铝合金铸造工艺_铝合金_中华铝业

在铸锭结晶凝固时,由于受到摩擦阻力和收缩应力的作用,故有形成铸锭缺陷的倾向。这主要与铸造速度、冷却方式、铸造温度、润滑方式和液面高度、液流分配网等铸造工艺参数有关。

1.铸造速度的控制

?文献[63]指出,铸锭液穴深度与铸造速度成正比。当铸造速度增大,铸锭液穴深度及温度梯度增大,将在液穴中心的底部出现无法补缩的液穴区段,并产生较大的收缩应力,铸锭热裂倾向增大。在水冷强度和铸造温度确定以后,铸造速度对铸锭裂纹的影响就至关重要。提高铸造速度时铸锭形成冷裂纹的倾向性降低,而使形成热裂纹的倾向增加;对于扁铸锭,提高铸造速度,使形成侧面裂纹的倾向性降低,而使形成表面裂纹的倾向性增加。这些特点在铸造塑性较低的该合金时表现得更加明显。在开始铸造时,熔体填充结晶器完毕,液压缸开始下降,铸造速度由开始的慢匀速(v开始)运行到速度不断提高,当达到设定的正常铸造速度(vR)时,保持该速度不变直到铸造结束,我们将铸造速度变化过程叫做铸造速度提升(m)。

2.冷却方式的控制

?冷却强度也称为冷却速度。铸锭冷却程度不均匀是产生裂纹的重要因素之一。冷却不均匀时,在水冷弱的部分将出现曲率半径很xxxx区段,该区段局部温度较高,收缩与其他部位不一致,{zh1}收缩时受拉应力较大,引起应力集中,产生裂纹、拉裂等缺陷。我们将冷却水流量变化过程叫做冷却水量提升m1、m2

冷却强度的影响可分为两个方面,冷却强度过大铸锭中的温度梯度增大,热应力值相应提高,因此铸锭裂纹倾向增大,提高冷却强度使铸锭产生冷隔的倾向增大;冷却强度弱,铸锭表面产生偏析瘤程度大,拉裂倾向增加,同时易使铸锭疏松层变厚,在随后的加工变形时产生气泡、皮下微裂纹等缺陷。

3.铸造温度的控制

?铸造温度通常是指液体金属从保温炉通过转注工具注入结晶器过程中具有良好流动性所需要的温度。铸造温度的恰当控制是减少组织应力、防止裂纹的一项重要措施,必须按合金品种及铸锭规格合理确定铸造温度,否则将造成铸造过程中温度梯度过大,内应力增加,导致开裂。铸造温度高,导入结晶器的热量增加,铸锭热应力增大,裂纹倾向大,同时,使铸锭液穴变深,凝壳变薄。在熔体静压力下,凝壳与结晶器壁的摩擦面积增大,铸锭拉锭阻力增大,使铸锭拉裂倾向增大,同时,铸锭表面形成偏析瘤的倾向也增加。温度低,轻则易造成成层、冷隔、夹渣等表面缺陷,严重时在冷隔处产生横裂纹,使铸造无法继续进行。

4.润滑方式的选择

?结晶器的光滑程度是决定铸锭表面质量的一个重要因素。铸造过程中如果结晶器的润滑不好,铸锭与结晶器间摩擦就会增大,当这种摩擦力大于凝壳时的强度极限时就会产生拉裂现象,严重时拉裂可致使漏铝,破坏铸锭的补缩,使该处金属不连续,致使铸造无法进行。因此,保证良好的润滑也是保证铸造性能的关键。

5.液面高度的控制

?铸造液面高度同温度、速度、水冷强度并称为铸造的四大工艺参数。液面低有效结晶区短,冷却速度快,溶质元素来不及扩散,活性质点多,晶内结构细小,而且铸锭疏松倾向小,表面逆偏析程度小,凝壳无二次重熔现象,铸锭表面无严重的偏析瘤,但液面过低时不平衡结晶趋势增大,共晶成分改变,温度降低,因此扩大了合金的脆性区温度区间,使合金的热裂纹倾向增大,同时由于液面低,有效结晶区窄,容易产生漏铝,严重时使铸造无法进行。反之,液面高金属在结晶器中的停留时间长,铸锭表层被二次加热的温度高,铸锭热裂纹倾向增大,同时铸锭偏析程度大。因此摸索合适的液面高度保证铸造性能,是研究铸造铝合金的关键。

6.液流分配的控制

?熔融金属进入结晶器,通常要对液流进行分配,使液流均匀分配到结晶器的各个部位,从而达到均匀分布应力,防止因应力分布不均而产生裂纹。分配液流一般采用分配漏斗或液流分配网。如果分配漏斗或分配网的尺寸过小,将容易在铸锭中心部位的液穴底部出现曲率半径很xxxx区段,从而在该区段容易产生中心裂纹,而且也不利于将金属液流导向铸锭周边,使铸锭形成冷隔。如果分配漏斗或分配网过大,容易在接近二分之一半径处产生液穴急剧拐弯的情况,拐弯处是一个曲率半径很小的区段,容易在该处产生横向裂纹。分配漏斗或分配网的长度、宽度、高度等尺寸的确定,应遵循在铸锭宽度方向上不产生曲率半径很xxxx区段为原则。

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