?鋁合金鑄造加工是一種將鋁合金材料熔化后，注入特定的鑄型型腔中，經(jīng)過冷卻凝固，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的鋁合金鑄件的制造工藝。它是現(xiàn)代金屬加工領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，用于生產(chǎn)各種機(jī)械零件、汽車零部件、航空航天部件以及建筑和裝飾構(gòu)件等。
成分檢驗(yàn)：
鋁合金鑄造的原料主要是鋁錠以及各種合金元素添加物。在投入鑄造前，必須對(duì)原材料的成分進(jìn)行精確檢驗(yàn)。例如，對(duì)于常見的鋁 - 硅合金（如 ZL101），硅的含量應(yīng)在 6.5% - 7.5% 之間。使用光譜分析儀等設(shè)備，確保合金元素的含量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，任何偏差都可能影響鑄件的力學(xué)性能、耐腐蝕性等。
還要檢查原材料中的雜質(zhì)含量。像鐵、鈉等雜質(zhì)元素對(duì)鋁合金性能有不良影響。例如，過多的鐵會(huì)降低鋁合金的韌性和耐腐蝕性，其含量一般要控制在較低水平，如在某些鋁合金中，鐵含量應(yīng)低于 0.6%。
原料預(yù)處理：
對(duì)鋁錠和合金元素添加物進(jìn)行清潔處理，去除表面的油污、氧化膜和灰塵等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)如果進(jìn)入熔液，可能會(huì)導(dǎo)致氣孔、夾雜等缺陷。例如，可以采用機(jī)械打磨或化學(xué)清洗的方法來處理原材料。對(duì)于鋁錠表面的氧化膜，可以用堿洗的方式去除，然后用清水沖洗干凈，確保原材料表面純凈。
熔煉過程質(zhì)量保障
熔爐選擇與維護(hù)：
根據(jù)鋁合金鑄造的規(guī)模和要求選擇合適的熔爐。例如，對(duì)于中小批量生產(chǎn)，電阻爐是一種常用的選擇；對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)，燃?xì)鉅t或感應(yīng)電爐效率更高。無論哪種熔爐，都要定期維護(hù)。檢查爐襯的完整性，爐襯損壞可能導(dǎo)致熱量散失、金屬液泄漏等問題。同時(shí)，要確保熔爐的加熱系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等正常工作。
熔煉溫度與時(shí)間控制：
不同鋁合金有不同的熔點(diǎn)和最佳熔煉溫度范圍。例如，鋁 - 硅合金熔點(diǎn)在 577℃ - 630℃之間，實(shí)際熔煉溫度一般控制在 700℃ - 750℃。溫度過高會(huì)導(dǎo)致合金液吸氣（吸收氫氣等）、氧化加劇，產(chǎn)生氣孔和夾雜物；溫度過低則合金元素不能充分熔解，影響合金成分均勻性。熔煉時(shí)間也需要合理控制，過長的熔煉時(shí)間會(huì)增加金屬液與空氣接觸時(shí)間，導(dǎo)致吸氣和氧化，同時(shí)浪費(fèi)能源。
精煉與除氣處理：
鋁合金在熔煉過程中容易吸收氣體，主要是氫氣。可以采用多種除氣方法，如吹氣精煉法。使用惰性氣體（如氬氣或氮?dú)猓┩ㄟ^旋轉(zhuǎn)噴頭或多孔塞吹入合金液中，氣泡在上升過程中會(huì)吸附氫氣并帶出液面。同時(shí)，添加精煉劑也很重要，精煉劑可以去除合金液中的氧化物和夾雜物。例如，使用六氯乙烷等精煉劑，它在高溫下分解產(chǎn)生的氣體能夠吸附夾雜物，使夾雜物上浮到液面被去除。
造型與制芯環(huán)節(jié)質(zhì)量控制
造型材料選擇：
鋁合金鑄造常用的造型材料有砂型、金屬型和熔模鑄造用的陶瓷型等。對(duì)于砂型鑄造，要根據(jù)鑄件的要求選擇合適的型砂。例如，對(duì)于高精度、復(fù)雜形狀的鑄件，可選用樹脂砂。樹脂砂具有較高的強(qiáng)度、良好的潰散性和尺寸精度，能夠很好地復(fù)制模具形狀，并且在鑄件凝固后容易清理。要確保型砂的透氣性、強(qiáng)度和耐火性等性能符合鑄造要求。透氣性差會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔，強(qiáng)度不足會(huì)使砂型在澆注過程中損壞，耐火性不夠則可能造成鑄件表面粘砂。
造型工藝控制：
在造型過程中，嚴(yán)格控制砂型的緊實(shí)度。緊實(shí)度過高會(huì)降低砂型透氣性，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔；緊實(shí)度過低則砂型強(qiáng)度不夠，可能在澆注時(shí)被沖垮。例如，手工造型時(shí)，通過控制舂砂的力度和次數(shù)來調(diào)節(jié)緊實(shí)度；機(jī)器造型時(shí)，調(diào)整好造型機(jī)的參數(shù)，確保砂型的緊實(shí)度均勻一致。同時(shí)，注意砂型的分型面設(shè)計(jì)和脫模方式，避免在脫模過程中損壞砂型。
制芯工藝控制：
芯子用于形成鑄件的內(nèi)腔，其質(zhì)量直接影響鑄件內(nèi)部質(zhì)量。制芯材料和工藝與造型類似，但芯子要求更高的強(qiáng)度、透氣性和退讓性。退讓性是指芯子在鑄件凝固收縮時(shí)能夠適當(dāng)變形，避免阻礙鑄件收縮而產(chǎn)生裂紋。例如，對(duì)于一些細(xì)長的芯子，可以采用中空結(jié)構(gòu)或添加退讓性材料來提高退讓性。制芯后要對(duì)芯子進(jìn)行烘干處理，去除水分，提高芯子的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
澆注過程質(zhì)量把關(guān)
澆注溫度控制：
澆注溫度對(duì)鋁合金鑄件質(zhì)量至關(guān)重要。澆注溫度過高，合金液流動(dòng)性好，但會(huì)增加縮孔、縮松等缺陷的產(chǎn)生幾率，同時(shí)使鑄件的晶粒粗大，影響力學(xué)性能；澆注溫度過低，合金液流動(dòng)性差，可能出現(xiàn)澆不足、冷隔等缺陷。對(duì)于不同形狀和尺寸的鑄件，澆注溫度要根據(jù)鑄件的形狀、尺寸和壁厚等因素來確定。例如，對(duì)于薄壁鋁合金鑄件，澆注溫度要相對(duì)高一些，以確保合金液能夠充滿型腔；對(duì)于厚壁鑄件，澆注溫度可以適當(dāng)降低，防止產(chǎn)生過多的縮孔。
澆注速度控制：
澆注速度要適中。澆注速度過快，合金液對(duì)砂型的沖擊力大，容易造成砂型損壞、沖砂等缺陷，同時(shí)會(huì)使合金液卷入氣體，產(chǎn)生氣孔；澆注速度過慢，合金液可能在澆注過程中冷卻凝固，出現(xiàn)澆不足或冷隔現(xiàn)象。根據(jù)鑄件的大小和復(fù)雜程度來調(diào)整澆注速度。例如，對(duì)于大型、簡單形狀的鑄件，澆注速度可以稍快一些；對(duì)于復(fù)雜形狀的鑄件，澆注速度要適當(dāng)放慢，使合金液能夠平穩(wěn)地充滿型腔。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
澆注系統(tǒng)包括澆口、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道等部分，其設(shè)計(jì)要合理。作用是引導(dǎo)合金液平穩(wěn)、均勻地進(jìn)入型腔。澆口的位置要選擇在有利于合金液流動(dòng)和排氣的地方，一般位于鑄件的最高處或壁厚較大的部位。直澆道的高度和直徑要根據(jù)鑄件的高度和重量來確定，橫澆道和內(nèi)澆道的尺寸和形狀要能夠控制合金液的流速和流向。例如，采用開放式澆注系統(tǒng)可以使合金液平穩(wěn)地流入型腔，避免產(chǎn)生飛濺和渦流。
鑄件后處理質(zhì)量保證
清理工藝控制：
鑄件凝固后，首先要進(jìn)行清理，去除鑄件表面的粘砂、澆冒口和芯子等。清理方法有機(jī)械清理（如拋丸、噴砂）和化學(xué)清理（如堿洗）等。拋丸清理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋射到鑄件表面，去除粘砂和氧化皮。在拋丸過程中，要注意彈丸的大小、速度和拋射角度等參數(shù)。彈丸過小，清理效果不佳；彈丸過大，可能會(huì)損傷鑄件表面。噴砂清理適用于清理形狀復(fù)雜的鑄件，其原理與拋丸類似，但使用的是砂粒作為噴射介質(zhì)。堿洗清理主要用于去除鑄件內(nèi)部的芯子和一些難以用機(jī)械方法清理的粘砂，要控制堿液的濃度、溫度和洗堿時(shí)間，避免鑄件過度腐蝕。
熱處理工藝控制：
根據(jù)鋁合金鑄件的性能要求，可能需要進(jìn)行熱處理。熱處理可以改善鑄件的力學(xué)性能、消除內(nèi)應(yīng)力等。例如，對(duì)于一些鋁合金鑄件，進(jìn)行時(shí)效熱處理可以提高其強(qiáng)度和硬度。在熱處理過程中，要嚴(yán)格控制加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長，可能會(huì)導(dǎo)致鑄件過燒或變形；冷卻速度過快，可能會(huì)產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，要選擇合適的熱處理設(shè)備，確保溫度均勻性和工藝的可重復(fù)性。
質(zhì)量檢測與修補(bǔ)：
對(duì)鋁合金鑄件要進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測。檢測內(nèi)容包括外觀檢查（查看是否有氣孔、縮孔、裂紋、砂眼等缺陷）、尺寸精度檢測（使用量具測量鑄件的尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求）、力學(xué)性能檢測（如拉伸試驗(yàn)、硬度測試等）和內(nèi)部質(zhì)量檢測（如采用 X 光探傷、超聲波探傷檢查鑄件內(nèi)部的缺陷）。對(duì)于檢測出的小缺陷，可以采用修補(bǔ)的方法進(jìn)行處理。例如，對(duì)于表面氣孔和砂眼，可以采用補(bǔ)焊、浸滲等方法修復(fù)；對(duì)于尺寸偏差較小的鑄件，可以通過機(jī)械加工進(jìn)行修正。