鑄鋁件工藝技術(shù)及其應(yīng)力包括哪幾種
鑄鋁件除含有游離硅之外,還有金屬之間的多種化合物以及其他夾雜物。且由于鑄鋁件組織疏松,因此有可能存在化學(xué)成分偏析不均勻等現(xiàn)象,同時(shí)在澆鑄后冷卻時(shí)未加工的面會(huì)形成致密的氧化膜。堿蝕時(shí)間短, 有可能不能徹底除盡,且由于堿蝕時(shí)鑄鋁的溶解速度比較快,堿蝕后往往會(huì)由此而造成鑄鋁件的過腐蝕,從而引起公差尺寸的變化,甚至?xí)斐僧a(chǎn)品報(bào)廢。這一情況的存在,可采取改變堿蝕程序來解決,即鑄造成型后先進(jìn)行堿蝕處理。按此工藝程序操作既可預(yù)防因堿蝕而引起制件報(bào)廢等問題的發(fā)生,又有利氧化后的表面質(zhì)量。采取上述堿蝕方法可避免制件被過腐蝕,堿蝕后還可利用1:1的鹽酸進(jìn)行2~3s的快速出光,代替毒性較大的氫氟酸,既有利環(huán)境保護(hù),改善勞動(dòng)條件,又可降低生產(chǎn)成本。
鑄鋁件工藝品熔煉原則:
鋁合金熔煉的裝料順序?qū)ΡWC快速熔化、減少元素?zé)龘p、提高熔爐的生產(chǎn)率有很大關(guān)系。其原則是:當(dāng)用鋁徒和中間合金進(jìn)行熔化時(shí),首先裝入鋁,然后加入中間合金。當(dāng)熔爐的容量足以同時(shí)裝入幾種爐料時(shí),則應(yīng)首先一起裝入熔點(diǎn)相近的成份。當(dāng)用預(yù)制合金綻進(jìn)行熔煉時(shí),首先裝入預(yù)制合金鏈,然后補(bǔ)加所需數(shù)量的鋁和中間合金。當(dāng)爐料由囚爐料和鋁統(tǒng)組成時(shí),首先熔化爐料中最多的那一部分。容易燒損和低熔點(diǎn)的爐料,如鎂和鋅,應(yīng)在最后加入。在連續(xù)熔化時(shí),坩堝內(nèi)應(yīng)剩余一部分鋁液,以加速下一爐的熔化。采用覆蓋熔劑時(shí),應(yīng)在爐料開始熔化時(shí)就加入熔劑。鑄鋁件工藝品是由鑄鋁件等材料加工制作而成的工藝品,鋁合金的熔點(diǎn)在550-630℃之間,澆注溫度通常為650-750℃隨著溫度的不斷升高,鋁合金的吸氣及金屬的氧化也不斷增加,因此在熔煉過程中金屬液溫度最好不超過800℃,同時(shí)要避免經(jīng)常攪動(dòng),從而減少金屬液的氧化。
鑄鋁件在鑄造形成過程中,容易產(chǎn)生內(nèi)部疏松、縮孔、氣孔等缺陷,這些含有缺陷的鑄件在經(jīng)過機(jī)加工后,表面致密層部件被去掉而使內(nèi)部的組織缺陷暴露出來。對(duì)有密封要求的汽車鑄鋁件,如氣缸體、氣缸蓋、進(jìn)氣歧管、制動(dòng)閥體等,在進(jìn)行耐壓密封試驗(yàn)時(shí),缺陷微孔的存在將導(dǎo)致密封介質(zhì)的滲漏造成大量廢品,且這些缺陷往往機(jī)加工后經(jīng)試壓才能發(fā)現(xiàn),從而造成工時(shí)、原材料和能源的嚴(yán)重浪。為了解決汽車鑄鋁件廢品率高的問題,挽救因上述缺陷可能報(bào)廢的鑄件,生產(chǎn)中要采取一定的處理措施,目前使用最普遍的技術(shù)是浸滲處理,即堵漏。所謂“浸滲”,就是在一定條件下把浸滲劑滲透到鑄鋁件的微孔隙中,經(jīng)過固化后使?jié)B入孔隙中的填料與鑄件孔隙內(nèi)壁連成一體,堵住微孔,使零件能滿足加壓、防滲及防漏等條件的工藝技術(shù)。 以其良好的力學(xué)性能和優(yōu)良的鑄造性能,在工業(yè)中被廣泛使用,是汽車、造船、航空航天及其他制造業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。
鑄鋁件浸滲方法:
浸滲處理方法是根據(jù)鑄件缺陷性質(zhì)、分布狀況、鑄件工作條件、結(jié)構(gòu)尺寸及浸滲劑的類型等具體情況決定的。浸滲處理方法分為局部浸滲和整體浸滲兩大類。局部浸滲方法有刷涂法、注射法、浸涂法及局部加壓浸滲法,它適用于已知泄漏部位的鑄件。此法工藝簡(jiǎn)單、操作方便、浸滲劑消耗少,多用于大型鑄件或單件生產(chǎn)的鑄件。整體浸滲方法有常壓浸滲、加壓浸滲、真空浸滲及真空加壓浸滲,多用于大批量生產(chǎn)的中小鑄件。鑄鋁件中的鑄造缺陷,可能呈貫通式,或表面缺陷或隱蔽缺陷影響鑄件強(qiáng)度,只能通過無損檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn),尚無法修復(fù),浸滲處理僅對(duì)前兩類缺陷有效。
鑄鋁件鑄造應(yīng)力包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力及收縮應(yīng)力三種。各種應(yīng)力產(chǎn)生的原因不盡相同。
1、收縮應(yīng)力。鑄鋁件收縮時(shí)受到鑄型、型芯的阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力所致。這種應(yīng)力是暫時(shí)的,鑄鋁件開箱是會(huì)自動(dòng)消失。但開箱時(shí)間不當(dāng),則常常會(huì)造成熱裂紋,特別是金屬型澆注的鋁合金往往在這種應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生熱裂紋。鑄鋁合金件中的殘留應(yīng)力降低了合金的力學(xué)性能,影響鑄件的加工精度。鑄鋁件中的殘留應(yīng)力可通過退火處理消除。合金因?qū)嵝院?,冷卻過程中無相變,只要鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,鑄鋁件的殘留應(yīng)力一般較小。
2、吸氣性。鋁合金易吸收氣體,是鑄造鋁合金的主要特性。液態(tài)鋁及鋁合金的組分與爐料、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物及鑄型等所含水分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣被鋁液體吸收所致。鋁合金熔液溫度越高,吸收的氫也越多;在700℃時(shí),每100g鋁中氫的溶解度為0.5~0.9,溫度升高到850℃時(shí),氫的溶解度增加2~3倍。當(dāng)含堿金屬雜質(zhì)時(shí),氫在鋁液中的溶解度顯著增加。
最大的優(yōu)點(diǎn)就是模具可以反復(fù)使用,而不是每一個(gè)鑄件鑄造前先造型。
鑄鋁件除熔煉時(shí)吸氣外,在澆入鑄型時(shí)也會(huì)產(chǎn)生吸氣,進(jìn)入鑄型內(nèi)的液態(tài)金屬隨溫度下降,氣體的溶解度下降,析出多余的氣體,有一部分逸不出的氣體留在鑄件內(nèi)形成氣孔,這就是通常稱的“針孔”。氣體有時(shí)會(huì)與縮孔結(jié)合在一起,鋁液中析出的氣體留在縮孔內(nèi)。若氣泡受熱產(chǎn)生的壓力很大,則氣孔表面光滑,孔的周圍有一圈光亮層;若氣泡產(chǎn)生的壓力小,則孔內(nèi)表面多皺紋,看上去如“蒼蠅腳”,仔細(xì)觀察又具有縮孔的特征。鑄鋁件鑄鋁合金液中含氫量越高,鑄件中產(chǎn)生的針孔也越多。鑄鋁件中針孔不僅降低了鑄件的氣密性、耐蝕性,還降低了合金的力學(xué)性能。要獲得無氣孔或少氣孔的鑄鋁件,關(guān)鍵在于熔煉條件。若熔煉時(shí)添加覆蓋劑保護(hù),合金的吸氣量大為減少。對(duì)鋁熔液作精煉處理,可有效控制鋁液中的含氫量。
鑄鋁件的成本低、工藝性好、重熔再生節(jié)省資源和能源所以這種材料的應(yīng)用和發(fā)展持久不衰。如研究開發(fā)沖天爐-電爐雙聯(lián)熔煉工藝及裝備廣泛采用先進(jìn)的鐵液脫硫、過濾技術(shù)薄壁高強(qiáng)度的鑄鐵件制造技術(shù)鑄鐵復(fù)合材料制造技術(shù)鑄鐵件表面或局部強(qiáng)化技術(shù)等溫洋火球墨鑄鐵成套技術(shù)采用金屬型鑄造及金屬型覆砂鑄造、連續(xù)鑄造等特種工藝及裝備等。鑄鋁件鑄造輕合金由于具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等一系列優(yōu)良特性將更廣泛地應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械等各行業(yè)。特別是在汽車工業(yè)中為降低油耗提高能源利用率用鋁、鎳合金鑄件代替鋼、鐵鑄件是長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)。其中著重解決無污染、高效、操作簡(jiǎn)便的精煉技術(shù)變質(zhì)技術(shù)晶粒細(xì)化技術(shù)及爐前快速檢測(cè)技術(shù),為進(jìn)一步提高材料性能、最大限度發(fā)揮材料的潛能可開發(fā)優(yōu)質(zhì)鋁合金材料特別是鋁基復(fù)合材料以滿足不同工況的性能要求加強(qiáng)簇合金熔煉工藝的研究續(xù)合金壓鑄與擠壓鑄造工藝及相關(guān)技術(shù)的開發(fā)研究完善鐵合金熔煉設(shè)備及相關(guān)技術(shù)和工藝的開發(fā)研究。
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