铝合金熔炼与铸造简介

铸造铝合金的熔炼（二）

铸造铝合金的熔炼(二)

一、非吸附精炼

依靠其它物理作用的精炼方法，统称为非吸附精炼，其特点是同时对全部铝液起精炼作用。

（一）真空精炼

真空精炼是将铝液置于真空室内，在一定的温度下静置一段时间，铝液中的氢或因温度下降引起溶解度下降，或因含氢量超过溶解度，氢自动从铝液中呈气泡排出并带走氧化夹杂，达到净化铝液的目的。真空精炼具有下列有点：

⑴针孔等级明显改善，合金的力学性能普遍提高10％左右；

⑵精炼时不会破坏钠、锶对Al-Si共晶合金的变质作用，可以在变质的同时进行精炼，既能防止变质处理的二次吸气，又能提高生产率；

⑶可以代替高压中铸造，同样获得致密的铸件。

由于铝液表面的一层致密的Al2O3会阻滞氢气泡逸出液面，精炼时通常要在铝液表面撒一层溶剂，便于通过氢气泡，溶解Al2O3，提高净化效果。此时可明显看到铝液表面冒泡。

真空精炼的缺点是精炼后铝液温度下降，铝熔池深度过大时，净化效果受影响。

（二）超声波处理

超声波处理的原理是向铝液中通入弹性波时，会在铝液内部生成“空穴”现象，破坏了铝液的连续性，形成无数显微空穴，氢原子便渗入这些空穴中，形成长大气泡上浮，并带出氧化夹杂，达到净化目的。

二、净化效果检测方法

（一）炉前检测

炉前检测是控制熔炼工艺，保证铸件质量的重要手段，尤其在采用大容量熔炉进行大批量生产时，更为重要。炉前检测的项目主要是含气量和氧化夹杂含量。目前检测的方法很多，应用较普遍的有下列几种：

1.含气量检测

1.1 常压凝固试样

常压凝固试样的尺寸通常为Φ（40～50）㎜×（20～30）㎜，铸型可用干砂型、耐火砖型、石墨型等。将铸型预热到200℃以上，浇入待测的铝液。凝固前用干净铁皮刮去表面氧化膜，观察凝固过程中试样表面形貌的变化。含气量多时，会有小气泡冒出。比较精炼前后凝固试样表面情况，有无气泡冒出，即可判断净化效果。一旦冒泡，说明净化效果差，需重新精炼。

铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理

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熔炼温度愈高，合金化程度愈完全，但熔体氧化、吸氢倾向愈大，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。通常，铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上50～100℃的范围内。从图1的Al-Cu相图可知，Al-5%Cu的液相线温度大致为660～670℃，因此，它的熔炼温度应定在710（720）℃～760（770）℃之间。浇注温度为730℃左右。

图1 铝铜二元状态图

2．熔炼时间

熔炼时间是指从装炉升温开始到熔体出炉为止，炉料以固态和液态形式停留于熔炉中的总时间。熔炼时间越长，则熔炉生产率越低，炉料氧化吸气程度愈严重，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。精炼后的熔体，在炉中停留愈久，则熔体重新污染，成分发生变化，变形处理失效

的可能性愈大。因此，作为一条总的原则，在保证完成一系列的工艺操作所必需的时间的前提下，应尽量缩短熔炼时间。

3．合金化元素的加入方式

与铝相比，铜的比重大，熔点虽高（1083℃），但在铝中的溶解度大，溶解热也很大，无需将预热即可溶解，因此，可以以纯金属板的形式在主要炉料熔化后直接加入熔体中，亦可与纯铝一同加入。

4． 要注意覆盖

众所周知，铝在高温熔融状态，极易形成Al2O3氧化膜，因此要对铝熔体进行保护。就铝铜合金而言，所用的覆盖剂为：40%KCl+40%NaCl+20%冰晶石（Na3AlF6）的粉状物。它的比重约为2.3g/cm3，熔点约670℃，这种覆盖剂不仅能防止熔体氧化和吸氢，同时还具有排氢效果。这是因为它的熔点比熔体温度低，比重比熔体小，还具有良好的润湿性能，在熔体表面能够形成一层连续的液体覆盖膜，将熔体和炉料隔开，且具有一定的精炼能力，因而，这种覆盖剂具有良好的覆盖、分离、精炼的综合工艺性能。加入量一般为熔体质量的2～5%。

5. 要注意扒渣

当炉料全部熔化后，在熔体表面会形成一层有溶剂、金属氧化物和其它非金属夹杂物所组成的熔渣。在进行浇注之前，必须将这层渣除掉。其目的是：（1）防止熔体夹渣；（2）减少熔体吸气机会（因为熔渣是水蒸气的良好载体）；（3）加强传热。扒渣时，工具要干净，要预热；操作要平稳不起波浪。

铸造铝合⾦的熔炼⼯艺

铝合⾦⽐纯铝的优势与应⽤

铝合⾦⽐纯铝具有更好的物理⼒学性能：易加⼯、耐久性⾼、适⽤范围⼴、装饰效果好、花⾊丰富。它的材料特性是轻、容易加⼯。成本低，⽽且使⽤⼀种加⼯⼯艺可以⼤量⽣产同样的零部件，这也是他的特点之⼀。⽽铝合⾦在承受了⼀定的⼒量后，会慢慢变形再损坏。还有就是铝合⾦容易加⼯和具有⾼度的散热性特别是车辆引擎部分特别适合使⽤铝合⾦材料。这⾥⼏乎完全是铝合⾦的⼀家天下。此外，铝合⾦的加⼯⼯艺多种多样。通⽤性

较强。

各种合⾦的性能⽐较S 锌合⾦：压铸性能好，铸件表明光滑，尺⼨精度⾼。浇注温度低，模具寿命长。⼒学性能也较⾼，特别是抗压和耐磨性好。能很好的接受表⾯处理，如电镀，喷涂，喷漆。但易⽼化，⼯作范围窄。温度低于0度，冲击韧性急剧降低。温度升⾼，⼒学性能下降，且易发⽣蠕变。另外密度⼤，航空，电⼦，仪表很少采⽤。尺⼨变化也是锌合⾦铸件的重要问题。S 铝合⾦：铝合⾦很多⽅⾯特别是使⽤性能⽅⾯⽐锌合⾦优越。压铸性能良好，密度⼩，⽐强度⼤，⾼温⼒学性能好，低温下⼯作时，同样保证良好的⼒学性能（尤其是韧性）。铝表⾯有⼀层与铝结合的很牢很致密的氧化膜，故耐蚀性好。但是氧化膜能被氯离⼦，碱离⼦破坏，故在碱中，碳酸盐，盐酸及卤化物中很快腐蚀。导电性与导热性好并且具有良好的切削性能。但是铝合⾦有相当⼤的体收缩率，易在最后凝固处⽣成较⼤的缩孔。另外，铝硅系合⾦还易粘模

镁合⾦：密度⼩，⼒学性能好。熔点低，凝固快，凝固收缩⼩，不腐蚀钢质模具。⽐强度⾼于铝合⾦，但是屈服强度低于铝合⾦，承受载荷的能⼒稍差。有良好的刚度和减震性，在承受冲击时，能吸收较⼤的冲击能量，可作产品外壳可减少噪声传递。镁合⾦压铸时易产⽣缩松和热裂。在低温下仍有良好的⼒学性能，可制造低温零件。抗蚀性较低，故通常进⾏表⾯氧化处理和涂漆保护。具有优良的脱模性能，与铁亲和⼒⼩，即使采⽤较⼩的出模⾓度也不会产⽣粘模现象。模具寿命⽐铝合⾦长，⽐铝合⾦⾼4~5倍，并且成分和尺⼨稳定性也好，同时具有良好的切削加⼯性。具有较⾼的氧化活性，易氧化，严重时导致燃烧。（加铍，700度以下不燃烧）。表１，铸造铝合⾦的主要化学成分

第1篇

摘要：铝合金因其具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。铝合金铸造是将熔融的铝合金液注入铸模中，经过凝固、冷却和脱模等过程，最终获得具有一定形状和尺寸的铝合金铸件。本文介绍了铝合金铸造工艺的基本原理、分类、特点以及在实际应用中的注意事项。

一、铝合金铸造工艺的基本原理

铝合金铸造工艺是将熔融的铝合金液注入铸模中，使其在铸模内冷却、凝固、结晶，最终形成具有一定形状和尺寸的铝合金铸件。其基本原理如下：

1. 熔融：将铝合金原料在熔炉中加热至熔点，使其熔化成液态。

2. 注入：将熔融的铝合金液通过注管注入铸模中。

3. 冷却：铸模内的铝合金液在冷却介质（如水、空气等）的作用下逐渐凝固。

4. 结晶：凝固过程中，铝合金液中的溶质和杂质逐渐析出，形成晶体。

5. 脱模：铸件凝固、冷却至室温后，从铸模中取出。

6. 后处理：对铸件进行清理、去毛刺、热处理等工序，以提高其性能。

二、铝合金铸造工艺的分类

1. 按照铸模材料分类：

（1）金属模铸造：铸模由金属制成，如铸铁、钢等。

（2）非金属模铸造：铸模由非金属材料制成，如石墨、砂等。

2. 按照冷却方式分类：

（1）水冷铸造：铸模表面涂有水冷材料，冷却速度快。

（2）风冷铸造：铸模表面涂有风冷材料，冷却速度较慢。

3. 按照铸件结构分类：

（1）砂型铸造：适用于形状复杂、尺寸较大的铸件。

（2）金属型铸造：适用于形状简单、尺寸较小的铸件。

（3）压铸：适用于形状复杂、尺寸精度要求高的铸件。 三、铝合金铸造工艺的特点

1. 生产效率高：铝合金铸造工艺可实现大批量生产，提高生产效率。

2. 成本低：铝合金铸造工艺设备简单，操作方便，生产成本低。

3. 适用范围广：铝合金铸造工艺可适用于各种形状、尺寸和性能要求的铸件。

4. 节能环保：铝合金铸造工艺在生产和应用过程中，具有较好的节能环保性能。

四、铝合金铸造工艺在实际应用中的注意事项