設(shè)計鋁合金鑄造結(jié)晶器的基本原則
半連續(xù)鋁合金鑄造用的鑄模稱結(jié)晶器,俗稱冷凝槽,它是鑄造成型的關(guān)鍵部件,結(jié)晶器設(shè)計應(yīng)遵循以下原則:
(1) 對鑄錠的冷卻均勻,在結(jié)晶器中所產(chǎn)生的冷卻強度必須滿足能形成具有足夠強度凝殼的要求。
(2) 脫模容易,能產(chǎn)生表面質(zhì)量良好的鑄錠。
(3) 結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,有一定強度、剛度和抗沖擊性。
(4) 確定鑄錠的收縮率,合金不同,規(guī)格不同,收縮率也不同。
(5) 確定結(jié)晶器的高度。
鋁合金鑄造結(jié)晶器材料的基本要求
對鋁合金鑄造結(jié)晶器材料的基本要求包括以下幾點:
(1) 具有一定的導(dǎo)熱性,使結(jié)晶器對鑄錠進行一次冷卻,形成凝固殼;
(2) 具有足夠的強度,以抵抗內(nèi)外表面溫度不一而造成的熱應(yīng)力,冷卻水的壓力及熔體靜壓力;
(3) 具有良好的耐磨性和一定的硬度,以防止具有粗糙表面的鑄錠將結(jié)晶器表面磨損;
(4) 有足夠的剛度,以保證鑄錠有正確形狀,并避免器壁扭曲變形;
(5) 不為熔體所損,并與潤滑油具有良好的耐磨性能。
結(jié)晶器通常采用經(jīng)冷加工的紫銅或者經(jīng)過淬火的2A50和6061合金鍛造毛坯和厚板制造。
鋁合金鑄造結(jié)晶器高度對鑄錠質(zhì)量的影響
結(jié)晶器高度對鑄錠質(zhì)量有以下幾方面影響:
(1) 對鋁合金鑄錠組織的影響。隨著結(jié)晶器高度的降低,有效結(jié)晶區(qū)短,冷卻速度快,溶質(zhì)元素來不及擴散,活性質(zhì)點多,晶內(nèi)結(jié)構(gòu)細(xì)。上部熔體溫度高,流動性好,有利于氣體和非金屬夾雜物的上浮,疏松傾向小。
(2) 對力學(xué)性能的影響。隨著有效結(jié)晶區(qū)的縮短,晶粒細(xì)小,有利于提高平均力學(xué)性能。
(3) 對裂紋傾向的影響。采用矮結(jié)晶器對鑄錠裂紋的影響與提高鑄造速度對裂紋的影響相似。
(4) 對表面質(zhì)量的影響。使用矮結(jié)晶器時,鑄錠表面質(zhì)量光滑,這是因為鑄錠周邊逆偏析程度和深度小,凝殼無二次重熔現(xiàn)象,抑制了偏析瘤的生成。
因此,對軟合金及塑性好的窄規(guī)格扁錠、小規(guī)格扁錠和空心錠,因其裂紋傾向性小,宜采用矮結(jié)晶器鑄造,結(jié)晶器一般在20~80mm;對塑性低的較寬規(guī)格扁錠、大直徑鑄錠及空心錠采用高結(jié)晶器鑄造,結(jié)晶器高度一般為100~200mm。
鋁合金鑄造:可分為重力鑄造法和壓力鑄造法。
重力鑄造法又分為:金屬模鑄造法、變形鋁合金熔煉與鑄造 砂模鑄造法、殼模鑄造法和熔模鑄造法。
壓力鑄造法又分為:加壓鑄造法、和加壓凝固法兩種。
加壓鑄造法又分為四類:
1、壓力鑄造法;
2、無孔性壓力鑄造法(精密壓鑄);
3、流動氣氛壓力鑄造法(氣動壓力鑄);
4、真空壓力鑄造法。
同樣,加壓凝固法也分為四類:
1、低壓鑄造法;
2、精密鑄造法(低速壓鑄法);
3、鋁熔液鍛造法(液態(tài)擠壓鑄造);
4、離心鑄造法。
半連續(xù)鋁合金鑄造用的鑄模稱結(jié)晶器,俗稱冷凝槽,它是鑄造成型的關(guān)鍵部件,結(jié)晶器設(shè)計應(yīng)遵循以下原則:
(1) 對鑄錠的冷卻均勻,在結(jié)晶器中所產(chǎn)生的冷卻強度必須滿足能形成具有足夠強度凝殼的要求。
(2) 脫模容易,能產(chǎn)生表面質(zhì)量良好的鑄錠。
(3) 結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,有一定強度、剛度和抗沖擊性。
(4) 確定鑄錠的收縮率,合金不同,規(guī)格不同,收縮率也不同。
(5) 確定結(jié)晶器的高度。
鋁合金鑄造結(jié)晶器材料的基本要求
對鋁合金鑄造結(jié)晶器材料的基本要求包括以下幾點:
(1) 具有一定的導(dǎo)熱性,使結(jié)晶器對鑄錠進行一次冷卻,形成凝固殼;
(2) 具有足夠的強度,以抵抗內(nèi)外表面溫度不一而造成的熱應(yīng)力,冷卻水的壓力及熔體靜壓力;
(3) 具有良好的耐磨性和一定的硬度,以防止具有粗糙表面的鑄錠將結(jié)晶器表面磨損;
(4) 有足夠的剛度,以保證鑄錠有正確形狀,并避免器壁扭曲變形;
(5) 不為熔體所損,并與潤滑油具有良好的耐磨性能。
結(jié)晶器通常采用經(jīng)冷加工的紫銅或者經(jīng)過淬火的2A50和6061合金鍛造毛坯和厚板制造。
鋁合金鑄造結(jié)晶器高度對鑄錠質(zhì)量的影響
結(jié)晶器高度對鑄錠質(zhì)量有以下幾方面影響:
(1) 對鋁合金鑄錠組織的影響。隨著結(jié)晶器高度的降低,有效結(jié)晶區(qū)短,冷卻速度快,溶質(zhì)元素來不及擴散,活性質(zhì)點多,晶內(nèi)結(jié)構(gòu)細(xì)。上部熔體溫度高,流動性好,有利于氣體和非金屬夾雜物的上浮,疏松傾向小。
(2) 對力學(xué)性能的影響。隨著有效結(jié)晶區(qū)的縮短,晶粒細(xì)小,有利于提高平均力學(xué)性能。
(3) 對裂紋傾向的影響。采用矮結(jié)晶器對鑄錠裂紋的影響與提高鑄造速度對裂紋的影響相似。
(4) 對表面質(zhì)量的影響。使用矮結(jié)晶器時,鑄錠表面質(zhì)量光滑,這是因為鑄錠周邊逆偏析程度和深度小,凝殼無二次重熔現(xiàn)象,抑制了偏析瘤的生成。
因此,對軟合金及塑性好的窄規(guī)格扁錠、小規(guī)格扁錠和空心錠,因其裂紋傾向性小,宜采用矮結(jié)晶器鑄造,結(jié)晶器一般在20~80mm;對塑性低的較寬規(guī)格扁錠、大直徑鑄錠及空心錠采用高結(jié)晶器鑄造,結(jié)晶器高度一般為100~200mm。
鋁合金鑄造:可分為重力鑄造法和壓力鑄造法。
重力鑄造法又分為:金屬模鑄造法、變形鋁合金熔煉與鑄造 砂模鑄造法、殼模鑄造法和熔模鑄造法。
壓力鑄造法又分為:加壓鑄造法、和加壓凝固法兩種。
加壓鑄造法又分為四類:
1、壓力鑄造法;
2、無孔性壓力鑄造法(精密壓鑄);
3、流動氣氛壓力鑄造法(氣動壓力鑄);
4、真空壓力鑄造法。
同樣,加壓凝固法也分為四類:
1、低壓鑄造法;
2、精密鑄造法(低速壓鑄法);
3、鋁熔液鍛造法(液態(tài)擠壓鑄造);
4、離心鑄造法。
為了獲得各種形狀與規(guī)格的優(yōu)質(zhì)精密鑄件,用于鑄造的鋁合金一般具有以下特性。
?。?)有填充狹槽窄縫部分的良好流動性
?。?)有比一般金屬低的熔點,但能滿足極大部分情況的要求
?。?)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
?。?)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
?。?)鋁合金鑄造時,沒有熱脆開裂和撕裂的傾向
?。?)化學(xué)穩(wěn)定性好,抗蝕性能強
?。?)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
?。?)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。