鋁合金重力鑄造工藝在汽車零部件中應(yīng)用

張志軍

摘 ?要：鑄造鋁合金是以熔融金屬充填鑄型，獲得各種形狀零件毛坯。鋁合金的熔煉與澆注工序是關(guān)系到能否鑄造出合格的鋁合金鑄件。因此，嚴(yán)格控制熔煉與澆鑄的全過(guò)程，能有效消除鑄件內(nèi)部氣孔、砂孔以及疏松等缺陷，以及表面外觀不良、裂紋等嚴(yán)重影響鑄件的缺陷，經(jīng)過(guò)后道工序熱處理T4和T5處理，能獲得相應(yīng)的硬度要求，鋁合金零件表面有缺陷可在后道工序進(jìn)行氬弧焊處理，拋丸處理后其零件表面光潔鮮亮。由于鋁合金在熔解過(guò)程中，是在暴露的場(chǎng)合進(jìn)行，空氣中的氧會(huì)進(jìn)入到鋁液中，在熔煉過(guò)程中，澆鑄工序前必須采取相應(yīng)的氬氣除氣措施以消除鋁液含氧量，才能獲得合格合格的鑄件。

關(guān)鍵詞：鋁合金;重力鑄造;汽車零部件

引言

鋁合金重力鑄造是指鋁合金熔液在地球重力作用下澆注入金屬模具型腔內(nèi)產(chǎn)生合格鑄件的工藝，在這里提到的重力鑄造分為砂型澆鑄和金屬型澆鑄。汽車零部件生產(chǎn)中工藝中，鑄造汽車零部件常用到的鑄造鋁合金有ZL104和ZL101，在T4和T5熱處理通過(guò)淬火和時(shí)效等處理手段來(lái)提高鑄件的機(jī)械性能和物理性能。熱處理的目的是達(dá)到強(qiáng)化鋁合金密度、并能消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定其合金組織，以及能在加工環(huán)節(jié)加工出尺寸合格的零件。還可以通過(guò)手續(xù)的氬弧焊來(lái)消除外觀不良的缺陷，受零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制作相應(yīng)的夾具能通過(guò)加工中心來(lái)達(dá)到完全合格的尺寸要求。

1、鋁合金原料的質(zhì)量控制

要先熔煉出合格鋁合金熔液，首先應(yīng)選用合格的原料鋁錠。須對(duì)原料鋁錠進(jìn)行科學(xué)管理和正確的存放管理，否則就會(huì)嚴(yán)重影響鋁合金化學(xué)特性及物理特性。新購(gòu)入的鋁合金錠除分析主要成分及雜質(zhì)外，還要檢查斷口組織。新鋁錠斷口上不能出現(xiàn)針孔、氣孔、包夾雜物等，還要將新購(gòu)入的鋁合金錠按同一牌號(hào)區(qū)分放置，不能混料，亂堆亂放，正確標(biāo)示鋁合金錠型號(hào)的流程卡，以防止他人混料。爐料存放的時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，返爐料在入爐前應(yīng)先預(yù)熱，以去除表面附著的水分，防止直接將帶水份的鋁料投入引起鋁液飛濺傷人。廢邊角料及反回爐鋁料應(yīng)貯存在通風(fēng)且干燥的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，用鐵筐嚴(yán)格分開(kāi)并粘貼流程卡標(biāo)示清楚，以防混料。

2、熔煉工具的準(zhǔn)備

鑄造用鋁合金用坩堝熔解鋁液，新坩堝及長(zhǎng)期未用的舊坩堝，使用前均應(yīng)升溫預(yù)熱去除里面附著物，將加熱到650-690度并保溫2-4小時(shí)。所用坩堝熔化同牌號(hào)的原材料鋁錠及回爐料，不可混料熔解。湯勺應(yīng)提前放到爐前大約10-20cm位置處，預(yù)熱10分鐘。

3、模具使用準(zhǔn)備

模具使用前應(yīng)預(yù)熱，待模具溫度升至200-300度進(jìn)行吹砂處理，吹砂是用壓力氣槍將干砂吹到模具型腔，去除模具型腔表面的附著物，將模具型腔表面附著物去除干凈后，涂以防護(hù)性涂料后，定模與動(dòng)模合并同時(shí)吊運(yùn)，裝夾在重力鑄造機(jī)臺(tái)上，將模具定模與動(dòng)模分開(kāi)后接著烘干，烘干溫度為300-400度。

4、鋁液熔煉方法

將原料鋁錠投入坩堝中，蓋上鍋蓋升溫至690-700度，將廢料及回爐料投入30-50kg，待鍋內(nèi)鋁材全部溶至液態(tài)狀，此時(shí)液態(tài)呈現(xiàn)紅色，將提氣機(jī)吊至坩鍋鋁液上方10-20cm處進(jìn)行預(yù)熱10-20分鐘，然后將提氣機(jī)攪拌桿緩慢降入坩鍋內(nèi)，提氣機(jī)上方的箱體與鍋沿固定好后，將氬氣由橡膠管接通提氣機(jī)，打開(kāi)提氣機(jī)通氣開(kāi)關(guān)，氬氣隨攪拌桿緩速注入坩鍋內(nèi)，去除鋁液中氧氣，除氣時(shí)間約為15-20分鐘。除氣完畢后，將提氣機(jī)吊至安全地方定位存放。此時(shí)將1塊鈉餅投入坩鍋中，用一個(gè)專門工具將鈉餅壓入鍋底，此時(shí)鍋內(nèi)鋁液呈翻滾狀，煙塵隨之冒出，鈉餅用來(lái)去除鋁液中雜質(zhì)，待鈉餅燃燒完后，煙塵不再冒出時(shí)，將工具從鍋中抽出放至安全地帶，用攪拌勺將鍋內(nèi)鋁液攪拌5分鐘，此時(shí)鋁液內(nèi)各種雜質(zhì)飄浮在鋁液面上，然后用撈雜漏勺將浮雜撈出，除雜工序隨之完成，需要注意的是，所有相關(guān)的工具在接觸鋁液時(shí)要先行預(yù)熱10分鐘待用。

5、熔煉溫度的控制

為了控制坩鍋內(nèi)鋁液溫度過(guò)高，可將原鋁錠2-3根先放至熔爐旁預(yù)熱，若鍋內(nèi)鋁液溫度升到700度以上，則緩慢將鋁錠投入鍋內(nèi)，此時(shí)鋁液的溫度隨至降5-10度，用此方法可有效能在短時(shí)間內(nèi)控制坩鍋內(nèi)鋁液的溫度。將專用的試棒模具拿到鍋爐旁邊預(yù)熱10分鐘，用湯勺將鍋內(nèi)的鋁液緩慢搖出，注入試棒模具內(nèi)，澆鑄5根拉伸試棒和5個(gè)測(cè)試塊，將澆鑄好的試棒在車床上進(jìn)行加工，加工出規(guī)定的尺寸和形狀，將加工好的試棒送至試驗(yàn)室進(jìn)行拉伸試驗(yàn)以測(cè)試物理性能，5個(gè)測(cè)試塊用專用打磨機(jī)將表面進(jìn)行打磨后，測(cè)試塊用來(lái)測(cè)試鋁的化學(xué)性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)后，其化學(xué)性能和物理性能均符合要求后，整鍋鋁液靜止待用。

6、澆鑄的方法

因零件工藝要求，模具有砂型鑄造及金屬型鑄造，而砂型鑄造則將成形的砂芯投及到模具型腔中，待動(dòng)模與定模合嚴(yán)后，將鋁液用湯勺搖出后澆入模具進(jìn)料口，模具進(jìn)料口處裝有一個(gè)進(jìn)湯口，鋁液澆入進(jìn)湯口后，用腳踩鑄造機(jī)翻轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，鑄造機(jī)翻轉(zhuǎn)到90度后停止，鋁液隨重力迅速注入模具型腔內(nèi)部，為防止鋁液在充入模具型腔內(nèi)部導(dǎo)至鑄件產(chǎn)生氣孔及砂孔等不良缺陷，或是由于鑄造機(jī)翻轉(zhuǎn)過(guò)快或過(guò)慢導(dǎo)致鋁鑄件不成形，掌握合適的翻轉(zhuǎn)時(shí)間很重要，待鑄造機(jī)翻轉(zhuǎn)90度后，鋁液進(jìn)入模具型腔內(nèi)需要凝固，此時(shí)凝固的時(shí)間特別重要，待凝固時(shí)間結(jié)束后，機(jī)臺(tái)翻轉(zhuǎn)回原位，此時(shí)動(dòng)模上升與定模分離，人手持夾鉗將模具型腔內(nèi)的鑄件夾出，一次鑄造動(dòng)作完成，依次循環(huán)作業(yè)。

結(jié)束語(yǔ)：

鋁合金重力鑄造出的汽車零部件，在熔解鋁錠時(shí)除氣、除渣工藝，能有效的減少鋁合金鑄件內(nèi)部出現(xiàn)氣孔、砂孔，以及加工后出現(xiàn)不良的情況，掌握合理的冷卻時(shí)間，使鋁合金熔液在鑄入模具型腔后，有效減少鑄件在冷卻收縮后表面形成各種缺陷，通過(guò)模具上的排氣孔和頂針孔及澆道的改善進(jìn)行處理。合理的澆鑄溫度掌握，以及模具型腔表面的噴涂處理，能有效的延長(zhǎng)模具的使用壽命，針對(duì)一些外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或是內(nèi)部型腔復(fù)雜的汽車零部件，增加一副砂芯模，就能澆鑄出所需要的各類空心產(chǎn)品，與低壓鑄造相比較，其生產(chǎn)效率高，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

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