?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)代金屬加工領域中廣泛應用的技術，用于生產(chǎn)各種機械零件、汽車零部件、航空航天部件以及建筑和裝飾構件等。
成分檢驗：
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，必須對原材料的成分進行精確檢驗。例如，對于常見的鋁 - 硅合金（如 ZL101），硅的含量應在 6.5% - 7.5% 之間。使用光譜分析儀等設備，確保合金元素的含量符合規(guī)定標準，任何偏差都可能影響鑄件的力學性能、耐腐蝕性等。
還要檢查原材料中的雜質含量。像鐵、鈉等雜質元素對鋁合金性能有不良影響。例如，過多的鐵會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，鐵含量應低于 0.6%。
原料預處理：
對鋁錠和合金元素添加物進行清潔處理，去除表面的油污、氧化膜和灰塵等雜質。這些雜質如果進入熔液，可能會導致氣孔、夾雜等缺陷。例如，可以采用機械打磨或化學清洗的方法來處理原材料。對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。
熔煉過程質量保障
熔爐選擇與維護：
根據(jù)鋁合金鑄造的規(guī)模和要求選擇合適的熔爐。例如，對于中小批量生產(chǎn)，電阻爐是一種常用的選擇；對于大規(guī)模生產(chǎn)，燃氣爐或感應電爐效率更高。無論哪種熔爐，都要定期維護。檢查爐襯的完整性，爐襯損壞可能導致熱量散失、金屬液泄漏等問題。同時，要確保熔爐的加熱系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等正常工作。
熔煉溫度與時間控制：
不同鋁合金有不同的熔點和最佳熔煉溫度范圍。例如，鋁 - 硅合金熔點在 577℃ - 630℃之間，實際熔煉溫度一般控制在 700℃ - 750℃。溫度過高會導致合金液吸氣（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。熔煉時間也需要合理控制，過長的熔煉時間會增加金屬液與空氣接觸時間，導致吸氣和氧化，同時浪費能源。
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（如氬氣或氮氣）通過旋轉噴頭或多孔塞吹入合金液中，氣泡在上升過程中會吸附氫氣并帶出液面。同時，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。對于砂型鑄造，要根據(jù)鑄件的要求選擇合適的型砂。例如，對于高精度、復雜形狀的鑄件，可選用樹脂砂。樹脂砂具有較高的強度、良好的潰散性和尺寸精度，能夠很好地復制模具形狀，并且在鑄件凝固后容易清理。要確保型砂的透氣性、強度和耐火性等性能符合鑄造要求。透氣性差會導致鑄件產(chǎn)生氣孔，強度不足會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，嚴格控制砂型的緊實度。緊實度過高會降低砂型透氣性，導致鑄件產(chǎn)生氣孔；緊實度過低則砂型強度不夠，可能在澆注時被沖垮。例如，手工造型時，通過控制舂砂的力度和次數(shù)來調節(jié)緊實度；機器造型時，調整好造型機的參數(shù)，確保砂型的緊實度均勻一致。同時，注意砂型的分型面設計和脫模方式，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腔，其質量直接影響鑄件內部質量。制芯材料和工藝與造型類似，但芯子要求更高的強度、透氣性和退讓性。退讓性是指芯子在鑄件凝固收縮時能夠適當變形，避免阻礙鑄件收縮而產(chǎn)生裂紋。例如，對于一些細長的芯子，可以采用中空結構或添加退讓性材料來提高退讓性。制芯后要對芯子進行烘干處理，去除水分，提高芯子的強度和穩(wěn)定性。
澆注過程質量把關
澆注溫度控制：
澆注溫度對鋁合金鑄件質量至關重要。澆注溫度過高，合金液流動性好，但會增加縮孔、縮松等缺陷的產(chǎn)生幾率，同時使鑄件的晶粒粗大，影響力學性能；澆注溫度過低，合金液流動性差，可能出現(xiàn)澆不足、冷隔等缺陷。對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，對于薄壁鋁合金鑄件，澆注溫度要相對高一些，以確保合金液能夠充滿型腔；對于厚壁鑄件，澆注溫度可以適當降低，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，合金液對砂型的沖擊力大，容易造成砂型損壞、沖砂等缺陷，同時會使合金液卷入氣體，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)鑄件的大小和復雜程度來調整澆注速度。例如，對于大型、簡單形狀的鑄件，澆注速度可以稍快一些；對于復雜形狀的鑄件，澆注速度要適當放慢，使合金液能夠平穩(wěn)地充滿型腔。
澆注系統(tǒng)設計：
澆注系統(tǒng)包括澆口、直澆道、橫澆道和內澆道等部分，其設計要合理。作用是引導合金液平穩(wěn)、均勻地進入型腔。澆口的位置要選擇在有利于合金液流動和排氣的地方，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。
鑄件后處理質量保證
清理工藝控制：
鑄件凝固后，首先要進行清理，去除鑄件表面的粘砂、澆冒口和芯子等。清理方法有機械清理（如拋丸、噴砂）和化學清理（如堿洗）等。拋丸清理是利用高速旋轉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，可能會損傷鑄件表面。噴砂清理適用于清理形狀復雜的鑄件，其原理與拋丸類似，但使用的是砂粒作為噴射介質。堿洗清理主要用于去除鑄件內部的芯子和一些難以用機械方法清理的粘砂，要控制堿液的濃度、溫度和洗堿時間，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，可能需要進行熱處理。熱處理可以改善鑄件的力學性能、消除內應力等。例如，對于一些鋁合金鑄件，進行時效熱處理可以提高其強度和硬度。在熱處理過程中，要嚴格控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。加熱溫度過高或保溫時間過長，可能會導致鑄件過燒或變形；冷卻速度過快，可能會產(chǎn)生新的內應力。同時，要選擇合適的熱處理設備，確保溫度均勻性和工藝的可重復性。
質量檢測與修補：
對鋁合金鑄件要進行全面的質量檢測。檢測內容包括外觀檢查（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計要求）、力學性能檢測（如拉伸試驗、硬度測試等）和內部質量檢測（如采用 X 光探傷、超聲波探傷檢查鑄件內部的缺陷）。對于檢測出的小缺陷，可以采用修補的方法進行處理。例如，對于表面氣孔和砂眼，可以采用補焊、浸滲等方法修復；對于尺寸偏差較小的鑄件，可以通過機械加工進行修正。