E357.0-T6铝合金铸件怎么热处理及力学性能
铝合金铸件T6热处理工艺程序
2014-11-20
10:35:17 来源: 中铝网
铝合金T6处理是固溶处理加人工时效处理,不同成分的铝合金只要热处理是固溶处理加人工时效处理就可以称为T6处理,表明其热处理状态。
铝合金铸件T6热处理工艺程序:加热-保温-淬火-时效。
热处理前的准备(设备:铝合金固溶(淬火)炉):
1、热处理前应检查热处理设备、控制系统及仪表等是否正常。
2、铸件在装炉前应干燥无油污,赃物、易爆,等处理的铸件应按合金牌号、外廓尺寸、铸件壁厚及热处理规范进行分类,不同牌号不应相混装炉。
3、形状易产生翘曲的铸件应放在专用的底盘或支架上,不允许有悬空的悬臂部分,大型铸件应单个放在专用架上装炉。
4、检查铸件性能的单铸或辅铸试棒应随零件一起同炉热处理,以决定反映铸件的性能。
加热及保温:
1、加热到设定温度后在保温期间应随时检查、校正炉膛各处温度(?℃),防止局部高温或烧化。
2、在断电后短时间不能恢复时,应将在保温中的铸件迅速出炉淬火,等恢复正常后,再装炉、保温和进行热处理,其总的保温时间应稍许延长。
出炉冷却:
1、保温结束后,打开炉门放下料筐将铸件迅速降落到水池中,淬入规定冷却介质中冷却。
2、淬火转移时间是指从铸件出炉到铸件全部淬入介质中,总的时间最好不超过15s。
铸件变形的校正:
1铸件变形应在淬火后立即校正,矫正模具和工具应在淬火前事先准备。
2根据铸件特点和变形情况选择相应的矫正方法,矫正时用力不宜过猛,要缓慢均匀。
时效操作:(设备:铝合金时效炉):
1、需进行人工时效的铸件,应在淬火后尽快进行0.5h内进行时效处理。可将淬火后的料筐直接推到时效炉内,但产品的温度不得超过时效温度。
2、将自动控温仪表定温,然后送电加热,开动风扇。
3、保温时间到后,断开电源。
铝板多少钱一公斤 铝板价格计算公式=铝锭价+加工费。铝锭价可百度中搜索。这里我们以上海长江有色现货铝价为例来进行介绍。例如:2020年3月6日的铝价为:13050元/吨。 铝板从1系到8系分成8个系列,每个系列的加工费各不相同,这里就以606...
2020-04-08 回答者: 无锡鑫运亨通 5个回答 8
铝合金压铸件,如何报价?
问:压铸件胚件报价=材料费+材料损耗+合模费 其中材料费怎么计算销售价?材...
答:铝合金损耗为为8点,锌合金为5点,材料费是市场的原材料价格,合模费由1分/每吨到2分/吨
2021-01-09 回答者: cgr1 3个回答 4
铝合金铸件和铸钢件每公斤成本相差多少? 3倍够吗
答:铝合金铸件:约17000元/吨、普通碳钢铸钢件:约9000元/吨; 但:纯铝的密度小(ρ=2.7g/mm3),铸钢件密度大(ρ=7.6g/mm3); 强度:铝合金铸件: 24~60kgf/mm2;普通碳钢铸钢件: 50~80kgf/mm2。. 请老师考虑。
2011-01-30 回答者: 王镒浩mm 2个回答 5
市场价铝合金砂型铸造以及低压铸造的加工费分别是...
答:砂铸一般3万,低压铸造要看件和批量决定,一般不会低于4万
(1)我国铸造行业的基本情况
据有关资料分析估计,我国有各类铸造厂点约2万余家,从业人数约120多万人,年产铸件1200万吨左右,铸件产值超过400亿元,居世界第二位,1994年出口铸件约55万吨,总值3.3亿美元。从产业结构看,现有大量从属于主机生产厂或公司的铸造分厂或铸造车间;也有在推行专业化生产过程中发展起来的一大批独立的专业铸造厂(以工艺专业化为主);还有改革开放以来乡镇建立的为数众多的小型铸造厂点。就规模和水平而言,既有工艺先进、机械化程度高、年产铸件达数万吨的大型铸造厂;也有工艺落后、设备简陋、基本上手工操作,年产铸件百吨的小铸造厂。全员劳动生产率,以铸铁件为例全国平均水平为8~10吨/人 年左右。一般铸造厂的铸铁件与铸钢件每吨能耗分别为550~650公斤标准煤与900~1000公斤标准煤。近十年来,通过技术改造,一批企业有了较大的进步和改观,形成一批具有先进水平的铸造骨干生产厂,但总体来说,我国铸造成业仍面临着经济效益差,铸件质量低,能源、材料消耗高,劳动条件恶劣,环境污染等严重问题。
1989—1992年统计分析表明,市场对铸件的需求呈上繁荣昌盛趋势,我国铸件产量按合金种类分,铸铁件占81%~83%,铸钢件占13%~15%,非铁合金铸件占3.5%~4.5%。熔模精铸件年产量17万吨,压铸件年产量约25万吨,占2%。
1994年我国各类铸件的产量见表1—1—1,各类铸件产量在各地区颁的情况见表1─1─2。
(2)近5—10年来我国铸造行业的技术进步和发展变化
随着改革开放,以及“七五”、“八五”的技术改造,使我国铸造行业发生了不少变化。铸造工艺、技术水平和铸件质量水平在总体上比前10年有了一定的提高,出现了一批具有国际80年代水平的重点骨干铸造厂。我国铸造行业的技术进步和发展变化主要表现在:
1)新装备的应用提高了我国铸造生产机械化水平。
──机床、石油、通用和重型机械等行业的成批量生产已先后引进80多条树脂砂生产线。同时国内开发装备了5~20吨/时能力的树脂砂技术和装备的应用形成了一批以树指砂工艺为主的铸造生产,提高了铸造生产的技术水平,使我国大中型铸件的尺寸精度达到CT9—11级,表面粗糙达Ra12.5~50μm,其质量接近国际80年代水平。目前我国已形成年产70多万吨的树脂砂铸件生产能力,并能成功地生产出150吨重的树脂砂铸钢件。国内部分工厂已能适应国际市场要求,用树脂砂工艺生产出口的机床铸件和其他铸件。
——汽车、内燃机等行业的大批量流水生产中已先后引进冲造型线31条。在消化吸收的基础上,国内自主开发研制气冲造型机和线29台(条)。由于这些自动造型线投入生产并采用了优质细钢丸清理,在我国形成了一批采用先进工艺大指生产铸件的厂点,使部份铸造厂生产的缸体、缸盖和箱体等铸件的尺寸精度达到ISOCT6—8级,表面粗糙度达到Ra12.5~25μm,接近国外同类铸件的质量水平。此外,我国还先后引进垂直和水平分型的高压、射压、挤压和静压以及“V”法等先进的造型生产线70多条,这对提高我国高强度薄壁铸件的质量水平起到了显著的促进作用。
──消失模工艺由于尺寸精度高(可达0.2mm以内),表面光洁(Ra5~6μm),生产成本低,投资省等优点,近几年在欧美等国已得到较快的发展。我国已应用消失模技术生产汽车用铝合金进气管,以及阀门、管件等铸铁件。
──铸铁管待业先后引进约10套直径1m以下中型球墨铸铁管离心铸造成套设备,每个工厂形成3~5万吨/年的生产能力。同时国内已研制开发出球墨铸铁管的水冷金属型离心机和多种配套辅机,预计在今后2~3年内我国离心球墨铸铁管的年产量将会迅速增加。
──重型机械行业引进AOD与VOD等炉外精炼技术与设备,有自动控制的80吨大型电弧炉等先进装备,大大地提高了高级合金铸钢件的内在质量。
──近几年我国共引进各类制芯机110多台(套)。我国已能批量生产各种类型、型号的热芯盒机、壳芯机。三乙胺法的冷芯盒装备和制芯单元经过消化吸收已研制成功或投入使用。制芯水平有了很大提高。
──近几年引进压铸机100多台,并自行研制成功1.6万Kn的压铸机。铝压铸件水平也有了很大提高。
2)新材质的研制应用提高了整机的使用寿命和可靠性。
──我国富有的稀土资源在铸造生产中得到广泛的应用。稀土镁球墨铸铁已在汽车、柴油机,以及其他机械产品中大量应用。稀土中碳低合金铸钢和耐热铸钢在机械和冶金产品中得到良好应用,并获得可观的技术经济效益。
──高强度、高弹性模数的灰铸铁已成功地应用于机床铸件,提高了机床的精度;高强度薄壁灰铸铁件铸造技术的应用,使最薄壁厚仅4~6毫米的缸体、缸盖铸件的本体断面硬度差HB<30,组织细密均匀。
──蠕墨铸铁已在汽车排气管和大马力柴油机缸盖上应用,使汽车排气管的使用寿命提高了4~5倍,达到10万里以上。
──高磷、含硼和钒钛等耐磨铸铁已在机床导轨、缸盖和活塞环上大量应用,使其耐磨性和使用寿命提高了1~2倍;高铬和低铬抗磨铸铁已在耐磨件上大量应用,使用寿命比原材质分别提高8~10倍和2~3倍。
──研制出ZL206高温耐热铝合金和ZM6耐热高强稀土镁合金等新型航空材料。
3)新工艺和新技术的推广应用促进了铸造技术水平及铸件内在和外观质量的提高。
──经过十多年的研制和攻关,已形成我国自己的孕育剂、球化剂和蠕化剂系列,逐步形成按国爱标准商品化供应三剂的生产基地,有力地促进了我国铸铁件内在质量的提高。
──近几年开发和推广了各种先进的铸铁熔炼设备,从而进一步提高了铁液温度,减少铁液氧化。外热式热风(风温500~600)冲天炉已开始在我国应用,使铁液温度达到1500。冲天炉──电炉双联熔炼工艺已在大批量流水及批量生产中较广泛应用。
──在缸体、缸盖等高强度薄壁铸件等方面的大批量流水生产中应用了过滤网技术,改善了铸件内在质量,减少了渣孔缺陷。
──金属型覆砂铸造技术在柴油机曲轴上得到了成功的应用,它有效地提高了曲轴的质量和成品率。
──成功地生产出60万千瓦的汽轮机高中压缸体,12.5~17万千瓦水轮机不锈钢叶片,毛重330吨的大型铸钢件,以及毛重5吨、净重2.7吨的大型铝合金铸件。
──热芯盒、壳芯、冷芯盒等先进的树脂砂制芯工艺技术已在汽车、内燃机、拖拉机、机床等行业的铸件上得到较普遍应用,大大提高了铸件的尺寸精度。
──国内已成功地开发出水平连续铸造技术和装备,并生产出60~200和40x40~200x200的墨铸铁和灰铸铁型材。该材质具有组织致密、强度高、耐压、尺寸精度高和表面光洁等一系列优点。
──我国精铸技术有了长足的进步,采用近净形技术生产出无余量航空发动机叶片,达到国际80年代水平。目前生产的不锈钢精铸件能力已达1万吨/年,其尺寸精度和表面粗糙度达到国际水平,满足出口要求。
4)原辅材料的供应开始有了好转。
铸造原辅材料的质量和供应长期以来一直制约着我国铸造业的发展和铸件质量的提高。经过广大铸造工作者四十多年的呼吁和艰苦奋斗,此局面开始有所好转。
──对铸造用原砂、膨润土等资源进行了较系统的调研和基础工作。在统一规划下,内蒙大林、巴胡塔、东西都昌、河南郑庵、福建东山、平潭等30多个采砂场全部实现了原砂的水洗,使原砂的含泥量低于0.8%。目前这些采砂场的水洗砂年产量达150~200多万吨,擦洗砂年产量为50多万吨。
──我国已能批量生产和商品化供应树脂砂造型和制芯用各种树脂、硬化剂及辅料,以及商品化供应复膜树脂砂。
──涂料、结合剂等各种辅助材料已有了引进和商品化生产供应,为今后系统发展奠定了基础。
──生产高温优质铁液所需的铸造焦已在我国初步建成生产基地,形成一定的指规模,为稳定球墨铸铁件和高强度灰铸铁件的质量创造了有利条件。
5)先进的测试手段和电子技术在铸造生产中得到应用和发展。
──近年来在许多重点待业的骨干铸造厂点较多地采用直读光谱仪和热分析仪,快速且有效地控制了炉前金属液万分和杂质元素会计师,采用声频、声速等测试方法控制铸件的质量,保证了铸件内在质量的可靠和稳定。
──三坐标测量仪已在少数大型铸造厂开始应用,有效地保证了模具、芯盒及至铸件的尺寸精度。
──电子计算机已在铸造生产中得到应用。目前已用于生产管理和各种数据处理,生产过程自动化控制,以及铸造工艺辅助设计等领域。
──机械手和机器人在铸造生产的落砂、清理工序,以及压铸熔模精铸中开始得到应用。
1.2 市场需求分析
(1)从铸造生产现状和产量增长趋势对铸件需求分析
按照我国国民经济总体发展规划设想,90年代我国国民生产总值将以8%~9%速度增长。经济建设规模会继续扩大,铸件出口量也将有所增加,预计我国铸件产量会继续增长。同时,由于技术进步因素,如提高铸件尺寸精度,减薄铸件壁厚,处长铸件使用寿命,扩大应用轻合金铸件,采用工程塑料肮脏冲压──焊接结构件等,预测铸件产量以平均每年约4%的速度继续增长。到2000年,我国铸件年产量将达到1350万吨左右。
(2)从重点主机产品发展对铸件需求分析
──汽车铸件上升幅度较大,到2000年汽车用种类铸件年用量将达150万吨。
──由于建筑业的兴旺和国家大力发展水、油、气的管道输送,铸铁管的产量会以较快的速度增长,到2000年将超过230万吨。其中离心球墨铸铁管由于引进的近10套主机相继投产,到2000年时其产量会超过50万吨,使其在铸铁管中的比例由目前的5%上升到20%~25%。
──铁道机车、发电设备、冶金矿山和各种专业机械等由于国家投资向基础设施倾斜而有较大的增长,预计到2000年时的产量比目前产量增长30%以上,铸件产量也会有所增加。
──农机、内燃机铸件的产量仍会有稳定的增长,到2000年预计产量会超过200万吨。
──机床、阀门、液压铸件产量也会有一定的增长,由于树脂砂的应用,该类铸件出口量会有所增加。机床铸件占全部铸件重量的比例可能仍在7%左右。
(3)从重点主机产品发展对各类铸造合金需求分析
1)铸铁件产量继续增长,但在铸件总产量中所占的比例仍维持在80%~82%左右,其内部的构成比例将产生较大的变化。
──球墨铸铁件由于汽车产量的急剧增加和近10套离心球队墨铸铁管生产线的陆续投产,以及它进一步代替部分铸钢件和可锻铸铁件而有较大幅度的增长,预计到2000年,我国球队墨铸铁件所占的比例将超过15%,年产量达200万吨。
──可锻铸铁件虽在管接头、紧固件和线路金具等产品上仍有一定的市场,但由于它在汽车行业用量的急剧减少而下降幅度较大。预计到2000年,其比例将下降至2%~3%,年产量为30~40万吨。
──灰铸铁件由于在几个主要产品,如汽车、柴油机、拖拉机、机床、各种专业机器中仍大量应用,其产量会继续增长。预计到2000年,年产量900万吨,它占全部铸件重量的比例会稍有下降,在65%左右。
2)非铁合金铸件产量和比例上升幅度较大。
──由于未来5~10年内我国小轿车、摩托车和休闲办公室用品的产量迅速增加,我国铝合金铸件和铝、锌合金压铸件的产量会大幅度增加。预计到2000年,铝合金铸件产量有可能达到80万吨左右,占铸件总产量的6%,由于受到有色产量的限制,增长速度也将受到制约。
──铜合金铸件产量变化不大,所占比例会有所下降。
3)铸钢件年产量将下降,约在120万吨左右,它在全部铸件中所占比例会略有下降,但其中合金铸钢件的需求将进一步增加,使它占全部铸钢件的比例上升到25%~30%。
(4)国际市场需求分析
近几年世界铸件年产量牌稳定时期,一般在7000~7500万吨,其中球墨铸铁件和铝合金铸件以较高幅度增长,而一般灰铸铁件、可锻铸铁件和铸钢件有所下降。由于受能源劳动力价格和环境等因素的影响,今后西方工业发达国家的铸件产量将会逐渐减少,转而向发展中国家采购一般铸件,但同时又会向发展中国家出口高附加值、高技术含量的优质铸件。如按1990~1993年我国铸件出口平均每年增长15%计算,至2000年我国铸件出口量可能达到100万吨,比现在增长1倍多。
1.3 振兴目标
(1)振兴总目标
可以设想用十五年或更多一点时间从根本上改变我国铸造生产的落后状况,力争基本上能满足国家支柱产业──机械工业、汽车工业及高机关报技术产业对高质量铸件的需求,以及国民经济基础设施和人民生活的需求,使我国铸造工业的总体技术水平接近世界水平。
2000年以前为振兴的第一阶段。在加速消化吸收引进的工艺技术和装备的同时,结合我国具体的生产条件和资源情况,积极研究开发铸造新工艺、新材料、新技术和新装备,切实解决好铸造原辅材料的商品化,使其质量与品种适合铸造技术发展的要求,形成一批在国际市场上具有竞争力的骨干铸造生产企业。提高国产铸造机械和工艺装备的质量和可靠性,以促进我国铸造生产的优质、低耗、高效益、少污染,为振兴总目标打下基础。
2001年到2010年为振兴的第二阶段。主要铸件产品性能、质量和可靠性达到当时的国际水平,在我国形成比较完整的原辅材料供应体系,以及自主开发的铸造机械和工艺装备体系。
(2)近期目标
预计到2000年,我国铸件产量将达到1350万吨。主要矛盾是提高铸件质量档次、技术经济效益,以及解决工作条件和环境污染问题。力争“九五”或更长一些时期内通过市场竞争,优胜劣汰,深化体制改革和宏观控制,使我国铸造厂点逐步调整至一个较合理的水平,形成约6000家左右厂点,从业人数为60~80万人的行业基本队伍,并使其中1/4成为重点铸造厂,达到规模经济。这些重点铸造厂中的10%(约150家)分别成为各行业的骨干厂,达到或接近工业发达国家80年代末90年代初的生产技术水平;90%(约1400家)重点铸造厂达到工业发达国家80年代中的水平。
1.4 近期规模经济生产发展目标
按产品种类生产指和方式的不同,各类铸件的骨干铸造厂的规模经济生产发展目标为:
1)大批量流水生产的汽车、内燃机、拖拉机铸件和铸铁管,规模经济批量为1.5~2万吨/年•厂以上。其中,某些大型铸造厂(集团公司)和离心球墨铸铁管厂应达到5万吨/年•厂以上。首先是汽车铸造待业在铸件质量、机械化和自动化程度、工艺技术水平、人员素质和环保质量等方面在“九五”期间进一步提高,总体生产水平达到工业发达国家80年代末的水平,一部分达到90年代初的水平,并具有在国际市场上的竞争能力。
2)成批量生产的机床、阀门、铁道机车和通用的专用的机械类铸件,规模经济批量为0.7万吨/年•厂以上。在技术与装备上应大力推广树脂砂技术,使该类铸件在内在质量、尺寸精度和表面粗糙度等方面达到当今国际标准,总体生产水平,包括机械化程度,达到工业发达国家90年代初水平。环保质量符合国家标准,建立起该类铸件的出口基地。
3)单件、小批量生产的重、大型矿山、电站、冶金等机械铸件,规模经济批量应在0.7万吨/年•厂以上。工艺技术和装备水平、环保质量达到工业发达国家80年代末90年代初的水平,能为国家重大工程项目的关键设备提供优质可靠的铸件,并在国际市场上具有竞争力。
4)批量生产的精密小铸件(如液压件、小型压缩机以及高新技术用铸件等),应按工艺要求尽可能集中生产,规模经济批量应达到1000~2000吨/年•厂以上;熔模精铸件在品种相对集中专业化生产基础上力求提高经济规模,达到500吨/年•厂以上。应用当时国际先进水平的工艺技术、材料和装备,使液压件毛坏质量问题得到彻底解决,溶模精铸件的精度和表面粗糙度达到国际同类产品水平。环保质量达到国家标准并建立起部分附加值高的铸件出口基地。
5)铝合金铸件的规模经济批量应在500~1000吨/年•厂以上。铸件质量和经济效益应达到工业先进国家90年代初水平,满足汽车、仪器仪表等行业的需求,环保质量应达到国家标准。
(3)远景目标
到2010年,采用适合我国国情的世界上先进的铸造技术和装备,形成比较完整的我国铸造原辅材料供应体系和能自主开发的铸造机械和工艺装备体系。铸件在数量上和质量上能完全满足机械工业的需求,并有部分中、高档铸件出口。调整铸造厂点到5000点铸造企业,并使其中60%(约3000家)成为重点铸造企业,其中30%(约900家)为骨干企业,其生产技术水平、铸件产品性能和环保质量等均达到当时国际水平,70%(约2000家)达到工业发达国家20世纪90年代末水平。
(1)我国铸造行业的基本情况
据有关资料分析估计,我国有各类铸造厂点约2万余家,从业人数约120多万人,年产铸件1200万吨左右,铸件产值超过400亿元,居世界第二位,1994年出口铸件约55万吨,总值3.3亿美元。从产业结构看,现有大量从属于主机生产厂或公司的铸造分厂或铸造车间;也有在推行专业化生产过程中发展起来的一大批独立的专业铸造厂(以工艺专业化为主);还有改革开放以来乡镇建立的为数众多的小型铸造厂点。就规模和水平而言,既有工艺先进、机械化程度高、年产铸件达数万吨的大型铸造厂;也有工艺落后、设备简陋、基本上手工操作,年产铸件百吨的小铸造厂。全员劳动生产率,以铸铁件为例全国平均水平为8~10吨/人 年左右。一般铸造厂的铸铁件与铸钢件每吨能耗分别为550~650公斤标准煤与900~1000公斤标准煤。近十年来,通过技术改造,一批企业有了较大的进步和改观,形成一批具有先进水平的铸造骨干生产厂,但总体来说,我国铸造成业仍面临着经济效益差,铸件质量低,能源、材料消耗高,劳动条件恶劣,环境污染等严重问题。
1989—1992年统计分析表明,市场对铸件的需求呈上繁荣昌盛趋势,我国铸件产量按合金种类分,铸铁件占81%~83%,铸钢件占13%~15%,非铁合金铸件占3.5%~4.5%。熔模精铸件年产量17万吨,压铸件年产量约25万吨,占2%。
1994年我国各类铸件的产量见表1—1—1,各类铸件产量在各地区颁的情况见表1─1─2。
(2)近5—10年来我国铸造行业的技术进步和发展变化
随着改革开放,以及“七五”、“八五”的技术改造,使我国铸造行业发生了不少变化。铸造工艺、技术水平和铸件质量水平在总体上比前10年有了一定的提高,出现了一批具有国际80年代水平的重点骨干铸造厂。我国铸造行业的技术进步和发展变化主要表现在:
1)新装备的应用提高了我国铸造生产机械化水平。
──机床、石油、通用和重型机械等行业的成批量生产已先后引进80多条树脂砂生产线。同时国内开发装备了5~20吨/时能力的树脂砂技术和装备的应用形成了一批以树指砂工艺为主的铸造生产,提高了铸造生产的技术水平,使我国大中型铸件的尺寸精度达到CT9—11级,表面粗糙达Ra12.5~50μm,其质量接近国际80年代水平。目前我国已形成年产70多万吨的树脂砂铸件生产能力,并能成功地生产出150吨重的树脂砂铸钢件。国内部分工厂已能适应国际市场要求,用树脂砂工艺生产出口的机床铸件和其他铸件。
——汽车、内燃机等行业的大批量流水生产中已先后引进冲造型线31条。在消化吸收的基础上,国内自主开发研制气冲造型机和线29台(条)。由于这些自动造型线投入生产并采用了优质细钢丸清理,在我国形成了一批采用先进工艺大指生产铸件的厂点,使部份铸造厂生产的缸体、缸盖和箱体等铸件的尺寸精度达到ISOCT6—8级,表面粗糙度达到Ra12.5~25μm,接近国外同类铸件的质量水平。此外,我国还先后引进垂直和水平分型的高压、射压、挤压和静压以及“V”法等先进的造型生产线70多条,这对提高我国高强度薄壁铸件的质量水平起到了显著的促进作用。
──消失模工艺由于尺寸精度高(可达0.2mm以内),表面光洁(Ra5~6μm),生产成本低,投资省等优点,近几年在欧美等国已得到较快的发展。我国已应用消失模技术生产汽车用铝合金进气管,以及阀门、管件等铸铁件。
──铸铁管待业先后引进约10套直径1m以下中型球墨铸铁管离心铸造成套设备,每个工厂形成3~5万吨/年的生产能力。同时国内已研制开发出球墨铸铁管的水冷金属型离心机和多种配套辅机,预计在今后2~3年内我国离心球墨铸铁管的年产量将会迅速增加。
──重型机械行业引进AOD与VOD等炉外精炼技术与设备,有自动控制的80吨大型电弧炉等先进装备,大大地提高了高级合金铸钢件的内在质量。
──近几年我国共引进各类制芯机110多台(套)。我国已能批量生产各种类型、型号的热芯盒机、壳芯机。三乙胺法的冷芯盒装备和制芯单元经过消化吸收已研制成功或投入使用。制芯水平有了很大提高。
──近几年引进压铸机100多台,并自行研制成功1.6万Kn的压铸机。铝压铸件水平也有了很大提高。
2)新材质的研制应用提高了整机的使用寿命和可靠性。
──我国富有的稀土资源在铸造生产中得到广泛的应用。稀土镁球墨铸铁已在汽车、柴油机,以及其他机械产品中大量应用。稀土中碳低合金铸钢和耐热铸钢在机械和冶金产品中得到良好应用,并获得可观的技术经济效益。
──高强度、高弹性模数的灰铸铁已成功地应用于机床铸件,提高了机床的精度;高强度薄壁灰铸铁件铸造技术的应用,使最薄壁厚仅4~6毫米的缸体、缸盖铸件的本体断面硬度差HB<30,组织细密均匀。
──蠕墨铸铁已在汽车排气管和大马力柴油机缸盖上应用,使汽车排气管的使用寿命提高了4~5倍,达到10万里以上。
──高磷、含硼和钒钛等耐磨铸铁已在机床导轨、缸盖和活塞环上大量应用,使其耐磨性和使用寿命提高了1~2倍;高铬和低铬抗磨铸铁已在耐磨件上大量应用,使用寿命比原材质分别提高8~10倍和2~3倍。
──研制出ZL206高温耐热铝合金和ZM6耐热高强稀土镁合金等新型航空材料。
3)新工艺和新技术的推广应用促进了铸造技术水平及铸件内在和外观质量的提高。
──经过十多年的研制和攻关,已形成我国自己的孕育剂、球化剂和蠕化剂系列,逐步形成按国爱标准商品化供应三剂的生产基地,有力地促进了我国铸铁件内在质量的提高。
──近几年开发和推广了各种先进的铸铁熔炼设备,从而进一步提高了铁液温度,减少铁液氧化。外热式热风(风温500~600)冲天炉已开始在我国应用,使铁液温度达到1500。冲天炉──电炉双联熔炼工艺已在大批量流水及批量生产中较广泛应用。
──在缸体、缸盖等高强度薄壁铸件等方面的大批量流水生产中应用了过滤网技术,改善了铸件内在质量,减少了渣孔缺陷。
──金属型覆砂铸造技术在柴油机曲轴上得到了成功的应用,它有效地提高了曲轴的质量和成品率。
──成功地生产出60万千瓦的汽轮机高中压缸体,12.5~17万千瓦水轮机不锈钢叶片,毛重330吨的大型铸钢件,以及毛重5吨、净重2.7吨的大型铝合金铸件。
──热芯盒、壳芯、冷芯盒等先进的树脂砂制芯工艺技术已在汽车、内燃机、拖拉机、机床等行业的铸件上得到较普遍应用,大大提高了铸件的尺寸精度。
──国内已成功地开发出水平连续铸造技术和装备,并生产出60~200和40x40~200x200的墨铸铁和灰铸铁型材。该材质具有组织致密、强度高、耐压、尺寸精度高和表面光洁等一系列优点。
──我国精铸技术有了长足的进步,采用近净形技术生产出无余量航空发动机叶片,达到国际80年代水平。目前生产的不锈钢精铸件能力已达1万吨/年,其尺寸精度和表面粗糙度达到国际水平,满足出口要求。
4)原辅材料的供应开始有了好转。
铸造原辅材料的质量和供应长期以来一直制约着我国铸造业的发展和铸件质量的提高。经过广大铸造工作者四十多年的呼吁和艰苦奋斗,此局面开始有所好转。
──对铸造用原砂、膨润土等资源进行了较系统的调研和基础工作。在统一规划下,内蒙大林、巴胡塔、东西都昌、河南郑庵、福建东山、平潭等30多个采砂场全部实现了原砂的水洗,使原砂的含泥量低于0.8%。目前这些采砂场的水洗砂年产量达150~200多万吨,擦洗砂年产量为50多万吨。
──我国已能批量生产和商品化供应树脂砂造型和制芯用各种树脂、硬化剂及辅料,以及商品化供应复膜树脂砂。
──涂料、结合剂等各种辅助材料已有了引进和商品化生产供应,为今后系统发展奠定了基础。
──生产高温优质铁液所需的铸造焦已在我国初步建成生产基地,形成一定的指规模,为稳定球墨铸铁件和高强度灰铸铁件的质量创造了有利条件。
5)先进的测试手段和电子技术在铸造生产中得到应用和发展。
──近年来在许多重点待业的骨干铸造厂点较多地采用直读光谱仪和热分析仪,快速且有效地控制了炉前金属液万分和杂质元素会计师,采用声频、声速等测试方法控制铸件的质量,保证了铸件内在质量的可靠和稳定。
──三坐标测量仪已在少数大型铸造厂开始应用,有效地保证了模具、芯盒及至铸件的尺寸精度。
──电子计算机已在铸造生产中得到应用。目前已用于生产管理和各种数据处理,生产过程自动化控制,以及铸造工艺辅助设计等领域。
──机械手和机器人在铸造生产的落砂、清理工序,以及压铸熔模精铸中开始得到应用。
1.2 市场需求分析
(1)从铸造生产现状和产量增长趋势对铸件需求分析
按照我国国民经济总体发展规划设想,90年代我国国民生产总值将以8%~9%速度增长。经济建设规模会继续扩大,铸件出口量也将有所增加,预计我国铸件产量会继续增长。同时,由于技术进步因素,如提高铸件尺寸精度,减薄铸件壁厚,处长铸件使用寿命,扩大应用轻合金铸件,采用工程塑料肮脏冲压──焊接结构件等,预测铸件产量以平均每年约4%的速度继续增长。到2000年,我国铸件年产量将达到1350万吨左右。
(2)从重点主机产品发展对铸件需求分析
──汽车铸件上升幅度较大,到2000年汽车用种类铸件年用量将达150万吨。
──由于建筑业的兴旺和国家大力发展水、油、气的管道输送,铸铁管的产量会以较快的速度增长,到2000年将超过230万吨。其中离心球墨铸铁管由于引进的近10套主机相继投产,到2000年时其产量会超过50万吨,使其在铸铁管中的比例由目前的5%上升到20%~25%。
──铁道机车、发电设备、冶金矿山和各种专业机械等由于国家投资向基础设施倾斜而有较大的增长,预计到2000年时的产量比目前产量增长30%以上,铸件产量也会有所增加。
──农机、内燃机铸件的产量仍会有稳定的增长,到2000年预计产量会超过200万吨。
──机床、阀门、液压铸件产量也会有一定的增长,由于树脂砂的应用,该类铸件出口量会有所增加。机床铸件占全部铸件重量的比例可能仍在7%左右。
(3)从重点主机产品发展对各类铸造合金需求分析
1)铸铁件产量继续增长,但在铸件总产量中所占的比例仍维持在80%~82%左右,其内部的构成比例将产生较大的变化。
──球墨铸铁件由于汽车产量的急剧增加和近10套离心球队墨铸铁管生产线的陆续投产,以及它进一步代替部分铸钢件和可锻铸铁件而有较大幅度的增长,预计到2000年,我国球队墨铸铁件所占的比例将超过15%,年产量达200万吨。
──可锻铸铁件虽在管接头、紧固件和线路金具等产品上仍有一定的市场,但由于它在汽车行业用量的急剧减少而下降幅度较大。预计到2000年,其比例将下降至2%~3%,年产量为30~40万吨。
──灰铸铁件由于在几个主要产品,如汽车、柴油机、拖拉机、机床、各种专业机器中仍大量应用,其产量会继续增长。预计到2000年,年产量900万吨,它占全部铸件重量的比例会稍有下降,在65%左右。
2)非铁合金铸件产量和比例上升幅度较大。
──由于未来5~10年内我国小轿车、摩托车和休闲办公室用品的产量迅速增加,我国铝合金铸件和铝、锌合金压铸件的产量会大幅度增加。预计到2000年,铝合金铸件产量有可能达到80万吨左右,占铸件总产量的6%,由于受到有色产量的限制,增长速度也将受到制约。
──铜合金铸件产量变化不大,所占比例会有所下降。
3)铸钢件年产量将下降,约在120万吨左右,它在全部铸件中所占比例会略有下降,但其中合金铸钢件的需求将进一步增加,使它占全部铸钢件的比例上升到25%~30%。
(4)国际市场需求分析
近几年世界铸件年产量牌稳定时期,一般在7000~7500万吨,其中球墨铸铁件和铝合金铸件以较高幅度增长,而一般灰铸铁件、可锻铸铁件和铸钢件有所下降。由于受能源劳动力价格和环境等因素的影响,今后西方工业发达国家的铸件产量将会逐渐减少,转而向发展中国家采购一般铸件,但同时又会向发展中国家出口高附加值、高技术含量的优质铸件。如按1990~1993年我国铸件出口平均每年增长15%计算,至2000年我国铸件出口量可能达到100万吨,比现在增长1倍多。
1.3 振兴目标
(1)振兴总目标
可以设想用十五年或更多一点时间从根本上改变我国铸造生产的落后状况,力争基本上能满足国家支柱产业──机械工业、汽车工业及高机关报技术产业对高质量铸件的需求,以及国民经济基础设施和人民生活的需求,使我国铸造工业的总体技术水平接近世界水平。
2000年以前为振兴的第一阶段。在加速消化吸收引进的工艺技术和装备的同时,结合我国具体的生产条件和资源情况,积极研究开发铸造新工艺、新材料、新技术和新装备,切实解决好铸造原辅材料的商品化,使其质量与品种适合铸造技术发展的要求,形成一批在国际市场上具有竞争力的骨干铸造生产企业。提高国产铸造机械和工艺装备的质量和可靠性,以促进我国铸造生产的优质、低耗、高效益、少污染,为振兴总目标打下基础。
2001年到2010年为振兴的第二阶段。主要铸件产品性能、质量和可靠性达到当时的国际水平,在我国形成比较完整的原辅材料供应体系,以及自主开发的铸造机械和工艺装备体系。
(2)近期目标
预计到2000年,我国铸件产量将达到1350万吨。主要矛盾是提高铸件质量档次、技术经济效益,以及解决工作条件和环境污染问题。力争“九五”或更长一些时期内通过市场竞争,优胜劣汰,深化体制改革和宏观控制,使我国铸造厂点逐步调整至一个较合理的水平,形成约6000家左右厂点,从业人数为60~80万人的行业基本队伍,并使其中1/4成为重点铸造厂,达到规模经济。这些重点铸造厂中的10%(约150家)分别成为各行业的骨干厂,达到或接近工业发达国家80年代末90年代初的生产技术水平;90%(约1400家)重点铸造厂达到工业发达国家80年代中的水平。
1.4 近期规模经济生产发展目标
按产品种类生产指和方式的不同,各类铸件的骨干铸造厂的规模经济生产发展目标为:
1)大批量流水生产的汽车、内燃机、拖拉机铸件和铸铁管,规模经济批量为1.5~2万吨/年•厂以上。其中,某些大型铸造厂(集团公司)和离心球墨铸铁管厂应达到5万吨/年•厂以上。首先是汽车铸造待业在铸件质量、机械化和自动化程度、工艺技术水平、人员素质和环保质量等方面在“九五”期间进一步提高,总体生产水平达到工业发达国家80年代末的水平,一部分达到90年代初的水平,并具有在国际市场上的竞争能力。
2)成批量生产的机床、阀门、铁道机车和通用的专用的机械类铸件,规模经济批量为0.7万吨/年•厂以上。在技术与装备上应大力推广树脂砂技术,使该类铸件在内在质量、尺寸精度和表面粗糙度等方面达到当今国际标准,总体生产水平,包括机械化程度,达到工业发达国家90年代初水平。环保质量符合国家标准,建立起该类铸件的出口基地。
3)单件、小批量生产的重、大型矿山、电站、冶金等机械铸件,规模经济批量应在0.7万吨/年•厂以上。工艺技术和装备水平、环保质量达到工业发达国家80年代末90年代初的水平,能为国家重大工程项目的关键设备提供优质可靠的铸件,并在国际市场上具有竞争力。
4)批量生产的精密小铸件(如液压件、小型压缩机以及高新技术用铸件等),应按工艺要求尽可能集中生产,规模经济批量应达到1000~2000吨/年•厂以上;熔模精铸件在品种相对集中专业化生产基础上力求提高经济规模,达到500吨/年•厂以上。应用当时国际先进水平的工艺技术、材料和装备,使液压件毛坏质量问题得到彻底解决,溶模精铸件的精度和表面粗糙度达到国际同类产品水平。环保质量达到国家标准并建立起部分附加值高的铸件出口基地。
5)铝合金铸件的规模经济批量应在500~1000吨/年•厂以上。铸件质量和经济效益应达到工业先进国家90年代初水平,满足汽车、仪器仪表等行业的需求,环保质量应达到国家标准。
(3)远景目标
到2010年,采用适合我国国情的世界上先进的铸造技术和装备,形成比较完整的我国铸造原辅材料供应体系和能自主开发的铸造机械和工艺装备体系。铸件在数量上和质量上能完全满足机械工业的需求,并有部分中、高档铸件出口。调整铸造厂点到5000点铸造企业,并使其中60%(约3000家)成为重点铸造企业,其中30%(约900家)为骨干企业,其生产技术水平、铸件产品性能和环保质量等均达到当时国际水平,70%(约2000家)达到工业发达国家20世纪90年代末水平。
2、使用成分主要为蜡的冲头珠遇铝液气化并被推进压铸模型腔,久而久之堆积在模具表面形成积碳。
3、使用含石墨的冲头油被推进压室并在铸造时推进型腔在模具表面堆积形成积碳。
这个问题范围太大了,我只针对铝合金压铸件常见缺陷及产生原因来说明一下:铝合金压铸产品铸造缺陷产生原因及处理办法;
表面铸造缺陷;
1 拉伤特征:沿开模方向铸件表面呈线条状的拉伤痕迹,有一定深度,严重时为整面拉伤;金属液与模具表面粘和,导致铸件表面缺料。产生原因:模具型腔表面有损伤;出模方向无斜度或斜度过小;顶出不平衡;模具松动:浇铸温度过高或过低,模具温度过高导致合金液粘附;脱模剂使用效果不好:铝合金成分含铁量低于O.8%;冷却时间过长或过短处理方法:修理模具表面损伤;修正斜度,提高模具表面光洁度;调整顶杆,使顶出力平衡;紧固模具;控制合理的浇铸温度和模具温度1 80-250。更换脱模剂:调整铝合金含铁量;调整冷却时间;修改内浇口,改变铝液方向。
2 气泡特征:铸件表面有米粒大小的隆起表皮下形成的空洞.产生原因合金液在压室充满度过低,易产生卷气,压射速度过高;模具排气不良;熔液未除气,熔炼温度过高;模温过高,金属凝固时间不够,强度不够,而过早开模顶出铸件,受压气体膨胀起来;脱模剂太多;内浇口开设不良,充填方向交接。处理方法改小压室直径,提高金属液充满度;延长压射时间,降低第一阶段压射速度,改变低速与高速压射切换点降低模温,保持热平衡;增设排气槽、溢流槽,充分排气,及时清除排气槽上的油污、废料;调整熔炼工艺,进行除气处理;留模时间适当延长:减少脱模剂用量。
1.气孔类别
由于铝合金具有严重的氧化和吸气倾向,熔炼过程中又直接与炉气或外界大气相接触,因此,如熔炼过程中控制稍许不当,铝合金就很容易吸收气体而形成气孔,最常见的是针孔。针孔(gas porosity/pin-hole),通常是指铸件中小于1mm的析出性气孔,多呈圆形,不均匀分布在铸件整个断面上,特别是在铸件的厚大断面和冷却速度较小的部位。根据铝合金析出性气孔的分布和形状特征,针孔又可以分为三类①,即:
(1) 点状针孔:在低倍组织中针孔呈圆点状,针孔轮廓清晰且互不连续,能数出每平方厘米面积上针孔的数目,并能测得出其直径。这种针孔容易与缩孔、缩松等予以区别开来。
(2) 网状针孔: 在低倍组织中针孔密集相连成网状,有少数较大的孔洞,不便清查单位面积上针孔的数目,也难以测出针孔的直径大小。
(3) 综合性气孔:它是点状针孔和网状针孔的中间型,从低倍组织上看,大针孔较多,但不是圆点状,而呈多角形。
铝合金生产实践证明,铝合金因吸气而形成气孔的主要气体成分是氢气,并且其出现无一定的规律可循,往往是一个炉次的全部或多数铸件均存在有针孔现象;材料也不例外,各种成分的铝合金都容易产生针孔。
2. 针孔的形成
铝合金在熔炼和浇注时,能吸收大量的氢气,冷却时则因溶解度的下降而不断析出。有的资料介绍②,铝合金中溶解的较多的氢,其溶解度随合金液温度的升高而增大,随温度的下降而减少,由液态转变成固态时,氢在铝合金中的溶解度下降19倍。(氢在纯铝中的溶解度与温度的关系见图1③)。因此铝合金液在冷却的凝固过程中,氢的某一时刻,氢的含量超过了其溶解度即以气泡的形式析出。因过饱和的氢析出而形成的氢气泡,来不及上浮排出的,就在凝固过程中形成细小、分散的气孔,即平常我们所说的针孔(gas porosity)。在氢气泡形成前达到的过饱和度是氢气泡形核的数目的函数,而氧化物和其他夹杂物则在起气泡核心的作用。
在一般生产条件下,特别是在厚大的砂型铸件中很难避免针孔的产生。在相对湿度大的气氛中溶炼和浇注铝合金,铸件中的针孔尤其严重。这就是我们在生产中常常有人纳闷干燥的季节总比多雨潮湿的时节铝合金铸件针孔缺陷少些的原因。
一般说来,对铝合金而言,如果结晶温度范围较大,则产生网状针孔的机率也就大得多③。这是因为在一般铸造生产条件下,铸件具有宽的凝固温度范围,使铝合金容易形成发达的树枝状结晶。在凝固后期,树枝状结晶间隙部分的残留铝液可能相互隔绝,分别存在于近似封闭的小小空间之中,由于它们受到外界大气压力和合金液体的静压作用较小,当残留铝液进一步冷却收缩时能形成一定程度的真空(即补缩通道被阻塞),从而使合金中过饱和的氢气析出而形成针孔。
3. 形成气孔的氢气的来源与析出
铝合金中气孔的产生,是由于铝合金吸气而形成的,但气体分子状态的气体一般不能溶解于合金液中,只有当气体分子分解为活性原子时,才有可能溶解。合金液中气体能溶解的数量多少,不仅与分子是否容易分解为活性原子有关,还直接与气体原子类别有关。在铝合金熔炼过程中,通常接触的炉气有:氢气、氧气、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等,这些气体主要是由燃料燃烧后产生的,而耐火材料、金属炉料及熔剂、与气体接触的工具等也可以带入一定量的气体,如新砌的炉衬、炉子的耐火材料、坩埚等,通常需要使用几天或几周的时间,其化学结合的氢才能充分从粘结剂中释放出来。一般而言,炉气成分是由燃料种类以及空气量来决定的。普通焦炭坩埚炉,炉气成分主要为二氧化碳、二氧化硫和氮气;煤气、重油坩埚炉主要为水蒸气、氮气;而对目前大多数熔炼厂家使用的电炉熔炼来说,炉气成分主要是氢气。因此,采用不同的熔炼炉熔炼时,铝合金的吸气量和产生气孔的程度是不同的。
铝合金生产实践证明,氢是唯一能大量溶解于铝或铝合金中的气体,是导致铝合金形成气孔的主要原因,是铝合金中最有害的气体,也是铝合金中溶解度最大的气体。在铸件凝固过程中由于氢的析出而产生的孔隙,不仅减少了铸件的实际截面积而且是裂纹源。惰性气体不能溶于铝或铝合金,其他气体一般与铝或铝合金反应形成铝的化合物,如Al2O3、AlCl3、AlN、Al4C3等等。由图1可知,氢在液态铝或铝合金中的溶液解度很大,而几乎不溶解于固态铝(在室温条件下,其溶解度约在0.003﹪以下)。
在铝合金熔炼时,周围空气中的氢气含量并不多,氢的最通常的来源是铝和水蒸气的反应,而水蒸气主要来源于炉气中的水分、设备及工具吸附的水分、一些材料的结晶水与铝锈Al(OH)2分解出来的水分等,其反应式如下:
3H2O(水蒸气)+2Al=Al2O3+6[H](1)
含镁铝合金由于还发生下列反应,更容易吸收氢:
H2O(水蒸气)+ Mg=MgO+2[H](2)
另外,金属炉料或回炉料带入的油污、有机物、盐类熔剂等与铝液反应也能生成氢:
4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3)
镁、钠、锂可以改变铝的表面的氧化膜,使活性氢原子容易进入;金属氟和铍则能在铝的表面形成更致密的氧化膜,降低氢向铝液或铝合金中扩散的速度,对铝合金起到保护作用。形成氢化物的元素,如钙、钛、锂、铯等金属均能强烈地扩大氢在铝液中的溶解度。不同温度下活性氢原子在铝液或铝合金中的溶解度见表1。
4.气孔对铝合金铸件性能的影响
针孔对铝合金性能的影响主要表现在能使铸件组织致密度降低,力学性能下降。为此,在铝合金铸件生产实践中,加强对气孔等级对力学性能的影响研究,通过控制针孔等级来保证铝合金铸件品质是非常重要的。针孔等级评定,低倍检验按GB10851-89进行,当有争议时按表2规定执行;X射线照相按GB11346-89铝合金铸件针孔分级标准执行,该标准选用目前工业生产中常用的两种合金ZL101(Al-Si-Mg系)和ZL201(Al-Cu-Mn系), 并在T4状态测定бb和σ5的试验结果表明(ZL101T4、ZL201ST4各种针孔试样的力学性能分别见表3、表4):铸件力学性能与针孔等级之间是线性相关关系,随着针孔等级级别增加,力学性能逐步下降;针孔等级每增加一级,力学性бb下降3%左右,σ5下降 5%左右。对铝合金铸件切取性能试样要求,铸件允许存在的针孔级别详见GB9438-8
这里应当指出的是,由于铸件壁厚效应的影响,即使针孔严重程度相同,壁厚大的部位力学性能下降,壁厚小的则较高。由于铸件的力学性能取决于多种因素,不仅与针孔等级有关,还与合金的化学成分的波动、铸 件的凝固速度、热处理效果、其他缺陷的存在因素有关,所以同一级别的针孔试样,力学性能将在一个相当大的范围内波动。
5. 铝合金铸件针孔形成的主要因素
综上所述,针孔是铝合金铸件中容易出现的且对铸件品质造成一定影响的一种铸造缺陷,氢是造成针孔的主要原因(有的资料介绍,铝液中所溶解的气体中80%-90%是氢),而氢的主要来源是水蒸气分解所产生的。因此,铝合金在熔炼过程中造成水蒸气产生的原因,也就是直接影响针孔形成的主要因素。影响针孔形成的主要因素有:
5.1 原材料、辅助材料的影响
在铝合金熔炼浇注过程中,所使用的原材料、辅助材料、一些材料中的结晶水和铝锈AL(OH)2分解会产生水分,造型材料中有多种有机和无机辅料带有的水分,铸型材料中的辅料、涂料等因为预热不良含有的水分等等,在铝合金熔炼浇注时,会因水蒸气的分解而产生大量的气体,这些气体都有可能导致铸件产生气孔。涂料中粘结剂,虽然可以增加涂层厚度,但也相应增大了发气量。
5.2 熔炼设备及工具的影响
不同熔炼设备熔化铝合金时,铝合金的吸气量和形成气孔的程度是不同的。新坩埚及有锈蚀、污物的旧坩埚,使用前应吹砂或用其他方法清除干净,并加热至700℃-800℃,保温2h-4 h,以去除坩埚所吸附的水分和其它化学物质,否则会因含有水分而在熔炼浇注时产生水蒸气而导致形成气孔。新砌的炉子,通常也需要使用几天或几周的时间进行烘炉干燥处理,否则耐火材料中含有的水分及化学结合的氢就无法释放而导致熔炼时形成气孔。
熔炼用的工具如浇包、除气用的钟罩等,使用前应将表面残余的金属、氧化皮等污物清除干净;铝镁合金使用的工具,使用前则要求放在光卤石等熔剂中洗涤干净。然后涂上防护涂料并进行预热烘干。如果预热不良,表面吸咐的水分,会在熔炼浇注过程因加热形成水蒸气而产生大量的气体,导致铸件针孔的形成。
5.3 气候的影响
一般情况下,周围空气中的氢气含量并不多,但空气中如果相对湿度大,则会增加合金液中气体的溶解度,形成季节性气孔,如在雨季,由于空气湿度大,铝合金熔炼时针孔产生的现象就严重些。当然,空气湿度大时,铝合金锭 、熔炼设备、工具等也会因空气潮湿而增加表面水分的吸附量,因此更应注意采取有力预热烘干防护措施,以减少气孔的产生。
5.4 熔化操作的影响
铝合金熔炼时,由于氢气溶解到铝液中需要一个过程,因此加强熔炼过程的控制,对控制铝合金吸气量是大有文章可做的。生产实践表明,铝液吸氢是在表面进行的,它不仅与铝液表面的分压有关,还与合金熔炼温度、熔炼时间等有较大的关系。合金熔化温度越高,熔化时间和熔化后铝液保持时间越长,氢在铝液中扩散就越充分,铝液吸氢量就越大,出现针孔的几率就越大。有人曾做试验,铝液存放时间越长,铝合金内含气量近似成比例增加。因此,我们在大量生产条件下,为了减少铝合金熔炼时吸收氢气,一定要严格执行铝合金熔炼工艺规程,一般铝合金熔化后保持时间不能超过3h-5h,铝合金熔化温度也不能过高,一般控制在760℃以下,最高初始熔炼温度不应超过920℃。
5.5 砂型铸造铸型的影响
铸型含水量高,铝合金中含氢量就越高。有人用同炉合金浇入不同含水量的铸型,经测定合金中氢气含量有很大区别③:铸型含水量为5%时,铸型中含氢量为1.5ml/100g;铸型含水量为6%时,铸型中含氢量为2.5ml/100g;铸型含水量为8%时,铸型中含氢量为3.0ml/100g。因此砂型铸造铝合金时,最好采用干燥或表面干燥型,如用湿型,含水量应控制在6%以下。这是因为湿型铸造时,由于水分的汽化温度低,当加热到铝液熔化温度时,砂型中会产生大量的气体,随着压力增大,体积发生膨胀,压力大的气体就会进入型腔或型腔中的铝液,导致侵入性气孔的形成。
5.6 金属型铸造型腔的影响
由于金属型铸造没有退让性和无透气性等特点,金属型在充填和浇注过程中,型 腔内的气体一方面随着铝液金属的充填被压缩;另一方面又被迅速强烈加热,引起压力升高,结果造成充型反压力,阻碍铝液金属充填型腔,当压力超过一定极限时,气体就可能冲破金属液流束的表层,通过内浇口向外逸出,破坏金属液连续流动,并造成强烈氧化,在气体穿越金属液时,如果受到初晶或凝固层的阻挡,便会留在金属液中形成气孔。当带有砂型的金属型铸造时,液体金属在充填过程中,砂型受到粘结剂分解以及涂料未烘干或金属型预热不充分的影响,都会增加型腔内的气体量,当型腔内的气体不能充分排出时,气体便滞留于铸件形成气孔,而部分残留气体则富集于铸型壁与金属液之间形成“气阻”,这些气阻则使铸件出现浇不足或冷隔缺陷。
6.预防铝合金铸件针孔形成的主要措施<
由以上分析可知,铝合金铸件容易产生针孔缺陷。它与铝合金本身特性有关系,也与一系列的外界因素有关。为了避免或减少铝合金在熔炼时产生针孔,保证铝合金铸件具有优良品质,可针对性地采取适当的预防措施予以预防。
6.1 认真做好熔炼浇注时的准备工作
6.1.1 严格按工艺规程要求,正确处理好炉料。炉料使用前应用吹砂或其它方法去除炉料表面的锈迹、泥沙等污物,并进行炉料预热,预热温度:350℃-450℃,保持3h以上,严防带入水分和油污等。按QJ169-75要求的I类铸件,只允许使用一级回炉料,Ⅱ、Ⅲ类铸件允许使用二级回炉料,但Ⅱ类铸件回炉料的总量不允许超过70%,三级回炉料不允许用于基本产品的生产。
6.1.2 坩埚、锭模、熔炼工具,使用前应将表面油污、脏物等清除干净。并预热至120℃-250℃,涂以防护涂料。
6.1.3 新坩埚、新砌炉子、有锈蚀的旧坩埚,使用前应用吹砂其他方法将表面清除干净,并进行烘炉处理。一般应加热至700℃-800℃,保温2h-4h,以去除坩埚所吸附的水分及其它化学物质。
6.1.4 已经涂料的坩埚 、锭模、熔炼工具使用前,均须预热,坩埚应预热至暗红色(500℃-600℃);熔炼工具应预热至200℃-400℃,保持2h以上(除使用感应炉熔炼合金时,坩埚可不预热外。)
6.2 严格执行工艺规程,力求做到快速熔炼
铝合金在熔炼时,要力求做到快速熔炼,缩短高温下停留的时间。Al-Mg合金和其它铝合金熔化后保持时间过长时,需要用熔剂覆盖铝合金液面,以防止铝合金吸气,一旦在生产过程中出现异常,要及时与现场技术人员取得联系,采取果断措施予以处理。根据QJ1182-87标准,每一炉合金从开始熔化到浇注完毕的时间,砂型铸造不得超过4h;金属型铸造不得超过6h;压铸不得超过8h;合金最高温度一般不超过760℃,坩埚底部涂料厚度不得小于60mm。
6.3 加强潮湿季节预防措施
在雨季或空气潮湿时节铸造铝合金,我们更应加注意采取预防去气防护措施,对熔炼用具、锭模、坩埚、炉料等都要严格按规范进行预热处理,以防带入过多的水分和油污等,引起各类针孔的产生。
6.4 精炼去气,去除铝合金中的气体<
一般情况下,所谓“去气”(又叫“除气”)就是去除合金中的气体,“精炼”就是指去除合金中的夹杂物。因铝合金熔炼时,除气和精炼两个工序多合并在一起进行,故在生产实践中习惯将这两个工序称为精炼。由于铝合金中的气体主要是氢气,去气也就是主要去除氢气。目前去气的主要办法是在铝合金中通过精炼除气剂制造大量的气体(气泡中的气体可能是铝液内部经化学反应产生的,也可能性是经由部分精炼除气剂加入直接带入的),利用分压原理,让溶解于铝液中的氢原子向气泡扩散(此时气泡的分压为零),由于气泡比重轻,当气泡上浮到铝液表面时,气泡破裂,氢气逸入大气之中,最终达到去除氢气的目的。
目前,为了消除铝合金铸件针孔,最常用的办法是在熔化过程中用氯盐和氯化物除气,用氯气、氮气除气,用真空除气,用超声波除气,过滤除气等方法。,常用精炼除气剂的用途见表5。采用氯盐和氯化物除气剂除气时,要用钟罩将除气剂压入坩埚底部100mm,沿坩埚直径1/3处(距坩埚内壁)的圆周匀速移动。为了不使铝液大量喷溅,除气剂可分批加入,除气结束除渣,并按表6规定的时间进行静置。
6.5 增加气体在合金中的溶解度
采用快速或高压下凝固的方法,提高气体在铝合金中的溶解度,促进气体来不及或不能析出,从而达到消除针孔的目的。具体方法限于篇幅,在此不做过多阐述。
6.6 采用工艺方法进行除气
通常情况下,砂型铸造也可以采用静置、多扎出气孔和加大冒口等方法进行去气。这里仅以金属型铸造去气预防措施为例做一简易介绍。由于金属型铸造具有无透气性特点,在设计金属型时就必须有排气预防措施,其生产中常用的排气方式有:
(1)利用分型面或型腔零件的组合面的间隙进行排气:因为金属型零件在组合时,总会有间隙,一般分型间隙在0.08mm-0.15mm之间,活动零件间隙在0.1mm-0.2mm之间,利用这些间隙可用来排气,但不允许为了排气而过分扩大间隙,造成金属液阻塞,从而使铸件上毛刺增加,降低铸件尺寸精度。
(2)开排气槽:即在分型面或型腔零件的组合面上,芯座与顶杆表面上做排气槽,这样既能排气,又能蓄气,阻止液体金属流入,故在金属型铸造和金属型低压铸造时被广泛采用。
(3)设排气孔:排气孔一般开设在金属型的最高处,或金属型内可能产生“气阻”的地方。
(4)设计排气塞:排气塞是金属型常用的排气设施。在一平面上需要设制数个排气塞时,可用一个排气环来代替,将它设计在型腔的“气阻”处,或型腔的大平面上,以便排气畅通。如在铸件肥厚部分设计排气塞,排气塞可用导热性好的铜制作,同时还可以起到加强铸件冷却的作用。排气塞安装的位置和数量,常在金属型修正时确定。在金属型小批量生产时,为简化排气塞的制作,常在需要设置排气塞的地方,钻ф5-10毫米的小孔,孔内塞以水玻璃砂,也可以起到排气塞的作用。
7.预防铝合金铸件气孔形成应遵循的工艺原则
以上分析了铝合金铸件气孔形成的主要因素,并针对性地论述了一系列相应的预防措施,目的就是要在铸件中防止生成气孔和夹杂,获得优良品质的铸件。从铸造工艺角度综合分析,预防气孔的生成,消除气孔和氧化夹杂,我们可以用“防”、“排”、“溶”三字工艺原则来概括。
“防”:就是要防止水分及各种污物进入坩埚或熔炉中。
“排”:就是要排除铝液中的氧化夹杂和氢气,因为只有有效去除悬浮在铝液中的弥散状的夹杂物(主要是Al2O3),才能防止铝液增氢,消除去氢障碍,从而获得纯净的铝液,浇出合格的铸件。“渣既尽,气必除”说的就是这个意思。
“溶”:就是要使铝液中的氢在凝固时能部分地或者全部地固溶在合金组织中,不致在铸件中形成气孔。
因此,在铝合金熔炼安排和选择“防”、“排”、“溶”三套工艺措施时,我们必须遵循“以防为主,以排为辅”的工艺原则,但最佳的熔炼或重熔方法,着眼点应仍放在“防”字上。
当然,铝合金熔炼或重熔时,贯彻“以防为主,以排队为辅”的原则,正确实施“防”、“排”、“溶”三套工艺措施,还必须具有过硬的熔炼操作基本功,熔炼操作基本功包括:精炼设备、熔炉炼工具的准备和处理,溶剂、变质剂的预制,精炼、变质除渣的技巧,搅拌操作的技巧和合理浇注等等,我们只有具备了过硬的操作基本功,才能真正有效地预防铝合金铸件气孔的形成。