大型鋁鑄件熱處理變形控制

    鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。我國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。鑄造是指將室溫中為液態(tài)但不久后將固化的物質(zhì)倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應不同要求，使用的方法也會有所不同。隨著科技的進步與鑄造業(yè)的蓬勃發(fā)展，不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內(nèi)容。以應用廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準備包括造型材料準備和造型造芯兩大項工作。砂型鑄造中用來造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂粘結劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱為造型材料造型材料準備的任務是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原砂、粘結劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有性能的型砂和芯砂。砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。  

　　鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。  

　　砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量，常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結劑，另外還加有便于施涂的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。

　　一、砂型鑄造的生產(chǎn)過程及特點      砂型鑄造適合于在各種生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)各種合金的鑄件。

　　二、砂型鑄造工藝簡介  

　　砂型鑄造工藝包括造型、熔煉與澆注、落砂與清理等工序。

　　三、鑄造工藝圖  

　　1.澆注位置的選擇      

　　(1)應將鑄件上質(zhì)量要求高的表面或主要加工面，放在鑄型的下面。    

　　(2)對于一些需要補縮的鑄件，應把截面較厚的部分放在鑄型的上部或側面。    

　　(3)對于具有大面積的薄壁鑄件，應將薄壁部分放在鑄型的下部，同時盡量使薄壁立放或傾斜澆注。      

　　(4)對于具有大平面的鑄件，應將鑄件的大平面放在鑄型的下面。

　　2.鑄型分型面的選擇      

　　(1)分型面應選在鑄件的大截面上，并力求采用平面。    

　　(2)應盡量減少分型面的數(shù)量，并盡量做到只有一個分型面。    

　　(3)應盡可能減少活塊和型芯的數(shù)量，注意減小砂箱高度。    

　　(4)盡量把鑄件的大部分或全部放在一個砂箱內(nèi)，并使鑄件的重要加工面、工作面、加工基準面及主要型芯位于下型內(nèi)。

　　3.主要工藝參數(shù)的確定      

　　鑄造工藝參數(shù)包括：①鑄造收縮率；②機械加工余量；③起模斜度；④鑄造圓角；⑤型芯頭；⑥小鑄出孔及槽。

　　4.鑄造工藝圖

　　鑄造工藝圖是指導模樣（芯盒）設計、生產(chǎn)準備、鑄型制造和鑄件檢驗的基本技術文件。

　　鋁合金砂型鑄造氣孔缺陷研究  在鋁合金砂型鑄造生產(chǎn)中，鑄件中經(jīng)常出現(xiàn)氣孔缺陷。氣孔的存在不但減小鑄件的有效工作面，還產(chǎn)生應力集中，顯著降低鑄件的強度和塑性，成為零件斷裂的根源之一。彌散性氣孔和針孔還使鑄件組織疏松，降低鑄件的氣密性，使鑄件失去原有的功能。因此研究氣孔的來源，產(chǎn)生的機理，表現(xiàn)的特征以及采取的措施具有十分現(xiàn)實的意義。氣孔的形成與鋁液在整個生產(chǎn)流程中的氣體環(huán)境有密切的聯(lián)系。熔煉過程中合金液本身溶解的氣體；鑄件在澆注過程中，型腔中存留的空氣；澆注時鑄型材料在合金液熱作用下產(chǎn)生的氣體；鑄型和冷鐵在澆注時產(chǎn)生的氣體；澆注系統(tǒng)設置不當，隨合金液卷入型腔的氣體等都與氣孔缺陷密不可分。因此，防止因鑄型材料因素產(chǎn)生氣孔的方法為：  1)砂型要適當?shù)脑艢饪祝? 2)濕砂造型時，緊實度不要過高；   3)鑄件在適當部位設置出氣孑L或出氣冒口；   4)砂芯設有排氣孔，對復雜、彎曲的砂芯要設置蠟線或草繩；  5)砂芯甚至整個鑄型進行烘烤。  6)放置時間不能過長。  

　　另外，鑄型材料中的輔料、涂料等在澆注時也會在型腔內(nèi)產(chǎn)生氣體，這些氣體都將給鑄件帶來影響，因此在添加輔料時要考慮到他們對鑄件的負面作用。解決氣孔缺陷的產(chǎn)生首先要分析出氣孔的來源，并在各個環(huán)節(jié)上始終把握兩個內(nèi)容，即：預防和排除。預防是想盡一切辦法減少氣體產(chǎn)生的根源，堅決并且嚴格執(zhí)行各項工藝操作規(guī)程；排除是要正確認識氣孔，從氣孔的大小、位置、分布、形態(tài)研究氣孔形成的原因及機理，采取相應的措施，鑄件的氣孔缺陷也迎刃而解。消除砂型鑄造鋁合金鑄件氣孔缺陷探索.鋁合金以其良好的力學性能 (較高的比強度 、比剛度)和優(yōu)良的鑄造性能，在工業(yè)中被廣泛使用，是汽車、造船、航空航天及其他制造業(yè)的重要結構材料。生產(chǎn)中對鋁合金鑄件的品質(zhì)要求也越來越高，除了保證化學成分、力學性能和尺寸精度外，不允許鑄件有縮孔縮松、氣孔和夾渣等鑄造缺陷。  

　　實際生產(chǎn)中，鋁合金鑄件會出現(xiàn)多種缺陷，氣孔缺陷是砂型鑄造中經(jīng)常產(chǎn)生的缺陷，是影響鋁鑄件質(zhì)量的重要問題。氣孔缺陷常出現(xiàn)在大型鋁鑄件的厚大部位以及中小型鋁鑄件的冒口根部和加工端面。氣孔的產(chǎn)生除與型砂的水分、透氣性有關外，還與合金的熔煉質(zhì)量及合金的原材料有關，如何消除該缺陷值得鑄造工作者重視。要防止砂型鑄造中鋁合金鑄件氣孔缺陷的產(chǎn)生，要采取有效措施盡量減少原材料的水分，強化熔煉質(zhì)量管理，合理選擇鑄造工藝，提高鑄型的排氣能力。具體有以下幾個方面：  1）所有原材料及熔煉用工具都要仔細清除表面的銹跡、油污及熔渣等，中間合金和回爐料的質(zhì)量也要控制好 ，質(zhì)量差的回爐料如碎金屬屑、澆冒口不宜大量使用。  2）操作中應盡量縮短熔煉時間，減少合金的吸氣量。熔煉溫度不宜過高，溫度過高，吸氣量越大，一般不超過 800oC，熔煉過程要有測溫裝置控制。 3）控制砂型的透氣性。還要嚴格控制砂型中的水分含量，一般控制在4％~5％。 4）在砂型的上型及下型應扎通氣孔，以增大在澆注過程中氣體的排放。 5）增強砂芯的排氣能力。  6）增強冷鐵排氣，為形成順序凝固，有些鑄件會放置冷鐵以提高冷凝速度，而冷鐵的排氣性較差。  砂型鑄造中鋁合金鑄件的氣孔缺陷控制是一個復雜的問題 ，需要從多方面人手，除操作者要嚴格、精心操作外，工藝措施要得當，并加強管理，強化工藝過程中的質(zhì)量檢查 ，缺陷是能夠消除的。 總結。鋁合金砂型鑄造也有一些不足之處：因為每個砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低；又因為砂的整體性質(zhì)軟而多孔，所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低，表面也較粗糙。不過，精密鑄件廠集多年的技術積累，已大大改善了砂型鑄件的表面狀況，其拋丸后的效果可與金屬型鑄件媲美。