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铝合金铸造 液压阀座 Hydraulic Valve Seat

产品分类:重力铸造产品

产品标签: 铸造 铝合金 

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防止铝合金铸造裂纹产生的措施

  铸造裂纹的影响因素归纳起来主要与熔体质量、铸造设备、铸造工艺条件和晶粒组织有关。因此可从这四个方面入手,采取对应措施来防止铸造裂纹的产生。

  3.1 保证熔体的质量

  3.1.1 减少熔体中杂质的含量

  段玉波等[5]对7050合金铸造工艺进行了研究,提出对化学成分的优化,可以提高合金的成型性,减少铸锭开裂。

  杂质含量高时,合金组织中晶格畸变量增大,内应力增大,抵抗塑性变形能力大大下降,导致合金易于开裂。对于铝及铝合金,Fe、Si是其主要杂质元素。它们主要以FeAl3和游离硅存在。当硅大于铁,形成β-FeSiAl5(或Fe2Si2Al9)相,而铁大于硅时,形成α-Fe2SiAl8(或Fe3SiAl12)相[6]。当铁和硅的比例不当时,会引起铸件产生裂纹。

  此外,其它杂质元素也需相应控制。当合金中存在钠时,在凝固过程中,钠吸附在枝晶表面或晶界,热加工时,晶体上的钠形成液态吸附层,产生脆性开裂,即“钠脆”。碱金属钠(除高硅合金外)一般应控制在5×10-4%以下,甚至更低,达2×10-4%以下。像K、Sn等低熔点杂质元素少量存在也会使合金性能变脆,易于开裂。这主要是由于低熔点杂质元素在凝固时后结晶,往往包在晶界周围,导致凝固收缩时受拉应力而沿晶开裂。所以需对铝液中的杂质含量进行合理调配,控制其含量。

  3.1.2 减少熔体的含气量和夹杂物含量

  铝及铝合金熔炼、保温时,空气和炉气中的N2、O2、H2O、CO2、H2、CO和CmHn等要与熔体在界面相互作用,产生化合、分解、溶解和扩散等过程,最终使熔体产生氧化和吸气。其氧化生成物有A12O3、SiO2、MnO和MgO等,其中Al2O3是主要的氧化夹杂物[7]。其中,对于非金属夹杂要求其数量少而小,其单个颗粒应少于10μm;而对于特殊要求的航空、航天材料、双零箔等制品的非金属夹杂的单个颗粒应小于5μm。

  由于熔体吸收的气体中H2占85%以上[8],且氢在熔体中的溶解度随温度的降低而减小,因而在熔体结晶凝固时有大量气体析出,未及时逸出的便在铸锭中形成气孔。夹杂物和气孔都可削弱晶粒间的联结,造成应力集中,使铸锭的塑性和强度下降,从而导致铸造裂纹。一般来说,普通制品要求的产品氢含量控制在0.15~0.2mL/(100g Al)以下,而对于特殊要求的航空、航天材料、双零箔等氢含量应控制在0.1 mL/(100g Al)以下。

  3.2 调整铸造设备状况

  3.2.1 结晶器

  以热顶铸造结晶器为例(图6),其结晶器是由隔热的热顶部分和未隔热的冷却部分组成的,通常是由2A50合金锻造毛坯或紫铜加工而成。而结晶器的材质、高度、水套中间水孔、内腔断面形状、二次冷却水孔位置和均匀性,及其安装的平整性,对铸造裂纹都有影响。

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