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铝型材铸造结晶器材的设计与铸造方法

作者: 时间:2019-10-06732 次浏览

 设计铝型材铸造结晶器的基本原则

半连续铝(Al)型材铸造用的铸模称结晶器,俗称冷凝槽,它是铸造成型的关键部件,结晶器设计应遵守以下原则:
(1) 对铸锭的冷却(cooling)均匀,在结晶器中所产生的冷却强度(strength)必须满足能形成具有足够强度凝壳的要求。汽车铝材轿车全铝车身比原钢材制品轻40%以上,汽车铝合金车轮减重可达50%左右。汽车轻量化的需求使得铝合金的发展面临一个更广阔的空间,据专家预测,汽车材料铝化率达到60%以上在经济上是可取的。据此推测,未来汽车的铝化极限可达30%~50%或以上。新的汽车铝材开发与应用集中在三个方面,其一,车身、车架全铝化及大型铝合金型材的开发应用。其二,防冲挡及车门刚性结构的全铝化。其三,转动部分零部件的全铝化。
(2) 脱模容易,能产生表面质量良好的铸锭。
(3) 结构简单,安装方便,有一定强度、刚度和抗冲击性。
(4) 确定铸锭的收缩率,合金不同,规格不同,收缩率也不同。
(5) 确定结晶器的高度。
铝(Al)型材铸造结晶器材料(Material)的基本要求
对铝型材铸造结晶器材料的基本要求包括以下几点:
(1) 具有一定的导热性,使结晶器对铸锭进行一次冷却,形成凝固(solidification)壳;
(2) 具有足够的强度,以抵抗内外表面温度不一而造成的热应力,冷却水的压力及熔体静压力;
(3) 具有良好的耐磨耗性和一定的硬度,以防止具有粗糙表面的铸锭将结晶器表面磨损;
(4) 有足够的刚度,以保证铸锭有正确形状,并避免器壁扭曲变形;
(5) 不为熔体所损,并与润滑油具有良好的耐磨性能。
结晶器通常采用经冷加工的紫铜或者经过淬火的2A50和6061合金(alloy)锻造毛坯和厚板制造。
铝型材铸造结晶器高度对铸锭质量的影响(influence)
结晶器高度对铸锭质量有以下几方面影响:
(1) 对铝型材铸锭组织的影响。纺织铝配件对毛料的表面质量要求标准有明显降低,粉末涂层并且可以完全覆盖型材表面的挤压纹,掩盖一部分铝型材表面的瑕疵,提高铝型材成品的表面质量。随着结晶器高度的降低,有效结晶区短,冷却(cooling)速度快,溶质元素来不及扩散,活性质点多,晶内结构细。上部熔体(melt)温度高,流动性好,有利于气体和非金属夹杂物的上浮,疏松倾向小。
(2) 对力学性能的影响。随着有效结晶区的缩短,晶粒细小,有利于提高平均力学性能。
(3) 对裂纹倾向的影响。采用矮结晶器对铸锭裂纹的影响与提高铸造速度对裂纹的影响相似。
(4) 对表面质量的影响(influence)。使用矮结晶器时,铸锭表面质量光滑,这是因为铸锭周边逆偏析程度和深度小,凝壳无二次重熔现象,抑制了偏析瘤的生成。
因此,对软合金(alloy)及塑性好的窄规格扁锭、小规格扁锭和空心锭,因其裂纹倾向性小,宜采用矮结晶器铸造,结晶器一般在20~80mm;对塑性低的较宽规格扁锭、大直径铸锭及空心锭采用高结晶器铸造,结晶器高度一般为100~200mm。
铝(Al)型材铸造:可分为重力铸造法和压力铸造法。
重力铸造法又分为:金属模铸造法、变形铝(Al)型材熔炼与铸造 砂模铸造法、壳模铸造法和熔模铸造法。
压力铸造法又分为:加压铸造法、和加压凝固(solidification)法两种。
加压铸造法又分为四类:
1、压力铸造法;
2、无孔性压力铸造法(精密压铸);
3、流动气氛压力铸造法(气动压力铸);
4、真空压力铸造法。
同样,加压凝固(solidification)法也分为四类:
1、低压铸造法;
2、精密铸造法(低速压铸法);
3、铝(Al)熔液锻造法(液态挤压铸造);
4、离心铸造法。
 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件,用于铸造的铝(Al)型材一般具有以下特性。铝梯主要用于工作人员在风机、塔筒内的高空作业,以保证操作人员更大限度的安全,提高操作的安全系数。第3代安全铝梯采用航空铝材,品质优良,坚固难用,安全舒适。
(1)有填充狭槽窄缝部分的良好流动性
(2)有比一般金属低的熔点,但能满足极大部分情况的要求
(3)导热性能好,熔融铝(Al)的热量能快速向铸模传递(transmission),铸造周期较短
(4)熔体中的氢气和其他有害气体可通过(tōng guò)处理得到有效的控制
(5)铝型材铸造时,没有热脆开裂和撕裂的倾向
(6)化学稳定(解释:稳固安定;没有变动)性好,抗蚀性能强
(7)不易产生表面缺陷,铸件表面有良好的表面光洁度和光泽,而且易于进行表面处理
(8)铸造铝(Al)型材的加工性能好,可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模化学式: CaSO4·2H2O型铸造模进行铸造生产(Produce),也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形,生产不同用途、不同品种规格(specifications)、不同性能的各种铸件。
铸造铝(Al)型材在轿车上是得到了广泛(extensive)应用,如发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。