铝合金精密挤压技术
2019-01-15 09:51:27
摘要：介绍铝合金精密挤压的特点和技术要求，以及一些小型精密铝合金型材实例 关键词：铝合金；精密挤压；技术要求 现代许多工业设备仪器如精密仪器、弱电设备中的部分零件要求小型的、薄壁的、断面尺寸非常准确的铝型材，对其尺寸公差要求非常严格。型材的壁厚较小的只有0.4 mm，其公差要求为±0.04mm。挤压生产过程对设备、工模具、工艺要求相当严格。通常把这种挤压技术称为精密挤压 【1-3】。 1 精密铝挤压型材实例 有一些小型精密铝型材的公差比JIS标准中特殊级的公差还小一半以上，一般精密铝型材要求的尺寸公差在±0.04～±0.07mm之间。部分小型精密挤压铝型材的断面示于图1。
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图1 小型精密铝型材断面举例
电位差计用的精密铝型材断面为“︼”型材重量30 g／m，断面尺寸公差范围为±0 07 mm。织机用的精密铝型材断面为“■”，断面尺寸公差为±0.04mm，角度偏差小于0.5°，弯曲度为0.83×L。 A1050、A1100、A3003、A6061、A6063（低、中强度合金）小型精密挤压型材的较小壁厚0.5mm，较小断面积20mm2。A5083、A2024、A7075、（中、高强度铝合金）小型精密挤压型材的较小壁厚0.9mm，较小断面积110mm2。 小型精密铝型材尺寸公差举例如图2所示。 图2 精密铝型材尺寸公差举例 尺寸/mm 尺寸允许公差/mm JIS特殊级 小型、精密 A 2.54 ±0.15 ±0.07 B 1.78 ±0.15 ±0.07 C 3.23 ±0.19 ±0.07 2 精密挤压技术要求 一般说，铝合金热挤压变形程度大，挤压温度和速度的变化、挤压设备的对中性、工模具的变形等都容易对型材尺寸的精度产生影响，而且它们相互影响因素很难克服。图3列出精密挤压的影响因素。
2.1 对工模具的要求 模具是影响挤压制品尺寸精度较直接的因素，要保证挤压制品在生产中断面尺寸不变或变化很小，必须使模具的刚性、耐热性、耐磨性达到一定的要求。 图3 挤压型材精度影响因素
首先要保证模具在高温高压下不易变形，有很高的耐热性，对精密挤压而言更为严格，要求在工作温度（500℃左右）下，模具材料的屈服强度不小于1200N/mm2。其次需要有高的耐磨性，这主要决定于氮化层硬度和厚度，一般要求氮化层的硬度在1150HV以上，氮化层深度在0.25 mm～0.45mm之间，而氮化后模具尺寸的变化应在0.02mm以内。 对于断面有悬壁的实心型材和空心型材，还要考虑模具的弹性变形，为了使模具保证一定的刚度，可以考虑适当增加模具的厚度或配形状相似的专用垫。 为控制型材开口尺寸的变化，可以在模子上开导流槽来控制金属的流动，如图4所示。 图4 模子上开导流槽
2．2 对挤压工艺要求 挤压方法对制品的精度有影响。正向挤压一般容易出现前端（开始挤出部分）比后端的壁厚较大的现象，反向挤压制品的前后端壁厚变化很小，如图5所示。因此采用反相挤压较容易控制制品尺寸的精度。 挤压制品在热状态下冷却会产生收缩变形．其变形量S%为： 沿挤压方向的位置／m 图5 A7075合金挤压型材的尺寸变化 式中： s％——收缩率； lt——热状态的断面尺寸； l0——冷却后的断面尺寸； a——热膨胀系数； Te——挤压温度； Ts——周围环境温度。 由（l）式可知，温度的变化会引起制品尺寸的变化，温度变化越大，其变形量越大，因此要保证制品尺寸的准确，挤压机应有Tips控制系统（等温挤压系统）。即采用等温挤压。如挤压机没有这种装置，对铝棒可采用梯度加热，做到近似等温挤压，总之要保证制品前后端温度一致或相差较小。 另外，从（1）式可以看出，挤压温度越高，产生的变形越大，因此在保证制品力学性能情况下，尽可能来用较低的挤压温度。 挤压速度的变化也会使制品的尺寸发生变化，特别是有开口的制品易引起开口尺寸的变化，应采用等速挤压、现代挤压机一般都有Fi控制系统（等速挤压控制系统）。 制品从挤压模孔出来的冷却至关重要，必须保持均匀、恒定的冷却速度，使制品的收缩保持一致。 2.3 对设备的要求 挤压机的品质影响挤压制品的精度。一般要求挤压机张力柱为预应力的整体结构，设备的刚度和对中性要好，一般挤压轴、挤压筒、模具、送料机械手之间较大允许偏差小于1.5mm，通常控制在1.2mm以内。对于精密挤压而言，模具、挤压筒、挤压杆中心偏差应小于0.2mm用于精密挤压的挤压机应有等温挤压控制系统和等速挤压控制系统，至少应有等速挤压控制。
除此之外，模具应有冷却装置，确保模具在一定温度下的刚性、耐磨性和尺寸的稳定性。 2.4 对铸棒材质的要求 铸棒的成分、组织不均匀，有夹杂、偏析、晶粒粗大等缺陷都会影响金属的流动和变形，使制品的尺寸发生变异。对于精密挤压而言，对铸棒的材质要求更为严格，必须经过均匀化处理，晶粒应控制在一级以内。 3 结束语 精密挤压是一项综合性技术。要求模具的材质、设计、制造非常严格；挤压机必须是先进的设备；根据不同的制品断面选择不同的挤压方法和工艺；铝棒需经均匀化处理，其组织、性能必须均匀。只有这样才能满足精密挤压的要求。
铸造铝合金
2019-01-02 09:52:54
可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金。 该类合金的合金元素含量一般多于相应的变形铝合金的含量。
据主要合金元素差异有四类铸造铝合金。
（1）铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％-25％。有时添加0.2％-0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。
（2）铝铜合金，含铜4.5％-5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
（3）铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。
（4）铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。
铝合金铸造准备
2019-01-11 15:43:41
铸造准备检查与确认的工作内容: (1)温度控制(以转注流程的温降确定保温炉、在线除气箱、过滤箱以及铸造流槽前端的各点温度控制); (2)铝液转注流程中各对接口、事故流口的密封及事故箱的到位、容量与干燥情况; (3)转注流槽、铸造流槽、漏斗(分配袋)、控流筏、打渣箱及工具的加热和干燥情况; (4)铸造传动控制系统包括液压、仪表的运行与显示情况; (5)结晶器光洁程度、安放位置和引锭头的位置及干燥情况(包括润滑); (6)冷却水的调试检查及水温情况; (7)生产合金、规格的工艺参数确认等等，这些是每个铸次不可忽略的工作。 除此之外有的铸造准备还要有针对性，根据所生产的合金、规格及以往生产、质量所存在的问题，有的放矢，采取必要的对应措施。 铸造主要工艺参数的设定要根据铸造时间或铸造长度，把握各工艺参数的对应关系。要根据每铸次各方面的实际情况进行综合调整，尤其是针对某些质量缺陷进行优化。
铝合金铸造工艺性能
2019-02-28 11:46:07
铝合金铸造工艺功能，一般理解为在充溢铸型、结晶和冷却过程中体现最为杰出的那些功能的归纳。流动性、缩短性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造要素、合金加热温度、铸型的杂乱程度、浇冒口体系、浇口形状等有关。
(1) 流动性
流动性是指合金液体充填铸型的才能。流动性的巨细决议合金能否铸造杂乱的铸件。在铝合金晶合金的流动性最好。
影响流动性的要素许多，首要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的底子要素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的凹凸。
实践出产中，在合金已断定的情况下，除了强化熔炼工艺（精粹与除渣）外，还有必要改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量的前提下进步浇注温度，确保合金的流动性。
(2) 缩短性
缩短性是铸造铝合金的首要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝结，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态缩短、凝结缩短和固态缩短。合金的缩短性对铸件质量有决议性的影响，它影响着铸件的缩孔巨细、应力的发作、裂纹的构成及尺度的改变。一般铸件缩短又分为体缩短和线缩短，在实践出产中一般使用线缩短来衡量合金的缩短性。
铝合金缩短巨细，一般以百分数来表明，称为缩短率。
①体缩短
体缩短包含液体缩短与凝结缩短。
铸造合金液从浇注到凝结，在最终凝结的当地会呈现微观或显微缩短，这种因缩短引起的微观缩孔肉眼可见，并分为会集缩孔和涣散性缩孔。会集缩孔的孔径大而会集，并散布在铸件顶部或截面厚大的热节处。涣散性缩孔描摹涣散而细微，大部涣散布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部涣散布在晶界下或树枝晶的枝晶间。
缩孔和疏松是铸件的首要缺点之一，发作的原因是液态缩短大于固态缩短。出产中发现，铸造铝合金凝结规模越小，越易构成会集缩孔，凝结规模越宽，越易构成涣散性缩孔，因而，在规划中有必要使铸造铝合金契合次序凝结准则，即铸件在液态到凝结期间的体缩短应得到合金液的弥补，是缩孔和疏松会集在铸件外部冒口中。对易发作涣散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比会集缩孔要多，并在易发作疏松处设置冷铁，加大部分冷却速度，使其一起或快速凝结。
②线缩短
线缩短巨细将直接影响铸件的质量。线缩短越大，铝铸件发作裂纹与应力的趋向也越大；冷却后铸件尺度及形状改变也越大。
关于不同的铸造铝合金有不同的铸造缩短率，即便同一合金，铸件不同，缩短率也不同，在同一铸件上，其长、宽、高的缩短率也不同。应根据具体情况而定。
(3) 热裂性
铝铸件热裂纹的发作，首要是因为铸件缩短应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界发作从裂纹断口调查可见裂纹处金属往往被氧化，失掉金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。
不同铝合金铸件发作裂纹的倾向也不同，这是因为铸铝合金凝结过程中开端构成完好的结晶结构的温度与凝结温度之差越大，合金缩短率就越大，发作热裂纹倾向也越大，即便同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等要素发作热裂纹倾向也不同。出产中常选用让步性铸型，或改善铸铝合金的浇注体系等办法，使铝铸件防止发作裂纹。一般选用热裂环法检测铝铸件热裂纹。
(4) 气密性
铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的效果下不渗漏程度，气密性实践上表征了铸件内部安排细密与纯洁的程度。
铸铝合金的气密性与合金的性质有关，合金凝结规模越小，发作疏松倾向也越小，一起发作分出性气孔越小，则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏，还与铸造工艺有关，如下降铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加速冷却速度以及在压力下凝结结晶等，均可使铝铸件的气密性进步。也可用浸渗法阻塞走漏空地来进步铸件的气密性。
(5) 铸造应力
铸造应力包含热应力、相变应力及缩短应力三种。各种应力发作的原因不尽相同。
①热应力
热应力是因为铸件不同的几许形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引起的。在薄壁处构成压应力，导致在铸件中残留应力。
②相变应力
相变应力是因为某些铸铝合金在凝结后冷却过程中发作相变，随之带来体积尺度改变。首要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不一起间内发作相变所构成的。
③缩短应力
铝铸件缩短时遭到铸型、型芯的阻止而发作拉应力所构成的。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会主动消失。但开箱时刻不妥，则常常会构成热裂纹，特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力效果下简单发作热裂纹。
铸铝合金件中的残留应力下降了合金的力学功能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只需铸件结构规划合理，铝铸件的残留应力一般较小。
(6) 吸气性
铝合金易吸收气体，是铸造铝合金的首要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物焚烧产品及铸型等所含水分发作反响而发作的被铝液体吸收所构成的。
铝合金熔液温度越高，吸收的氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为0.5～0.9，温度升高到850℃时，氢的溶解度增加2～3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度明显增加。
铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会发作吸气，进入铸型内的液态金属随温度下降，气体的溶解度下降，分出剩余的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内构成气孔，这就是一般称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起，铝液中分出的气体留在缩孔内。若气泡受热发作的压力很大，则气孔表面润滑，孔的周围有一圈亮光层；若气泡发作的压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，仔细调查又具有缩孔的特征。
铸铝合金液中含氢量越高，铸件中发作的针孔也越多。铝铸件中针孔不只下降了铸件的气密性、耐蚀性，还下降了合金的力学功能。要取得无气孔或少气孔的铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时增加掩盖剂维护，合金的吸气量大为削减。对铝熔液作精粹处理，可有用操控铝液中的含氢量。
铝合金的铸造应力
2019-01-02 14:54:40
铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。 ①热应力 热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引起的。在薄壁处形成压应力，导致在铸件中残留应力。 ②相变应力 相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。 ③收缩应力 铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当，则常常会造成热裂纹，特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。 铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件结构设计合理，铝铸件的残留应力一般较小。
什么是铝合金铸造工艺
2019-01-11 15:44:00
铝合金具有密度低、强度高、韧性好和耐腐蚀等优点，在航空航天工业中被广泛用作结构材料，同时，也正在积极开发作为汽车先进材料而应用于高档轿车发动机。 铸造工艺是传统铝合金主要制备方法，但已难以满足制备高性能铝合金的需要。靠前，传统工艺已经难以进一步提高强度、塑性、刚度、耐热性和耐腐蚀性；第二，在追求高性能的过程中，铸造工艺成本由于增添设备和成品率下降而迅速上升；第三，由于合金含量上升，塑性往往降低，因而后续压力加工成本上升、成品率降低。 因此，生产的高成本大大提高了先进铝合金的使用门槛，严重影响整体市场规模的发展。在这些方面，喷射成形工艺正好具有性能和综合成本的双重优势，可使先进铝合金的使用门槛降低，还可以进一步提高性能，在一定范围内实现以铝代钢，从而迅速培育先进铝合金的市场，并反过来促进喷射成形工艺获得规模成本优势。因此，喷射成形工艺将成为先进铝合金的主要生产工艺。
什么叫铝合金铸造工艺
2018-12-29 16:57:09
铝合金具有密度低、强度高、韧性好和耐腐蚀等优点，在航空航天工业中被广泛用作结构材料，同时，也正在积极开发作为汽车先进材料而应用于高档轿车发动机。
铸造工艺是传统铝合金主要制备方法，但已难以满足制备高性能铝合金的需要。第一，传统工艺已经难以进一步提高强度、塑性、刚度、耐热性和耐腐蚀性；第二，在追求高性能的过程中，铸造工艺成本由于增添设备和成品率下降而迅速上升；第三，由于合金含量上升，塑性往往降低，因而后续压力加工成本上升、成品率降低。
因此，生产的高成本大大提高了先进铝合金的使用门槛，严重影响整体市场规模的发展。在这些方面，喷射成形工艺正好具有性能和综合成本的双重优势，可使先进铝合金的使用门槛降低，还可以进一步提高性能，在一定范围内实现以铝代钢，从而迅速培育先进铝合金的市场，并反过来促进喷射成形工艺获得规模成本优势。因此，喷射成形工艺将成为先进铝合金的主要生产工艺。
铝合金铸造的缺陷修复
2018-12-27 16:25:52
铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补，由于放热量大，容易产生热变形等副作用，无法满足补焊要求。 冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小，不会造成基材退火变形，不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高，补材与基体同时熔化后的再凝固，结合牢固，可进行磨、铣、锉等加工，致密不脱落。冷焊修复机是修补铝合金气孔、砂眼等细小缺陷的理想方法。
铝合金重力铸造常见缺陷
2018-04-26 18:22:39
一、缩孔这种缺陷常发生在铸件的肥厚部分，或者厚薄交接处。有时铸件表面发白，实际上就是缩松。产生的原因：结晶过程中铸件补缩不够；引入合金液的位置不对；金属型各部位的温度不恰当，不符合顺序凝固的原则；涂料不当或涂料脱落；浇注温度过高；浇注速度太快；铸件冷却太慢；铸件毛边太大。防止办法：在铸件厚大部位设置冒口，冒口的大小、高度要适宜，达到最后凝固，提高冒口的补缩作用；沿铸件四周均匀分布内浇道，或从冒口根部开设补充浇道进行补充浇注；调整金属型各部分的温度规范，便于铸件顺序凝固；按铸件工作部分和浇冒口部位不同要求选用不同的涂料成分及涂料厚度，脱料要均匀补上；适当降低浇注温度；减慢浇注速度；在容易产生缩松的部位，嵌上铜冷铁或通气塞，以加速冷却。二、冷隔这种缺陷一般产生在较大的水平表面的薄壁铸件上，以及合金最后汇流处。铸件出型后经过震砂，进行外观检查即可发现。产生的原因：模具温度过低；铝液温度过低；模具排气不良；浇注系统设计不良，内浇口数量少、截面过小；浇注速度太慢或浇注中断；铸件设计壁厚太薄或缺少适当的圆角。防止办法：适当提高模具温度；适当提高铝液浇注温度；气体不易排出的部位上设置通气槽或排气塞，保持排气良好；适当增加内浇口数量和内浇口的截面；适当提高浇注速度，避免铝液浇注中断；按铸件设计工艺性要求设计合理的最小壁厚和铸造圆角。三、气孔气孔往往产生在铸件的上部且经常发生在铸件凸出部分的表面。铸件内部隐蔽的气孔，必须通过X光透视，以及在铸件进行加工时发现。产生的原因：浇注速度太快，卷入空气；模具排气气不良；铝液流动过快；熔化温度过高；合金除气不良；浇注温度过高；砂芯不干、排气不良或发气量太大。防止办法：平稳地浇注金属液；于金属型气体不易排除的部位增设排气槽或排气塞，并经常清理；浇注时浇包尽量靠近浇口杯；严格控制铝液温度防止超温；铝液正确地进行除气；泥芯应烘干，排气孔应畅通，泥芯返潮后应补烘，特大的泥芯中间应挖空；金属型涂料后应等涂料干燥后才能浇注。四、裂纹裂纹多数出现在铸件的内夹角处，厚薄断面过渡的部位；合金液引入铸件的部位和发生铸造应力最大的部位可用着色检查、气密性试验、X光检查发现。铝铸件上冷裂纹，在清理砂芯后进行外观检查便可发现。产生的原因：铸件上有尖角，厚薄相差悬殊；模具局部过热或浇注温度过高；冷铁安放不正确；铸件补缩不良；防止办法：改进设计，清除铸件尖角，尽量使铸件壁厚均匀过渡并倒圆角；正确地选择浇口，浇道的位置，控制浇注温度、涂料厚度，正确放置冷铁，增大冒口补缩能力；在模具冒口部位上涂石棉保温涂料。五、偏析偏析一般分布在铸件厚大部分的中心部位及上部，做宏观分析时可以发现。产生的原因：浇注前铝液成分未搅拌均匀；浇注温度过高；金属型温度过高，涂料不均匀，太厚。防止办法：浇注前尽量使合金液搅拌均匀；适当降低浇注温度和金属型的预热温度；在冷却慢的部位设计冷铁、通气塞或采用气冷、水冷；添加阻碍合金产生偏析的元素；将铸件壁厚适当减薄，以加快凝固。
铝合金热顶电磁铸造技术
2019-01-14 14:52:56
热顶电磁铸造法与普通电磁铸造法的区别在于采用特制的屏蔽罩结构，并在其内部用耐火材料制成热顶约束液柱顶部熔体成型，也就是热顶兼有屏蔽罩的功能。 热顶电磁铸造技术具有如下优点： （1）与电磁铸造技术相比，热顶具有约束部分液柱成型的作用。金属液面位置的控制相比之下更为容易，并有利于液柱高度的稳定。 （2）热顶截面由于由下到上逐渐增大，在铸造过程中金属液浇注量的增减对液柱高度的影响明显减弱，从而增强了液柱高度和铸锭尺寸的稳定性。 （3）热顶有利于金属液的浇注，减弱了浇流对金属液柱的冲击力。 （4）由于液-固界面处的液柱仍依靠电磁力约束成半悬浮状态，保证了铸锭侧表面在自由表面状态下凝固，并未削弱液穴内的电磁搅拌作用，继承了电磁铸造铸锭表面光亮、内部组织致密的优点。 热顶电磁铸造技术即充分发挥了普通电磁铸造和电磁连铸的优点，又增强了系统的可操作性，其磁场强度和电磁压力分布合理，能有效控制铸锭夹杂，提高铸锭表面和内部质量。
精密锌合金压铸
