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鑄鋁件的精度形成與表面粗糙度控制
(1)結晶及凝固組織的形成與控制:液體金屬的結構,晶核的形成與長大,晶粒的大小、方向和形態(tài)等與鑄鋁件的凝固組織密切相關,它們對鑄件的物理性能和力學性能有著重大的影響??刂畦T件的凝固組織的目的就是為了獲得所希望的組織,欲控制凝固組織,就對其形成機理、形成過程和影響因素有了解和深入研討。目前已建立的控制組織的方法有變質、孕育、動態(tài)結品、順序凝固、凝固等。
鑄鋁件尺寸精度和表面粗糙度控制:現(xiàn)代制造的許多領域,對鑄鋁件尺寸精度和外觀質量的要求愈來愈高,鑄件的近凈形化技術改變著鑄造只能提供毛坯的傳統(tǒng)觀念,其目的在于減少物耗、能耗、工耗,并且改變產品的內外質量,爭取市場。然而,鑄鋁件尺寸精度和表面粗糙度由于受到諸多因素(如鑄型表面的作用、凝固熱應力、凝固收縮等)的影響和制約,控制難度比較大。
鑄鋁件脫皮是由于壓鑄件致密層存在的缺陷,在壓力或高溫下該致密層被破壞而產生的金屬皮脫落現(xiàn)象。大致可以將脫皮缺陷的原因歸結為3大類:1、冷隔的微觀形態(tài);2、皮下存在微氣孔;3、局部表面致密性不良。
解決鋁壓鑄件硬質點問題的途徑
壓鑄件中的硬質點類型根據(jù)其來源無非是原材料帶進的夾雜物,熔煉不當產生的氧化物、混入的夾雜物,熔體凈化處理不完善下來的夾雜物及生產掌控不當造成的爐底沉積物等。因此,控制原材料進廠、完善熔煉工藝及強化現(xiàn)場管理等手段可解決硬質點問題。
生產壓鑄件,必須要有含夾雜物及氧化物少的鋁液。過去鋁合金熔煉爐常用的是熔化兼保溫的燃油柑鍋爐,因爐型簡陋陳舊,不能滿足要求。主要存在如下問題:①因為是燃油型柑鍋爐,結構簡單,熔化時將爐料直接投入到鋁液中,在添料的同時也會帶有很多油污及水分進入鋁液,增加了爐料的雜質及氫氣的含量。②由于爐料在熔化前不能進行預熱及裝料時大量的固體爐料浸沒于鋁熔體中,導致傳熱效率低,熔化速度慢,從而加大了爐料的氧化燒損,增加了熔體中氧化夾雜物的含量。③由于熔化效率低叫導致出鋁溫度也較低,不利于后續(xù)鋁熔體的凈化處理,使得鋁液中會下大量的氧化夾雜物。
采用快速集中熔解爐具有如下優(yōu)點:①氧化燒損小,顯著降低了鋁熔體中非金屬夾雜物的含量。②較大限度地減少氫含量,鋁合金熔體質量高。③出爐溫度高,保證了后續(xù)鋁原來的鋁熔體精煉采用手工的方式。由于手工作業(yè)受人為因素影響很大,質量得不到保證,因此將手工作業(yè)改為旋轉吹氮精煉方式。
此種精煉裝置的優(yōu)點在于:隨著噴頭的旋轉,氮氣泡在噴頭旋轉的離心力及上浮力的作用下在鋁液中呈螺旋曲線上升,氣泡上升路徑的延長便增加了氮氣泡與氫氣及氧化物的接觸時間,除氣除渣效果明顯。
鑄鋁件熱處理工藝由加熱、保溫和冷卻三個階段組成的。整個工藝過程都可以用加熱速度、加熱溫度、保溫時間、冷卻速度以及熱處理周期等幾個參數(shù)來描述,每一種熱處理工藝規(guī)范中,溫度是很重要的內容。如果溫度測量不準確,熱處理工藝規(guī)范就得不到正確的執(zhí)行,以至造成鋁鑄件產品質量下降甚至報廢。溫度的測量與控制是熱處理工藝的關鍵,也是影響變形的關鍵因素。鋁鑄件淬火后冷卻過程對變形的影響也是很重要的一個變形原因。金屬熱處理后在冷卻過程中,總是薄的部分冷得快,厚的部分冷得慢。在滿足實際生產需要的情況下,應盡量減少工件厚薄懸殊,零件截面力求均勻,以減少過渡區(qū)因應力集中產生畸變和開裂傾向。鋁鑄件熱處理后再加工,根據(jù)鑄件的變形規(guī)律,施用反變形、收縮端預脹孔,提高淬火后變形合格率。