鑄造工藝對鋁合金鑄件質量的影響

傘晶超 顧園 王彥鵬

遼寧裝備制造職業技術學院 沈陽職業技術學院 沈陽鑄造研究所（沈陽 110000）

1 鋁合金低壓鑄造概況

鋁是人們最熟悉的金屬之一，在眾多的輕量化材料中鋁合金是最重要的材料之一，也是應用最廣的輕量化材料。由于鋁的熔點低，流動性好，具有很好的鑄造性能，因此容易制造出形狀復雜的零件。由于鋁合金密度小而比強度高，所以在機械工業、汽車工業、航空航天工業等領域得到了廣泛的應用。

低壓鑄造法是介于重力鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，它利用氣體壓力將金屬液壓入鑄型，并使鑄件在一定壓力下結晶凝固的特種鑄造方法。低壓鑄造具有鑄件尺寸精度較高、充型平穩、易獲得優質鑄件等優點，已成為生產汽車鋁合金鑄件的重要工藝。

2 鋁合金鑄件罐體工藝方案的確定

2.1 鋁合金鑄件罐體的分析

罐體是目前承受壓力等級最高的產品，具有世界先進水平，該產品對鋁合金鑄件質量提出了更高的要求。該類產品鑄件普遍具有較大的外形尺寸，較高的尺寸精度，更加嚴格的氣密性和粗糙度要求，以及批量使用等特點。如何在現有生產條件下，滿足日益提高的質量要求和批量的生產任務已成為我們的當務之急。

針對此類問題，本研究小組集思廣益，應用專業理論與實踐經驗相結合，綜合分析幾種鑄件結構與技術要求，對該類鑄件的生產工藝進行了多次論證和研究，決定對該類產品鑄件采用樹脂砂造型生產。采用樹脂砂造型生產既可以保證鑄件表面粗糙度要求，同時鑄件工藝出品率及內在質量都將達到一個新的高度，開創了生產大尺寸高精度鑄件的先河。

2.2 鋁合金鑄件結構特點

罐體毛坯鑄件見圖1，結構較簡單，但尺寸較大，壁厚較薄,且罐體兩側法蘭均有SF6氣體密封要求，傳統砂型工藝生產較為困難。經研究小組調研論證決定在借鑒ABB類鑄件工藝經驗基礎上，對該件采用樹脂砂造型工藝生產。

圖1 罐體毛坯鑄件

2.3 澆注系統的確定

罐體毛坯鑄件采用水平造型方法，澆注系統采用對包、四個冒口縫隙澆注系統，見圖2。此種澆注系統特點在于，能夠使高大體積鑄件在澆注過程中合金液面均勻上升，充型平穩，不會因為鑄件體積過高而使金屬液面落差較大，形成高速飛濺的液體沖入型腔，二次造渣產生缺陷。該件端面法蘭部分較厚，為保證形成致密組織，特別在此處加放圓周冷鐵，防止縮松產生。橫澆道的設計上借鑒了ABB類鑄件的生產經驗，采用上下箱分別造型，橫澆道下過濾網的方式防止夾雜物進入型腔。

圖2 罐體澆注系統

方案一見圖3，該方案特點在于能夠在鑄件圓周均勻設置冒口，在滿足補縮功能的同時亦起到均勻應力防止變形的作用。但是，外圓冒口較多，清理切割較困難且打磨量較大，外表面粗糙度難以到要求。

方案二見圖4，該方案澆注系統由樹脂砂芯構成，保證了鑄件外表面的的粗糙度要求，同時減小了砂箱尺寸，從而節省樹脂砂使用量，提高了工藝出品率。在焊接坡口位置圓周放置冷鐵，使該部分最先凝固，補縮充足形成致密組織，滿足下道工序生產需要。

工藝方案一為我們在生產LW56-550產品時采用的工藝方案，該方案經過實際生產驗證，切實可行。但工藝出品率低，打磨工作量大，外形粗糙度不理想。工藝方案二理論上可行，但是未經實際生產驗證。為完善新工藝，提高鑄件質量，決定大膽采用方案二生產。

圖3 澆注系統方案一

圖4 澆注系統方案二

3 結論

該鑄件試驗生產三件，生產過程中采用如上鑄造工藝，全部一次澆注成型。經機械加工后信息反饋，該鑄件尺寸精度，內在質量，表明光潔度完全符合機加工要求。

對于結構較簡單，但尺寸較大，壁厚較薄且兩側法蘭均有SF6氣體密封要求的罐體,采用樹脂砂造型工藝、水平造型方法、對包、四個冒口縫隙式澆注系統，能夠鑄出質量符合要求的鋁合金鑄件。

[1]梁敏潔.鋁合金低壓鑄造工藝 CAD 技術研究.華北工學院,2004 (4).

[2]唐多光.21世紀低壓鑄造技術的展望.特種鑄造及有色合金,1998 (4).