铝合金铸造工艺及缺陷研究

铝合金铸造工艺及缺陷研究

张平仕

新疆众和股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830013

摘要：铝合金自身具备良好的物理性能，在当前我国航空航天、汽车工业等领域生产中得到高效化利用，正在逐步取代铁、钢材利用，能有效实现工业“轻量化”生产发展目标。在目前铝合金加工铸造成型中，可以利用消失模铸技术，此项技术工艺性能突出，但是在操作中受到多项因素影响会出现气孔、针孔、力学性能不足等问题，对铝合金铸造技术高效化应用具有较大负面影响。

关键词：铝合金；铸造工艺；缺陷；措施

铝是工业领域生产中应用较多的有色金属，其整体产量较高。铝自身强度值较低、可塑性突出、密度值较小、耐腐蚀性、导热性较好。在生产切削、铸造、加工等领域中能有效利用，铝合金密度较小，通过高效化热处理以后能提升强度值，可以作为多领域生产加工结构性材料。在现代化工业生产中，铝合金实际应用范围较广，在工业化生产中，主要用于各类形状复杂且承受中等负荷的零件中，比如壳体、仪器、仪表、发动机零件、电气零件等。本文主要对铝合金铸造工艺及缺陷进行研究，旨在提升生产加工成效。

1. 铝合金主要铸造方法分析

1. 砂型铸造

砂型铸造就是基于溶液自身重力实施充分充型与凝固，此类方法在实践中要注重用于大气压环境。从铸造实践效果中能得出，此类操作方式充型效果有待提升，凝固条件相对较差，难以保障铸件质量，其稳定性较差。此类铸造方式在操作中，人们便于掌握技术应用，投资相对较少，在操作实践中，技术人员要注重做好型砂配置优化、铸型制造调控以及浇注系统规范化设计。

2. 压力铸造

在压力铸造阶段，其属于快速铸造生产方式，适量金属液受到压铸机柱塞高压作用影响，能快速转入到金属型型腔当中。在型腔内部充分充型之后能冷却凝固，最后有效成型。压力铸造操作中，基本优势主要是在于铸件自身光洁度较高，尺寸较为精准，组织致密性良好，没有过大的含气量，具备较高的应用机械性。在操作过程中无需机械加工便能用于装配应用，其最小壁厚是0.3mm，能适用于薄壁铸件大量的工业化生产。但是此类铸造方式也存有相应缺点，就是不能在结构形式复杂性较高的铝合金铸件中应用，模具设计与制造消耗周期较长，加工过程中多项操作难度偏大，实际加工成本较高。压铸件难以通过热处理技术方法进行强化控制，所以压力铸造不适用于少量铝合金铸件铸造生产^[1]。

3. 金属型铸造

和铸钢、铸铁相比，铝合金生产浇铸过程中温度不高，加上金属热传导系数与热容量要大于砂型。此类现状对全面加速金属液有效凝固以及冷却具有重要意义。还能有效控制缩孔、气孔、疏松等缺陷问题。在铸件表层能建立激冷的细晶粒组织，促使铸件自身质量以及机械性能能全面提升，促使金属应用周期有效延长。和常规的砂型铸造应用对比，此类铸造生产模式应用能全面提升生产效率，还能优化生产环境，对劳动强度合理控制。但是金属铸造在应用实践中也存有较多问题，铸型实际透气性不足，没有良好的退让性，加上实际耐热性较差。

4. 低压铸造

低压铸造是目前常用的铸造方式，主要就是金属液受到气体压力影响，其压力范围处于0.02MPa至0.06MPa范围内。在此范围中进行充型、凝固铸造生产。此类方法操作中主要是用于压力、重力铸造范围内，受到业态合金压力作用影响，针对型腔能进行有效充填。在良好的压力作用中实现结晶，最后建立铸件的工艺生产流程。其应用基本优势就是，低压铸造实际铸造利用效率较高，能生产获取较多质量较高的优质铸件。铸造中渗透的各类杂物以及气体较少，能选取砂质型芯，材料基本应用范围较广，不会过多受到技术人员个人操作影响。在操作过程中不足之处就是，由于低压铸造浇口实施方案中设计自由度受限，导致铸造产品生产受限。在相对较长的铸造周期中，其基本生产性能较差，加上靠近浇口组织结构的位置较粗，下型面机械性能发挥受限^[2]。

2. 铝合金铸造缺陷和控制措施探析

1. 粘砂

粘砂问题发生主要原因就是型砂紧密性不足，涂层强度有待提升，在振动造型、紧实过程中涂层会产生开裂问题，不同程度裂缝会粘砂。在浇注操作中，浇注速度较快、温度较高，当涂挂涂层较薄以及涂料不均匀流淌将会导致涂层实际厚度覆盖不均匀。加上操作过程中负压较大，将会导致较多金属液受到压力作用驱使将会透过涂层渗入到型砂中产生粘砂缺陷问题。针对粘砂问题进行控制，在实际操作中要注重对浇筑温度、负压度进行控制，在有效适应金属液充型基础上，确保负压度、浇注温度可以适度降低，有助于提升金属液涂层穿透能力。还要注重对涂料层基本厚度进行补充，在涂刷操作中要注重对涂层基本厚度均匀控制。比如在正常操作现状中，要注重将涂层厚度控制在0.3mm范围内最为适宜，在涂刷操作中保持良好的均匀度，选取目数相对较大的型砂。

2. 节瘤

节瘤缺陷产生的基本原因主要是由于造型操作过程中，三维振动时间不足，加上抽真空过程中负压值较低将会导致型砂密实度不能满足标准要求。加上模具涂层较薄且强度值不足，将会导致涂层容易产生破损，这样将会导致金属液以及型砂之间会产生直接接触。模样结构具备特殊性，在实际造型过程中未能充分填充型砂。此类缺陷在控制中，技术人员要注重对振动幅度、时间要素进行控制，促使型砂密实度更高。还要对注重对涂料层基本厚度进行控制，在基本造型过程中要注重对加工件是否露白情况进行分析。针对铸件结构中填砂死角位置进行合理修改，或是针对不容易填砂的死角位置进行预填砂

^[3]。

3. 涂层起泡

此类缺陷产生关键原因就是由于模样涂挂涂料操作中，受到搅拌作用影响将会产生大量未经过静置的空气。直接涂挂以及涂层干燥中，温度较高且实际干燥速度较快，将会导致涂层内部较多水分难以及时排出。在干燥环境中，湿度值较高，在涂层内外湿度梯度较大的环境中进行干燥。将会导致涂层中较多水分快速蒸发，将会诱发起泡问题，在模样中含有较多水分，在涂挂之前没有充分干燥便直接涂挂涂料。针对此类问题控制，正常情况下模样涂挂控制在2至3次，对每次涂挂时间间隔进行控制。对涂料层干燥速度以及干燥温度进行控制，在干燥初期阶段速度不能过快、温度不能太高。还要注重对涂层周边湿度进行控制，促使涂层能在较低湿度梯度差环境中有效干燥。

4. 砂眼

砂眼缺陷产生重要原因就是由于杯口浇筑与直浇道连接不合理，其中用于封闭的薄膜上面的保护砂受到负压作用影响将会吸收较多金属液转入到铸型当中。涂料实际强度值不足，在型砂充填、模样放置、三维振动操作中将会出现破坏、开裂等问题。其中浇口杯中含有较多尘土、浮砂等杂物。在实际浇筑过程中将会随着金属液进入到型腔当中。在实际浇筑中，浇口嘴与浇口杯距离较远，金属液对浇口杯会产生较为严重的冲刷作用，致使浇口杯中砂子实际脱落铸型，真空度较高，实际浇筑速度偏快。在控制过程中，要注重对浇口杯内部型砂紧实度进行控制，不会产生较多杂物。在操作中，要确保直浇道顶部没有较多型砂进入。对直浇道以及浇口杯合理衔接，不能产生较大缝隙问题，浇注中严格依照科学化浇注方法操作^[4]。

结语：

在机械工业发展中铸造是重要工艺技术，在铸造中要注重提升铸件操作合格率，提升铸件修复率。在铝合金铸造中要注重对缺陷原因合理分析，拟定制造控制措施，提高铸造操作成效，提升机械化生产效率。

参考文献：

[1]郭洪民,马腾飞,孙铁秩, 等.铝合金流变铸造中的双层膜缺陷[J].精密成形工程,2020,12(3):104-112.

[2]李胜君,姜丽,刘宁, 等.铝合金拐臂盒件铸造工艺优化[J].中国铸造装备与技术,2020,55(1):58-60.

[3]李志强,杨启杰.5083铝合金精密铸造工艺研究[J].轻合金加工技术,2019,47(7):25-28.

[4]耿大凤,汤於瑞.关于铸造铝合金金相制备与相关技巧的探究[J].活力,2019(22):162.