠是与熔剂混合加入。 搅拌:在取样之前和调整成分之后应有足够的时间进行搅拌。搅拌要平稳,不破坏熔体表面氧化膜。 取样:熔体经充分搅拌后,应立即取样,进行炉前分析。 调整成分:当成分不符合标准要求时,应进行补料或冲淡。 熔体的转炉:成分调整后,当熔体温度符合要求时,扒出表面浮渣,即可转炉。 熔体的精炼:变质成分不同,净化变质方法也各有不同。