鋁鑄件，六大工藝性能。

鑄件的工藝性能，通常被理解為在充滿鑄型、結(jié)晶和冷卻過程中表現(xiàn)突出的那些性能的綜合。流動(dòng)，收縮，氣密，鑄造應(yīng)力，吸氣性能。鋁的這些特性依賴于合金的成分，但也與鑄造、合金加熱溫度、鑄型復(fù)雜、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等因素有關(guān)。

一是流動(dòng)性。

流暢性是指液體合金充填鑄造的能力。流動(dòng)度決定了該合金能否鑄造復(fù)雜鑄件。其流動(dòng)性較好，為鋁合金硬質(zhì)合金。

對(duì)流動(dòng)性有很多影響因素，主要是成分、溫度以及合金液中存在金屬氧化物、金屬化合物和其它污染物的固相顆粒，但根本因素卻是澆注溫度和澆注壓力(也稱為澆注壓頭)的高低。

在實(shí)際生產(chǎn)中，在確定了合金類型后，除了加強(qiáng)熔煉(精煉和除渣)工藝外，還必須改善鑄型工藝性(砂模透氣性、金屬模的排氣和溫度)，并在不影響鑄件質(zhì)量的前提下提高澆注溫度，以保證合金的流動(dòng)性。

2.收縮能力。

收縮是鑄造鋁合金的一大特點(diǎn)。一般說來，合金由液體澆注到凝固，直至室溫，共分三個(gè)階段，即液態(tài)收縮、凝固收縮、凝固收縮。鋁合金收縮性能對(duì)鑄件質(zhì)量有決定性的影響，可影響縮孔大小、收縮應(yīng)力、裂紋形成、尺寸變化。在實(shí)際生產(chǎn)中，鑄件收縮通常又分為體收縮和線收縮，通常用線收縮來測(cè)量合金的收縮能力。

通常用百分?jǐn)?shù)表示的鋁合金的收縮尺寸，叫做收縮率。

(1)體收縮包括液體收縮和凝固收縮。

鑄液從澆鑄到凝固，在鑄件后凝固處出現(xiàn)宏觀或微觀收縮，宏觀縮孔是肉眼可見的縮孔，分為集中縮孔和分散縮孔。集中式縮孔孔徑大且集中分布在頂部或截面厚的熱節(jié)處。分散縮孔形貌分散而細(xì)小，大多分布在軸心和熱節(jié)部位。肉眼很難看到縮孔，大部分的顯微縮孔分布在樹枝晶界下或枝晶之間。

縮孔縮徑是鑄件的主要缺陷之一，其原因?yàn)榭s徑大于縮徑。研究發(fā)現(xiàn)，鑄造鋁合金的縮孔范圍越小，越容易形成集中縮孔，更寬的縮孔范圍更容易形成分散性縮孔，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須使鑄造鋁合金遵循連續(xù)縮孔的原則，即在鑄件從鑄件冒口到連續(xù)縮孔的過程中，縮孔和縮孔集中在鑄件外冒口。對(duì)于容易產(chǎn)生散度的鋁合金鑄件，冒口設(shè)置數(shù)大于集中縮孔，并在易產(chǎn)生散度的部位設(shè)置冷鐵，增加局部冷卻速度，使之同時(shí)或迅速地冷卻。

線縮口尺寸的大小對(duì)鑄件質(zhì)量有著直接的影響。線縮率越大，鋁鑄件的裂紋傾向和應(yīng)力越大，冷卻后鑄件尺寸和形狀的變化也越大。

對(duì)不同類型的鑄造鋁合金，即使同一種合金，其收縮率也不一樣，而且同一種鑄造鋁合金的長(zhǎng)、寬、高收縮率也不一樣。應(yīng)該視情況而定。

3.熱分解。

鋁合金鑄件的熱裂主要是由于鑄件收縮應(yīng)力超過金屬晶粒之間的結(jié)合力所致，從裂紋斷口可以看到，裂紋處金屬往往被氧化，失去金屬光澤。裂縫沿晶界延伸，呈鋸齒狀，表面較寬，內(nèi)部較窄，有的可穿透鑄件的端面。

由于鑄造鋁合金鑄件在凝固過程中完全結(jié)晶時(shí)，結(jié)晶溫度與凝固溫度差越大，則合金收縮率越大，熱裂紋傾向也越大，即使同一種合金在鑄型阻力、鑄件結(jié)構(gòu)、澆注工藝等方面也會(huì)產(chǎn)生不同的熱裂紋傾向。在生產(chǎn)上經(jīng)常采取退讓式鑄造，或改進(jìn)鑄鋁合金的澆注系統(tǒng)等措施，以避免鋁鑄件出現(xiàn)裂紋。鋁鑄件熱裂紋的檢測(cè)通常采用熱裂環(huán)法。

四、密封。

鑄造鋁合金密封性是指腔體在高壓氣體或液體的作用下，鋁鑄件不滲漏程度，氣密性實(shí)質(zhì)上反映了鑄件內(nèi)部組織的致密、純凈程度。

鑄鋁氣密性與合金性能有關(guān)，合金凝固范圍越小，容易產(chǎn)生疏松傾向，同時(shí)析出氣孔越小，合金的氣密性越好。相同的鑄鋁合金密封性的優(yōu)劣，還與鑄造工藝有關(guān)，如降低澆注溫度、放置冷鐵加快冷卻速度、壓力下凝固結(jié)晶等，都可以使鋁鑄件的氣密性得到改善。還可以用浸滲法堵住泄漏孔，以提高鑄件氣密性。

五是鑄造應(yīng)力。

鑄件應(yīng)力有熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力三種。不同的應(yīng)力產(chǎn)生原因是不同的。

(1)熱應(yīng)力是由鑄件在不同幾何形狀相交處的截面厚薄不均和冷卻不均勻所致。薄壁處產(chǎn)生壓應(yīng)力，造成鑄件殘余應(yīng)力。

相變應(yīng)力相變應(yīng)力是一些鑄鋁合金在后冷工藝中發(fā)生的相變應(yīng)力，它會(huì)引起體積尺寸的變化。鋁鑄件的主要原因是壁厚不均勻，不同時(shí)間內(nèi)不同部位的相變。

(3)收縮應(yīng)力鋁鑄件在收縮過程中受鑄型、型芯的阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力。這只是暫時(shí)性的，開箱的鋁件會(huì)自動(dòng)消失。但是開槽時(shí)間不當(dāng)，則常會(huì)引起熱裂紋，尤其是鋁合金澆注金屬型鋼，在這種應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生熱裂紋。

在鑄造鋁合金零件中的殘余應(yīng)力降低了合金的力學(xué)性能，影響其加工精度。采用退火處理可以消除鋁鑄件殘余應(yīng)力。該合金由于導(dǎo)熱性能好，冷卻時(shí)不發(fā)生相變，只要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，鋁鑄件的殘余應(yīng)力一般較小。

六、呼吸能力。

鋁容易吸收氣體，是鋁合金鑄件的主要特點(diǎn)。鋁液和鋁液的成分與爐料中所含的水分、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物、鑄型等的反應(yīng)生成氫氣，由液態(tài)鋁吸收。

鋁液的熔融溫度越高，吸收的氫氣也越多；在700℃時(shí)，每100g鋁的溶解度為0.5~0.9，在850℃時(shí)，每100g鋁的溶解度增加2~3倍。堿金屬雜質(zhì)對(duì)鋁液的溶解度有明顯的提高作用。

澆入鑄型中，除了熔煉時(shí)吸氣外，鑄鋁合金還會(huì)產(chǎn)生吸氣，入鑄型中的金屬隨溫度下降，氣體溶解性下降，析出過多的氣體，鑄件中有一部分逸不出來的氣體會(huì)形成氣孔，稱為“針孔”。氣有時(shí)會(huì)與縮孔結(jié)合，而鋁溶液中析出的氣則留在縮孔處。熱氣孔表面平滑，在孔壁上有一層光亮層；熱氣孔內(nèi)有多個(gè)熱氣孔，看起來像“蒼蠅腳”，但由于熱氣孔周圍有一層光亮層，所以熱氣孔內(nèi)部有許多熱氣孔。

鑄造鋁合金液中氫的含量越高，鑄件中產(chǎn)生的針孔越多。針孔處理不僅降低了鋁制鑄件的氣密性、耐熱性，而且降低了合金的力學(xué)性能。熔煉條件是獲得無或少無氣孔鋁鑄件的關(guān)鍵。如果在冶煉過程中加入保護(hù)劑，合金的吸氣能力會(huì)大大降低。將鋁熔液進(jìn)行精煉，可以有效地控制熔液中的氫氣含量。