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铝浇铸件

2024-11-15 16:14:54

铝浇铸件是通过将液态铝注入模具型腔,待其冷却凝固后得到的具有特定形状和性能的铝制品。以下是关于铝浇铸件的详细内容:
一、铝浇铸件的生产流程
模具准备
模具设计:根据铸件的形状、尺寸、精度要求和批量大小等因素进行模具设计。设计过程中要考虑浇铸系统(包括浇口、流道和冒口)的布局,以确保液态铝能够顺利地填充模具型腔,并且在凝固过程中能够有效地补缩,防止缩孔、缩松等缺陷。例如,对于复杂形状的铸件,可能需要采用多浇口的设计,使铝液能够均匀地分布在型腔各处。
模具制造:模具通常采用钢或铸铁等材料制造。制造工艺包括机械加工(如铣削、钻孔、电火花加工等)来形成模具的型腔和各种结构。制造完成后,需要对模具进行表面处理,如氮化、镀铬等,以提高模具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,同时也有助于脱模。
原材料准备
铝锭选择:根据铸件的性能要求选择合适的铝锭。铝的合金成分对铸件的性能有很大影响,例如,添加硅(si)可以提高铸件的流动性和耐磨性,添加镁(mg)可以增强铸件的强度和耐蚀性。常见的铝合金有 zl101(al - si - mg 系)、zl104(al - si 系)等。
熔炼:将铝锭放入熔炉中熔化。熔炼过程中需要控制好温度,一般铝合金的熔炼温度在 700 - 750℃左右。同时,要注意防止铝液氧化和吸气,可以采用覆盖剂(如精炼剂)来保护铝液表面,并且进行除气处理(如采用旋转除气或通入惰性气体),以减少铸件中的气孔缺陷。
浇铸过程
浇注方式:主要有重力浇铸和压力浇铸两种方式。重力浇铸是依靠液态铝自身的重力将其注入模具型腔,操作简单,但对于复杂形状或薄壁铸件可能会出现填充不充分的情况。压力浇铸则是通过施加一定的压力将铝液注入模具,能够使铝液更好地填充型腔,得到形状更复杂、尺寸精度更高的铸件。
浇注温度和速度:浇注温度一般在 680 - 720℃,合适的浇注温度可以保证铝液的流动性,使铸件成型良好。浇注速度要根据铸件的大小和复杂程度进行调整,过快可能导致铝液卷入气体,过慢则可能使铝液在填充过程中凝固,造成铸件缺陷。
冷却凝固
铸件在模具中冷却凝固。冷却速度对铸件的组织和性能有重要影响。缓慢冷却可以使铸件的晶粒粗大,但内应力较小;快速冷却则会细化晶粒,提高铸件的强度,但可能会产生较大的内应力。一般通过控制模具的温度(如采用水冷或风冷模具)来调节铸件的冷却速度。
脱模和后处理
脱模:当铸件冷却到一定程度后,将其从模具中取出。脱模过程要注意避免损坏铸件和模具。对于一些形状复杂或与模具粘连较紧的铸件,可以采用顶出机构或脱模剂来帮助脱模。
后处理:包括清理铸件表面的毛刺、浇口和冒口残留物等。还可以进行热处理(如时效处理)来提高铸件的力学性能,或者进行表面处理(如阳极氧化、喷漆等)来提高铸件的耐腐蚀性和美观度。
二、铝浇铸件的性能特点
良好的力学性能
铝浇铸件具有较高的强度 - 重量比,其密度约为 2.7g/cm³,比钢铁轻很多,但通过合理的合金化和热处理,可以获得较高的强度和硬度。例如,经过 t6 热处理(固溶处理 + 人工时效)后的 zl101 铝合金铸件,其抗拉强度可以达到 200mpa 以上,能够满足许多结构件的使用要求。
优异的铸造性能
铝合金的熔点相对较低(一般在 600 - 700℃之间),与其他金属相比,具有良好的流动性,能够铸造出形状复杂、薄壁的铸件。而且铝合金在凝固过程中的收缩率较小,有利于减少铸件的缩孔和变形等缺陷。
良好的导热性和导电性
铝的热导率和电导率都比较高,其热导率约为 237w/(m・k),电导率约为 37.7×10⁶s/m。这使得铝浇铸件在散热和导电方面有很好的应用,如用于制造散热器、电机外壳等。
耐腐蚀性
纯铝在空气中会形成一层致密的氧化铝保护膜,阻止进一步的氧化。铝合金通过添加合金元素,如镁、锌等,可以进一步提高其耐腐蚀性。不过,在一些恶劣的腐蚀环境(如酸性或碱性较强的环境)下,可能需要进行表面处理来增强其耐腐蚀性。
三、铝浇铸件的应用领域
汽车工业
铝浇铸件在汽车发动机部件(如缸体、缸盖)、变速器壳体、轮毂等方面有广泛应用。例如,采用铝浇铸件的发动机缸体可以减轻汽车重量,从而降低油耗,提高汽车的燃油经济性。同时,铝浇铸件的良好导热性有助于发动机的散热。
航空航天领域
由于铝浇铸件具有较高的强度 - 重量比和良好的铸造性能,在航空航天领域用于制造一些零部件,如飞机的起落架部件、座椅支架等。这些部件要求重量轻、强度高,铝浇铸件能够很好地满足这些要求。
电子工业
用于制造电子产品的外壳、散热器等。例如,电脑 cpu 的散热器,铝浇铸件能够快速地将 cpu 产生的热量散发出去,保证电脑的正常运行。
机械制造行业
制造各种机械零件,如齿轮、泵体、阀门等。铝浇铸件的良好力学性能和加工性能,使其可以通过机械加工进一步提高零件的精度,满足各种机械装置的要求。