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铝合金铸造结晶器材的设计与铸造方法

   日期:2013-12-11     浏览:915    评论:0    
 设计铝合金铸造结晶器的基本原则

半连续铝合金铸造用的铸模称结晶器,俗称冷凝槽,它是铸造成型的关键部件,结晶器设计应遵循以下原则:
(1) 对铸锭的冷却均匀,在结晶器中所产生的冷却强度必须满足能形成具有足够强度凝壳的要求。
(2) 脱模容易,能产生表面质量良好的铸锭。
(3) 结构简单,安装方便,有一定强度、刚度和抗冲击性。
(4) 确定铸锭的收缩率,合金不同,规格不同,收缩率也不同。
(5) 确定结晶器的高度。

铝合金铸造结晶器材料的基本要求
对铝合金铸造结晶器材料的基本要求包括以下几点:
(1) 具有一定的导热性,使结晶器对铸锭进行一次冷却,形成凝固壳;
(2) 具有足够的强度,以抵抗内外表面温度不一而造成的热应力,冷却水的压力及熔体静压力;
(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铸锭将结晶器表面磨损;
(4) 有足够的刚度,以保证铸锭有正确形状,并避免器壁扭曲变形;
(5) 不为熔体所损,并与润滑油具有良好的耐磨性能。

结晶器通常采用经冷加工的紫铜或者经过淬火的2A50和6061合金锻造毛坯和厚板制造。
铝合金铸造结晶器高度对铸锭质量的影响

结晶器高度对铸锭质量有以下几方面影响:
(1) 对铝合金铸锭组织的影响。随着结晶器高度的降低,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。上部熔体温度高,流动性好,有利于气体和非金属夹杂物的上浮,疏松倾向小。
(2) 对力学性能的影响。随着有效结晶区的缩短,晶粒细小,有利于提高平均力学性能。
(3) 对裂纹倾向的影响。采用矮结晶器对铸锭裂纹的影响与提高铸造速度对裂纹的影响相似。
(4) 对表面质量的影响。使用矮结晶器时,铸锭表面质量光滑,这是因为铸锭周边逆偏析程度和深度小,凝壳无二次重熔现象,抑制了偏析瘤的生成。
因此,对软合金及塑性好的窄规格扁锭、小规格扁锭和空心锭,因其裂纹倾向性小,宜采用矮结晶器铸造,结晶器一般在20~80mm;对塑性低的较宽规格扁锭、大直径铸锭及空心锭采用高结晶器铸造,结晶器高度一般为100~200mm。
铝合金铸造:可分为重力铸造法和压力铸造法。

重力铸造法又分为:金属模铸造法、变形铝合金熔炼与铸造 砂模铸造法、壳模铸造法和熔模铸造法。

压力铸造法又分为:加压铸造法、和加压凝固法两种。

加压铸造法又分为四类:

1、压力铸造法;

2、无孔性压力铸造法(精密压铸);

3、流动气氛压力铸造法(气动压力铸);

4、真空压力铸造法。

同样,加压凝固法也分为四类:

1、低压铸造法;

2、精密铸造法(低速压铸法);

3、铝熔液锻造法(液态挤压铸造);

4、离心铸造法。

 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件,用于铸造的铝合金一般具有以下特性。
  (1)有填充狭槽窄缝部分的良好流动性
  (2)有比一般金属低的熔点,但能满足极大部分情况的要求
  (3)导热性能好,熔融铝的热量能快速向铸模传递,铸造周期较短
  (4)熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制
  (5)铝合金铸造时,没有热脆开裂和撕裂的倾向
  (6)化学稳定性好,抗蚀性能强
  (7)不易产生表面缺陷,铸件表面有良好的表面光洁度和光泽,而且易于进行表面处理
  (8)铸造铝合金的加工性能好,可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产,也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形,生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。
  铸造铝合金在轿车上是得到了广泛应用,如发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。

 
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