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鋁鑄件的變形是由鑄造應(yīng)力引起的鑄件外形和尺寸與圖樣不符因此的。其原因簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)是因上下厚薄相差較大，冷卻時(shí)所造成的溫差也很大。薄的冷卻很快，收縮也較厚的先快，由于梁是上下相連的整體，使得厚的除了自己部分因溫度下降而收縮外，還因受到薄的壓縮作用而增大了收縮量；相反，薄的收縮時(shí)減少了收縮量，結(jié)果造成厚的收縮量大于薄的收縮量，造成鋁鑄件假想線所示的彎曲，并且梁內(nèi)殘留有較大的熱應(yīng)力。

鋁鑄件的材料成分、變質(zhì)控制及凈化處理跟改進(jìn)措施
【一】、鑄鋁件的材料成分、變質(zhì)控制及凈化處理
隨著汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放、降低耗油、提高燃燒效率，都使汽車趨于輕量化，輕量化對(duì)于汽車業(yè)的發(fā)展具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)自主乘用車較國(guó)外同類車自重高約8%~10%，國(guó)內(nèi)自主商用車較國(guó)外同類車自重高約10%~15%。若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%。
在材料方面，很多鑄鋼、鑄鐵類結(jié)構(gòu)件、功能件正逐步被密度較小的鋁合金或其他合金所替代，包括一些汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體缸蓋，尤其在新能源汽車上鋁合金零件的占比越來(lái)越高。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)鑄鋁件鑄造技術(shù)方面也取得了重大的進(jìn)展和突破，為新能源汽車的發(fā)展提供了有力支撐。
壓鋁鑄件成型，主要有高壓鑄造、低壓鑄造和重力澆鑄幾種方式，他們都有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。而一些形狀(尤其內(nèi)腔形狀)比較復(fù)雜的空腔、管類鑄鋁件，需要使用砂芯、鹽芯、蠟?zāi)５认男荆话悴捎弥亓茶T。
合金成分對(duì)合金的組織和性能有很大的影響，合金成分控制也是合金處理過(guò)程中重要的工作之一。常規(guī)元素成分普遍采用直讀光譜儀分析，能準(zhǔn)確的把握合金的成分狀態(tài)。
在鋁硅合金中可以加入適量的微量元素以細(xì)化晶粒、增強(qiáng)其流動(dòng)性，如欽、錯(cuò)、釩等元素的中間合金。
同時(shí)，細(xì)化晶粒還有改變合金的補(bǔ)縮能力、減少熱裂傾向、改變合金電化學(xué)特性等作用。ZL104中的鎂會(huì)通過(guò)MgSi2在鋁基體中的沉淀作用對(duì)合金具有顯著強(qiáng)化作用，控制鎂的含量，可獲得具有很好的塑性、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度等綜合性能。
在鋁合金的化學(xué)成分中常存在一些對(duì)合金性能有害的雜質(zhì)元素，主要包括鐵、錫、鉛、鈣等，其中影響較大的是鐵。這些雜質(zhì)元素可能是在合金熔煉的過(guò)程中從爐料引入，也有可能是從增鍋或工具帶入到合金中。
鋁硅合金中鐵主要以鐵相硬而脆，往往以粗大的針狀穿過(guò)相晶粒，削弱基體，降低鋁硅合金性能。當(dāng)鋁硅合金中存在Fe相時(shí)，其表面氧化膜將失去連續(xù)性，在晶界析出的鐵相還會(huì)促使鋁硅合金發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而使合金的抗蝕性能下降，因此對(duì)合金中的含鐵量嚴(yán)加控制，并采用旋轉(zhuǎn)通入影響變質(zhì)工藝因素主要為:變質(zhì)劑種類及用量、變質(zhì)溫度、變質(zhì)時(shí)間。
變質(zhì)劑種類及用量:應(yīng)根據(jù)合金的種類、鑄造工藝及對(duì)組織控制的具體要求，來(lái)選擇合適的變質(zhì)劑種類及用量。鑄鋁件鋁合金變質(zhì)處理常用的有Na變質(zhì)、Sr變質(zhì)、稀土變質(zhì)等，我們采取綜合性能較好的銘變質(zhì)劑，并配合以欽中間合金作為細(xì)化劑使用。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)考慮到變質(zhì)劑反應(yīng)可能進(jìn)行不完全，所以變質(zhì)劑用量不能過(guò)少，否則變質(zhì)效果不好。
但變質(zhì)劑用量也不宜過(guò)多，否則會(huì)產(chǎn)生過(guò)變質(zhì)現(xiàn)象。因此，變質(zhì)劑用量一般占爐料重量的0.2%~1.0%。
在生產(chǎn)中，通常加入0.5%就可以保證良好的變質(zhì)效果。對(duì)于金屬型鑄造的鑄鋁件，變質(zhì)劑用量可適當(dāng)減少。
變質(zhì)溫度:鋁液溫度高些，對(duì)變質(zhì)反應(yīng)進(jìn)行有利，變質(zhì)速度快，效果好，但變質(zhì)溫度不能過(guò)高，否則會(huì)急劇增加的鋁液的氧化和吸氣，并降低增鍋的使用壽命。一般來(lái)說(shuō)，變質(zhì)溫度應(yīng)選擇在稍高于澆注溫度10℃為宜，這樣避免了變質(zhì)溫度過(guò)高，可以減少變質(zhì)后調(diào)整溫度的時(shí)間，有利于提高變質(zhì)效果和鋁液的冶金質(zhì)量。
變質(zhì)時(shí)間:變質(zhì)溫度越高以及鋁液和變質(zhì)劑接觸的狀況越好，則所需的變質(zhì)時(shí)間就越短。變質(zhì)時(shí)間應(yīng)按具體情況，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定。變質(zhì)時(shí)間太短，則變質(zhì)反應(yīng)進(jìn)行不完全；變質(zhì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)增加變質(zhì)劑的燒損，增加合金的吸氣和氧化。
【二】、鋁合金鑄件改進(jìn)措施
1優(yōu)化澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
針對(duì)澆注系統(tǒng)在澆注過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們重新調(diào)整了澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，兩鋁合金鑄件按外形尺寸較長(zhǎng)方水平分布于直澆道的兩側(cè)，鋁合金壓鑄件的厚大部位上安放冒口，這樣，就使得鋁合金鑄件的充型高度比較低，使金屬液平穩(wěn)充型，避免發(fā)生激濺及由此而形成的鋁合金鑄件缺陷，型腔內(nèi)的氣體也容易排除；同時(shí)，金屬液自下而上能夠?qū)崿F(xiàn)順序凝固和冒口的補(bǔ)縮，然后金屬液中的夾雜物都上浮聚集于澆冒口部位，從而使得氧化夾渣和氣孔等缺陷都留在澆冒口部位，便于加工切除掉。
2改變鑄型的排氣性
我們?cè)O(shè)計(jì)了另外一種排氣塞，這種排氣塞采用45鋼制作，排氣塞的V型槽槽數(shù)減少為8個(gè)和6個(gè)，槽數(shù)比較合理，使得V型槽寬度比較合適，從而使得鑄型排氣通暢:同時(shí)，該排氣塞不易磨損而松動(dòng)，加之45鋼比黃銅不易粘附鋁液，所以，該排氣塞很好地起到了加速澆注過(guò)程中金屬型內(nèi)的氣體排出，從而地減少了氣孔的形成。
3提高鑄型的保溫性能
現(xiàn)在我們采用某廠生產(chǎn)的模具保溫涂層劑Dag193T，是一種由保溫材料制成的金屬模具保溫涂料，它具有較好的保溫性能，其涂層能地防止鋁合金鑄件產(chǎn)生縮孔、冷隔等缺陷，而且涂層經(jīng)久耐用，主要應(yīng)用于金屬型重力鑄造。同時(shí)，在涂層上面噴涂一層石墨潤(rùn)滑劑(DM-2)以減少涂層的磨損，也有利于取模。通過(guò)我們的試用結(jié)果來(lái)看，效果是比較理想的，鑄型的保溫性能得到很大提高，極大地改變了鑄型的充型條件，使得鋁合金鑄件能夠按照在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的方向順序凝固，使夾雜物和氣體然后匯集于設(shè)置的澆冒口處，因此我們采用這種涂料后，很好地防止了鋁合金鑄件縮孔和氣孔等缺陷的產(chǎn)生。
4控制好鑄型的預(yù)熱溫度和澆注溫度
通過(guò)我們的生產(chǎn)實(shí)踐，在澆注過(guò)程中，適當(dāng)提高金屬型的預(yù)熱溫度，降低鋁合金液的澆注溫度，能起到事半功倍的效果。在澆注時(shí)將金屬型的預(yù)熱溫度控制在250~300℃范圍內(nèi)，同時(shí)將鋁合金液的澆注溫度降低至690--720℃之間，以減少鋁合金液的吸氣，注意此時(shí)一定要在澆注系統(tǒng)內(nèi)噴涂1--1.5mm厚的保溫涂料層以保證能順利充型。同時(shí)，在澆注時(shí)，應(yīng)按照一慢、二快、三慢、四穩(wěn)的澆注原則進(jìn)行澆注，澆包嘴應(yīng)盡可能接近澆口杯(鋁合金較好不超過(guò)SOmm)，以免合金液流過(guò)長(zhǎng)造成氧化，防止鋁合金鑄件夾雜氧化物的產(chǎn)生。
5嚴(yán)格遵守鋁合金熔煉工藝
鋁合金熔煉除了保證合金液的化學(xué)成分合格外，還要進(jìn)行必要的精煉除氣。在熔煉過(guò)程中，要注意配料準(zhǔn)確，金屬爐料應(yīng)進(jìn)行清潔，預(yù)熱(一般是在350--450℃下保溫2--4h)，金屬熔煉工具應(yīng)進(jìn)行清理、噴砂處理，并預(yù)熱呈暗紅色，增禍應(yīng)沿四周均勻噴涂一層涂料(底部應(yīng)稍厚)，涂后應(yīng)繼續(xù)加熱至呈現(xiàn)淡黃色后開(kāi)始加爐料進(jìn)行熔煉:除氣精煉在710-730℃范圍內(nèi)進(jìn)行的，采用精煉劑，精煉時(shí)間應(yīng)大于10分鐘，精煉完后，用長(zhǎng)勺對(duì)鋁液進(jìn)行均勻震蕩(攪拌)，然后靜置10-15分鐘，再扒渣，對(duì)于使用舊爐料過(guò)多熔煉時(shí)，進(jìn)行二次精煉，這樣效果才比較理想。
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