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铝铸件的材料成分、变质控制及净化处理跟改进措施【一】、铸铝件的材料成分、变质控制及净化处理
随着汽车排放标准的提升，降低汽车发动机排放、降低耗油、提高燃烧效率，都使汽车趋于轻量化，轻量化对于汽车业的发展具有重要意义。据统计，目前国内自主乘用车较国外同类车自重高约8%~10%，国内自主商用车较国外同类车自重高约10%~15%。若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%。
在材料方面，很多铸钢、铸铁类结构件、功能件正逐步被密度较小的铝合金或其他合金所替代，包括一些汽油发动机的缸体缸盖，尤其在新能源汽车上铝合金零件的占比越来越高。近年来，国内铸铝件铸造技术方面也取得了重大的进展和突破，为新能源汽车的发展提供了有力支撑。
压铝铸件成型，主要有高压铸造、低压铸造和重力浇铸几种方式，他们都有各自不同的优缺点。而一些形状(尤其内腔形状)比较复杂的空腔、管类铸铝件，需要使用砂芯、盐芯、蜡模等消失心芯，一般采用重力浇铸。
合金成分对合金的组织和性能有很大的影响，合金成分控制也是合金处理过程中重要的工作之一。常规元素成分普遍采用直读光谱仪分析，能准确的把握合金的成分状态。
在铝硅合金中可以加入适量的微量元素以细化晶粒、增强其流动性，如钦、错、钒等元素的中间合金。
同时，细化晶粒还有改变合金的补缩能力、减少热裂倾向、改变合金电化学特性等作用。ZL104中的镁会通过MgSi2在铝基体中的沉淀作用对合金具有显著强化作用，控制镁的含量，可获得具有很好的塑性、抗拉强度和屈服强度等综合性能。
在铝合金的化学成分中常存在一些对合金性能有害的杂质元素，主要包括铁、锡、铅、钙等，其中影响较大的是铁。这些杂质元素可能是在合金熔炼的过程中从炉料引入，也有可能是从增锅或工具带入到合金中。
铝硅合金中铁主要以铁相硬而脆，往往以粗大的针状穿过相晶粒，削弱基体，降低铝硅合金性能。当铝硅合金中存在Fe相时，其表面氧 化膜将失去连续性，在晶界析出的铁相还会促使铝硅合金发生电化学腐蚀，从而使合金的抗蚀性能下降，因此对合金中的含铁量严加控制，并采用旋转通入影响变质工艺因素主要为:变质剂种类及用量、变质温度、变质时间。
变质剂种类及用量:应根据合金的种类、铸造工艺及对组织控制的具体要求，来选择合适的变质剂种类及用量。铸铝件铝合金变质处理常用的有Na变质、Sr变质、稀土变质等，我们采取综合性能较好的铭变质剂，并配合以钦中间合金作为细化剂使用。
在生产实践中，应考虑到变质剂反应可能进行不完全，所以变质剂用量不能过少，否则变质效果不好。
但变质剂用量也不宜过多，否则会产生过变质现象。因此，变质剂用量一般占炉料重量的0.2%~1.0%。
在生产中，通常加入0.5%就可以保证良好的变质效果。对于金属型铸造的铸铝件，变质剂用量可适当减少。
变质温度:铝液温度高些，对变质反应进行有利，变质速度快，效果好，但变质温度不能过高，否则会急剧增加的铝液的氧 化和吸气，并降低增锅的使用寿命。一般来说，变质温度应选择在稍高于浇注温度10℃为宜，这样避免了变质温度过高，可以减少变质后调整温度的时间，有利于提高变质效果和铝液的冶金质量。
变质时间:变质温度越高以及铝液和变质剂接触的状况越好，则所需的变质时间就越短。变质时间应按具体情况，在实验的基础上确定。变质时间太短，则变质反应进行不完全；变质时间过长，会增加变质剂的烧损，增加合金的吸气和氧 化。
【二】、铝合金铸件改进措施
1优化浇注系统的设计
针对浇注系统在浇注过程中出现的问题，我们重新调整了浇注系统的设计方案，两铝合金铸件按外形尺寸较长方水平分布于直浇道的两侧，铝合金压铸件的厚大部位上安放冒口，这样，就使得铝合金铸件的充型高度比较低，使金属液平稳充型，避免发生激溅及由此而形成的铝合金铸件缺陷，型腔内的气体也容易排除；同时，金属液自下而上能够实现顺序凝固和冒口的补缩，然后金属液中的夹杂物都上浮聚集于浇冒口部位，从而使得氧 化夹渣和气孔等缺陷都留在浇冒口部位，便于加工切除掉。
2改变铸型的排气性
我们设计了另外一种排气塞，这种排气塞采用45钢制作，排气塞的V型槽槽数减少为8个和6个，槽数比较合理，使得V型槽宽度比较合适，从而使得铸型排气通畅:同时，该排气塞不易磨损而松动，加之45钢比黄铜不易粘附铝液，所以，该排气塞很好地起到了加速浇注过程中金属型内的气体排出，从而地减少了气孔的形成。
3提高铸型的保温性能
现在我们采用某厂生产的模具保温涂层剂Dag193T，是一种由保温材料制成的金属模具保温涂料，它具有较好的保温性能，其涂层能地防止铝合金铸件产生缩孔、冷隔等缺陷，而且涂层经久耐用，主要应用于金属型重力铸造。同时，在涂层上面喷涂一层石墨润滑剂(DM-2)以减少涂层的磨损，也有利于取模。通过我们的试用结果来看，效果是比较理想的，铸型的保温性能得到很大提高，极大地改变了铸型的充型条件，使得铝合金铸件能够按照在浇注系统设计时设想的方向顺序凝固，使夹杂物和气体然后汇集于设置的浇冒口处，因此我们采用这种涂料后，很好地防止了铝合金铸件缩孔和气孔等缺陷的产生。
4控制好铸型的预热温度和浇注温度
通过我们的生产实践，在浇注过程中，适当提高金属型的预热温度，降低铝合金液的浇注温度，能起到事半功倍的效果。在浇注时将金属型的预热温度控制在250~300℃范围内，同时将铝合金液的浇注温度降低至690--720℃之间，以减少铝合金液的吸气，注意此时一定要在浇注系统内喷涂1--1.5mm厚的保温涂料层以保证能顺利充型。同时，在浇注时，应按照一慢、二快、三慢、四稳的浇注原则进行浇注，浇包嘴应尽可能接近浇口杯(铝合金较好不超过SOmm)，以免合金液流过长造成氧 化，防止铝合金铸件夹杂氧 化物的产生。
5严格遵守铝合金熔炼工艺
铝合金熔炼除了保证合金液的化学成分合格外，还要进行必要的精炼除气。在熔炼过程中，要注意配料准确，金属炉料应进行清洁，预热(一般是在350--450℃下保温2--4h)，金属熔炼工具应进行清理、喷砂处理，并预热呈暗红色，增祸应沿四周均匀喷涂一层涂料(底部应稍厚)，涂后应继续加热至呈现淡黄色后开始加炉料进行熔炼:除气精炼在710-730℃范围内进行的，采用精炼剂，精炼时间应大于10分钟，精炼完后，用长勺对铝液进行均匀震荡(搅拌)，然后静置10-15分钟，再扒渣，对于使用旧炉料过多熔炼时，进行二次精炼，这样效果才比较理想。
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