熔煉鑄造

鋁合金的熔煉與澆注是鑄造生產(chǎn)中主要環(huán)節(jié)。嚴(yán)格控制熔煉與澆鑄的全過程，對防止針孔、夾雜、欠鑄、裂紋、氣孔以及縮松等鑄造缺陷起著重要的作用。由于鋁熔體吸收氫傾向大，氧化能力強，易溶解鐵，在熔煉與澆鑄過程中必須采取簡易而又謹(jǐn)慎的預(yù)防措施，以獲得鑄件。

1、鋁合金爐料配制及質(zhì)量控制

為了熔煉出鋁熔體，首先應(yīng)選用合格的原材料。須對原材料進行科學(xué)管理和適當(dāng)處理，否則就會嚴(yán)重影響合金的質(zhì)量，生產(chǎn)實踐證明，原材料（包括金屬材料及輔助材料）控制不嚴(yán)會使鑄件成批報廢。

（一）原材料必須有合格的化學(xué)成分及組織，具體要求如下：

入廠的合金錠除分析主要成分及雜質(zhì)含量外，尚就檢查低陪組織及斷口。實踐證明，使用了含有嚴(yán)重縮孔、針孔、以及氣泡的鋁液，就難以獲得致密的鑄件，甚至?xí)斐烧麪t、整批的鑄件報廢。

有人在研究鋁硅合金錠對鋁合金針孔的影響時發(fā)現(xiàn)，用熔融的澆鑄砂型試塊時并不出現(xiàn)針孔，當(dāng)加入低組織和不合格的鋁硅合金錠后，試塊針孔嚴(yán)重，且晶粒大。其原因為材料的遺傳性所致。鋁硅系合金和遺傳性隨著含量的提高面增大，硅量達到7%時，遺傳。繼續(xù)提高硅含量到共晶成分，遺傳性又稍減小。為解決爐料遺傳性引起的鑄件缺陷，必須選用冶金質(zhì)量高的鋁錠、中間合金及其它爐料。具體標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）斷口上不應(yīng)有針孔、氣孔

針孔應(yīng)在三級以內(nèi)，局部（不超過受檢面積的25%）不應(yīng)超過三級，超過三級者必須采取重熔煉的辦法以減少針孔度。重熔精煉方法與一般鋁合金熔煉相同，澆鑄溫度不宜超過660℃，對于那些原始晶粒大的鋁錠、合金錠等，應(yīng)先用較低的錠模溫度，使它們快速凝固，細化晶粒。

2、爐料處理

爐料使用前應(yīng)經(jīng)吹砂處理，以去除表面的銹蝕、油脂等污物。放置時間不長，表面較干凈的鋁合金錠及金屬型回爐料可以不經(jīng)吹砂處理，但應(yīng)消除混在爐料內(nèi)的鐵質(zhì)過濾網(wǎng)及鑲嵌件等，所有的爐料在入爐前均應(yīng)預(yù)熱，以去除表面附的水分，縮短熔煉時間在3小時以上。

3、爐料的管理及存放

爐料的合理保存及管理對確保合金質(zhì)量有重要意義。爐料應(yīng)貯存在溫度變化不大、干燥的倉庫內(nèi)。

2、坩堝及熔煉工具的準(zhǔn)備

（一）坩堝鑄造鋁合金常用鐵坩堝，也可用鑄鋼及鋼板焊接坩堝。

新坩堝及長期未用的舊坩堝，使用前均應(yīng)吹砂，并加熱到700--800度，保持2--4小時，以燒除附著在坩堝內(nèi)壁的水分及可燃物質(zhì)，待冷到300度以下時，仔細清理坩堝內(nèi)壁，在溫度不低于200度時噴涂料。

坩堝使用前應(yīng)預(yù)熱至暗紅色（500--600度），并保溫2小時以上。新坩堝外熔煉之前，較好先熔化一爐同牌號的回爐料。

（二)熔煉工具的準(zhǔn)備

鐘罩、壓瓢、攪拌勺、澆包

錠模等使用前均應(yīng)預(yù)熱，并在150度---200度溫度下涂以防護性涂料，并徹底烘干，烘干溫度為200--400度，保溫時間2小時以上，使用后應(yīng)徹底清除表面上附著的氧化物、氟化物，（較好進行吹砂）。

3、熔煉溫度的控制

熔煉溫度過低，不利于合金元素的溶解及氣體、夾雜物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠鑄的傾向，還會因冒口熱量不足，使鑄件得不到合理的補縮，有資料指出，所有鋁合金的熔煉溫度至少要達705度并應(yīng)進行攪拌。熔煉溫度過高不僅浪費能源，更嚴(yán)重的是因為溫度愈高，吸氫愈多，晶粒亦愈粗大，鋁的氧化愈嚴(yán)重，一些合金元素的燒損也愈嚴(yán)重，從而導(dǎo)致合金的機械性能的下降，鑄造性能和機械加工性能惡化，變質(zhì)處理的效果削弱，鑄件的氣密性降低。

生產(chǎn)實踐證明，把合金液快速升溫至較高的溫度，進行合理的攪拌，以促進所有合金元素的溶解（特別是難熔金屬元素），扒除浮渣后降至澆注溫度，這樣，偏析程度小，熔解的氫亦少，有利于獲得均勻致密、機械性能高的合金.因為鋁熔體的溫度是難以用肉眼來判斷的，所以不論使用何種類型的熔化爐，都應(yīng)該用測溫儀表控制溫度。測溫儀表應(yīng)定期校核和維修。熱電偶套管應(yīng)周期的用金屬刷刷干凈，涂以防護性涂料，以測溫結(jié)果的準(zhǔn)確性及處長使用壽命。

4、熔煉時間的控制

為了減少鋁熔體的氧化、吸氣和鐵的溶解，應(yīng)盡量縮短鋁熔體在爐內(nèi)的停留時間，快速熔煉。從熔化開始至澆注完畢，砂型鑄造不超過4小時，金屬型鑄造不超過6小時，壓鑄不超過8小時。

為加速熔煉過程，應(yīng)首先加入中等塊度、熔點較低的回爐料及鋁硅中間合金，以便在坩堝底部盡快形成熔池，然后再加塊度較大的回爐料及鋁錠，使它們能徐徐浸入逐漸擴大的熔池，很快熔化。在爐料主要部分熔化后，再加熔點較高、數(shù)量不多的中間合金，升溫、攪拌以加速熔化。后降溫，壓入易氧化的合金元素，以減少損失。

5、熔體的轉(zhuǎn)送和澆注

盡管固態(tài)氧化鋁的密度近似于鋁熔體的密度，在進入鋁熔體內(nèi)部后，經(jīng)過足夠長的時間才會沉至坩堝底陪。而鋁熔體被氧化后形成的氧化鋁膜，卻僅與鋁熔體接觸的一面是致密的，與空氣接觸的一面疏松且有大量直徑為60--100A的小孔，其表面積大，吸附性強，極易吸附在水汽，反有上浮的傾向。因此，在這種氧化膜與鋁熔體的比重差小，將其混入熔體中，浮沉速度很慢，難以從熔體中排除，在鑄件中形成氣孔太夾雜。所以，轉(zhuǎn)送鋁熔體中關(guān)鍵是盡量減少熔融金屬的攪拌，盡量減少熔體與空氣的接觸。

采用傾轉(zhuǎn)式坩堝轉(zhuǎn)注熔體時，為避免熔體與空氣的混合，應(yīng)將澆包盡量靠所爐咀，并傾斜放置，使熔體沿著澆包的側(cè)壁下流，不致直接沖擊包底，發(fā)生攪動、飛濺等。

采用正確合理的澆注方法，是獲得鑄件的重要條件之一。生產(chǎn)實踐得，注意下列事項，對防止、減少鑄件缺陷是很有效的。

（一）澆注前應(yīng)仔細檢查熔體出爐溫度、澆包容量及其表面涂料層的干燥程度，其他工具的準(zhǔn)備合乎要不。金屬澆口杯在澆注前3--5分鐘之內(nèi)就在砂型上安放好，此時澆包懷的溫度不高于150度，安置過早或溫度過高，澆道內(nèi)憋住大量氣體，在澆注時有爆炸的危險。

（二）不能在有“過堂風(fēng)”的場合下澆注，以及熔體強烈氧化，燃燒，使鑄件產(chǎn)生氧化夾雜等缺陷。

（三）由坩堝內(nèi)獲取熔體時，應(yīng)先用包底輕輕撥開熔體表面的氧化皮或熔劑層，緩慢地將澆包浸入熔體內(nèi)，用澆包的寬口舀取熔體，然后平穩(wěn)的提起澆包。

（四）端包時不要掌平，步子要穩(wěn)，澆包不宜提得過高，澆包內(nèi)金屬液面必須保持平穩(wěn)，不受攏動。

（五）即將澆注時，應(yīng)扒凈澆包的渣子，以免在澆注中將熔渣、氧化皮等帶入鑄型中。

（六）在澆注中，熔體流就保持平穩(wěn)，不能中斷，不能直沖口懷的底孔。澆口懷自始至終應(yīng)充滿，液面不得翻動，澆注速度要控制得當(dāng)。通常，澆注開始度就稍慢些，使熔體充填平穩(wěn)，然后速度稍快，并基本保持澆注速度不變。

（七）在澆注過程中，澆包咀與澆口的距離就盡可能靠近，以不超過50毫米為限，以免熔液過多地氧化。

（八）帶堵塞的澆口懷，堵塞不能撥得太早，在熔體充滿澆口懷后，再緩慢地斜向撥出，以免熔體在注入澆道時產(chǎn)生渦流。

（九）距坩堝底部60毫米以下的熔體不宜澆注鑄件。

鋁合金鑄造（ZL）

按成分中鋁以外的主要元素硅、銅、鎂、鋅分為四類，代號編碼分別為100、200、300、400。

為了獲得各種形狀與規(guī)格的精密鑄件，用于鑄造的鋁合金一般具有以下特性。

（1）有填充狹槽窄縫部分的良好流動性

（2）有比一般金屬低的熔點，但能滿足極大部分情況的要求

（3）導(dǎo)熱性能好，熔融鋁的熱量能快速向鑄模傳遞，鑄造周期較短

（4）熔體中的氫氣和其他有害氣體可通過處理得到有效的控制

（5）鋁合金鑄造時，沒有熱脆開裂和撕裂的傾向

（6）化學(xué)穩(wěn)定性好，抗蝕性能強

（7）不易產(chǎn)生表面缺陷，鑄件表面有良好的表面光潔度和光澤，而且易于進行表面處理

（8）鑄造鋁合金的加工性能好，可用壓模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型鑄造模進行鑄造生產(chǎn)，也可用真空鑄造、低壓和高壓鑄造、擠壓鑄造、半固態(tài)鑄造、離心鑄造等方法成形，生產(chǎn)不同用途、不同品種規(guī)格、不同性能的各種鑄件。

鑄造鋁合金在轎車上是得到了廣泛應(yīng)用，如發(fā)動機的缸蓋、進氣歧管、活塞、輪轂、轉(zhuǎn)向助力器殼體等。