大型(xing)鋁鑄件(jian)熱處理變形控制

    鑄造是人(ren)類(lei)掌握比較(jiao)早的一(yi)種金屬熱(re)加工工藝，已有約(yue)6000年的(de)(de)(de)(de)歷史(shi)。我國約(yue)在(zai)公(gong)元前(qian)1700～前(qian)1000年之(zhi)間已進(jin)入青銅(tong)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)全盛(sheng)期，工藝上已達到相當高(gao)的(de)(de)(de)(de)水平。鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)是(shi)指將(jiang)室溫中(zhong)為(wei)(wei)液(ye)態但不久后(hou)將(jiang)固(gu)化的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)倒入特定形狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)模待其凝固(gu)成(cheng)形的(de)(de)(de)(de)加工方式(shi)。被鑄(zhu)(zhu)物質(zhi)(zhi)多為(wei)(wei)原為(wei)(wei)固(gu)態但加熱至液(ye)態的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)（例(li)：銅(tong)、鐵(tie)、鋁、錫、鉛等），而鑄(zhu)(zhu)模的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)可以(yi)是(shi)沙、金(jin)屬(shu)甚至陶瓷(ci)。因應不同要求，使用的(de)(de)(de)(de)方法(fa)也(ye)會有所不同。隨著(zhu)科(ke)技(ji)的(de)(de)(de)(de)進(jin)步與鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)業(ye)的(de)(de)(de)(de)蓬勃發展，不同的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)有不同的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)型(xing)準(zhun)備(bei)內容。以(yi)應用廣泛的(de)(de)(de)(de)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)為(wei)(wei)例(li)，鑄(zhu)(zhu)型(xing)準(zhun)備(bei)包括造(zao)(zao)(zao)型(xing)材(cai)料(liao)(liao)準(zhun)備(bei)和造(zao)(zao)(zao)型(xing)造(zao)(zao)(zao)芯兩大項工作。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)中(zhong)用來造(zao)(zao)(zao)型(xing)造(zao)(zao)(zao)芯的(de)(de)(de)(de)各種原材(cai)料(liao)(liao)，如鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)砂(sha)、型(xing)砂(sha)粘(zhan)結劑(ji)和其他輔(fu)料(liao)(liao)，以(yi)及由它(ta)們配制成(cheng)的(de)(de)(de)(de)型(xing)砂(sha)、芯砂(sha)、涂料(liao)(liao)等統(tong)稱為(wei)(wei)造(zao)(zao)(zao)型(xing)材(cai)料(liao)(liao)造(zao)(zao)(zao)型(xing)材(cai)料(liao)(liao)準(zhun)備(bei)的(de)(de)(de)(de)任務是(shi)按(an)照鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)要求、金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)(zhi)，選擇(ze)合適的(de)(de)(de)(de)原砂(sha)、粘(zhan)結劑(ji)和輔(fu)料(liao)(liao)，然(ran)后(hou)按(an)一定的(de)(de)(de)(de)比例(li)把它(ta)們混合成(cheng)具有性(xing)能的(de)(de)(de)(de)型(xing)砂(sha)和芯砂(sha)。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)——在(zai)砂(sha)型(xing)中(zhong)生產鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)。  

　　鋼、鐵(tie)和大(da)多(duo)數有色合金鑄(zhu)件(jian)都可用砂(sha)型鑄(zhu)造(zao)(zao)方法獲得(de)。由于砂(sha)型鑄(zhu)造(zao)(zao)所用的(de)(de)造(zao)(zao)型材料價廉易(yi)得(de)，鑄(zhu)型制造(zao)(zao)簡(jian)便，對鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)單(dan)件(jian)生(sheng)產、成批生(sheng)產和大(da)量生(sheng)產均能(neng)適應，長期以來，一直是鑄(zhu)造(zao)(zao)生(sheng)產中的(de)(de)基本(ben)工藝。  

　　砂型鑄(zhu)造所用鑄(zhu)型一(yi)般由(you)外砂型和(he)(he)型芯(xin)組合(he)而成。為(wei)了提(ti)高(gao)(gao)鑄(zhu)件的(de)(de)表面質量，常在(zai)砂型和(he)(he)型芯(xin)表面刷一(yi)層涂料(liao)(liao)。涂料(liao)(liao)的(de)(de)主要成分(fen)是耐火度高(gao)(gao)、高(gao)(gao)溫化學穩定性好的(de)(de)粉狀(zhuang)材料(liao)(liao)和(he)(he)粘結劑(ji)，另外還(huan)加有便于施涂的(de)(de)載體（水或其他溶劑(ji)）和(he)(he)各種(zhong)附加物。

　　一(yi)、砂(sha)型鑄(zhu)造的生產(chan)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(gong)藝簡介(jie)  

　　砂型鑄造工藝包括(kuo)造型、熔煉與澆注、落砂與清理等(deng)工序(xu)。

　　三、鑄造工藝圖(tu)  

　　1.澆注位置的選擇(ze)      

　　(1)應將(jiang)鑄件上質(zhi)量(liang)要(yao)求高的(de)表面(mian)或主(zhu)要(yao)加工面(mian)，放在鑄型的(de)下(xia)面(mian)。    

　　(2)對于一些(xie)需要(yao)補(bu)縮的(de)鑄(zhu)件(jian)，應(ying)把截面(mian)較(jiao)厚的(de)部分放在鑄(zhu)型的(de)上部或側面(mian)。    

　　(3)對于具(ju)有大面積(ji)的薄(bo)(bo)壁(bi)鑄件，應將薄(bo)(bo)壁(bi)部分放在(zai)鑄型的下部，同時盡量使薄(bo)(bo)壁(bi)立(li)放或傾斜澆注。      

　　(4)對于具有大平面的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件，應將鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)大平面放在鑄(zhu)(zhu)型的(de)(de)下面。

　　2.鑄型分型面的選擇      

　　(1)分型面應選(xuan)在鑄件(jian)的大截面上(shang)，并(bing)力求采(cai)用(yong)平面。    

　　(2)應(ying)盡量(liang)減少分(fen)型面(mian)的(de)數(shu)量(liang)，并(bing)盡量(liang)做(zuo)到只有一個分(fen)型面(mian)。    ;

　　(3)應盡可能(neng)減(jian)少活(huo)塊和型芯(xin)的數(shu)量，注意減(jian)小砂(sha)箱高度。    

　　(4)盡量把鑄(zhu)件的大部分或全(quan)部放(fang)在(zai)一個(ge)砂箱(xiang)內，并使鑄(zhu)件的重要加(jia)工面(mian)、工作面(mian)、加(jia)工基準面(mian)及(ji)主要型芯位于下型內。

　　3.主要工藝參數的確定      

　　鑄造工藝(yi)參(can)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(zhu)造工藝(yi)圖

　　鑄(zhu)造(zao)工藝(yi)圖是指導模樣(yang)（芯盒）設計、生(sheng)產(chan)準(zhun)備(bei)、鑄(zhu)型制造(zao)和鑄(zhu)件(jian)檢驗的基本技術(shu)文件(jian)。

　　鋁(lv)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(zhu)型材料中的(de)輔料、涂料等在(zai)(zai)澆注(zhu)時也會在(zai)(zai)型腔(qiang)內(nei)產(chan)生(sheng)(sheng)氣(qi)(qi)(qi)體，這(zhe)些氣(qi)(qi)(qi)體都將(jiang)給鑄(zhu)件(jian)帶來影響，因此在(zai)(zai)添加輔料時要(yao)考(kao)慮到他們對(dui)鑄(zhu)件(jian)的(de)負面作(zuo)用(yong)。解(jie)(jie)決(jue)氣(qi)(qi)(qi)孔缺陷(xian)的(de)產(chan)生(sheng)(sheng)首先要(yao)分析(xi)出氣(qi)(qi)(qi)孔的(de)來源，并(bing)在(zai)(zai)各個環節上始(shi)終把握兩個內(nei)容，即(ji)：預(yu)防和排除(chu)。預(yu)防是想盡(jin)一切辦法減少氣(qi)(qi)(qi)體產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)根源，堅(jian)決(jue)并(bing)且嚴格執行各項工藝操作(zuo)規(gui)程(cheng)；排除(chu)是要(yao)正確認識(shi)氣(qi)(qi)(qi)孔，從氣(qi)(qi)(qi)孔的(de)大(da)小(xiao)、位置、分布、形(xing)態(tai)研究氣(qi)(qi)(qi)孔形(xing)成(cheng)的(de)原因及機理，采(cai)取相應的(de)措施，鑄(zhu)件(jian)的(de)氣(qi)(qi)(qi)孔缺陷(xian)也迎刃而解(jie)(jie)。消除(chu)砂(sha)型鑄(zhu)造(zao)鋁合金鑄(zhu)件(jian)氣(qi)(qi)(qi)孔缺陷(xian)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(chan)中，鋁合(he)(he)金鑄(zhu)(zhu)件會(hui)出現(xian)多種缺陷(xian)，氣(qi)(qi)孔(kong)缺陷(xian)是砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)中經常產(chan)生的(de)缺陷(xian)，是影響(xiang)鋁鑄(zhu)(zhu)件質量的(de)重(zhong)要(yao)問題。氣(qi)(qi)孔(kong)缺陷(xian)常出現(xian)在大(da)型(xing)鋁鑄(zhu)(zhu)件的(de)厚大(da)部(bu)位以(yi)及(ji)中小(xiao)型(xing)鋁鑄(zhu)(zhu)件的(de)冒口根(gen)部(bu)和加工端面。氣(qi)(qi)孔(kong)的(de)產(chan)生除與(yu)型(xing)砂(sha)的(de)水分(fen)、透(tou)氣(qi)(qi)性有(you)(you)關外，還與(yu)合(he)(he)金的(de)熔煉(lian)質量及(ji)合(he)(he)金的(de)原材料有(you)(you)關，如何消除該(gai)缺陷(xian)值得鑄(zhu)(zhu)造(zao)工作者重(zhong)視。要(yao)防(fang)止砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)中鋁合(he)(he)金鑄(zhu)(zhu)件氣(qi)(qi)孔(kong)缺陷(xian)的(de)產(chan)生，要(yao)采取有(you)(you)效(xiao)措施盡量減少原材料的(de)水分(fen)，強化熔煉(lian)質量管理，合(he)(he)理選擇鑄(zhu)(zhu)造(zao)工藝，提高鑄(zhu)(zhu)型(xing)的(de)排(pai)氣(qi)(qi)能力。具體有(you)(you)以(yi)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。