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但不久后將固化的物質倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質多為原為固態但加熱至液態的金屬（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的蓬勃發展，不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內容。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，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——在砂型中生產鑄件的鑄造方法。  

　　鋼、鐵和大多數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、成批生產和大量生產均能適應，長期以來，一直是鑄造生產中的基本工藝。  

　　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、砂型鑄造的生產過程及特點      砂型鑄造適合于在各種生產條件下，生產各種合金的鑄件。

　　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，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。

　　3.主要工藝參數的確定      

　　鑄造工藝參數包括：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中，鑄件中經常出現氣孔缺陷。氣孔的存在不但減小鑄件的有效工作面，還產生應力集中，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，產生的機理，表現的特征以及采取的措施具有十分現實的意義。氣孔的形成與鋁液在整個生產流程中的氣體環境有密切的聯系。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生的氣體；鑄型和冷鐵在澆注時產生的氣體；澆注系統設置不當，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生氣孔的方法為：  1)砂型要適當的扎排氣孔；  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產生氣體，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。解決氣孔缺陷的產生首先要分析出氣孔的來源，并在各個環節上始終把握兩個內容，即：預防和排除。預防是想盡一切辦法減少氣體產生的根源，堅決并且嚴格執行各項工藝操作規程；排除是要正確認識氣孔，從氣孔的大小、位置、分布、形態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)和優良的鑄造性能，在工業中被廣泛使用，是汽車、造船、航空航天及其他制造業的重要結構材料。生產中對鋁合金鑄件的品質要求也越來越高，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。  

　　實際生產中，鋁合金鑄件會出現多種缺陷，氣孔缺陷是砂型鑄造中經常產生的缺陷，是影響鋁鑄件質量的重要問題。氣孔缺陷常出現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。氣孔的產生除與型砂的水分、透氣性有關外，還與合金的熔煉質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生，要采取有效措施盡量減少原材料的水分，強化熔煉質量管理，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量也要控制好 ，質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效率較低；又因為砂的整體性質軟而多孔，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。