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普铝铸造基本知识培训教程
铸造安全生产基本常识
铸造生产工艺
铸造设备及工具
普通铝锭铸造培训
铸造基本理论知识
一、结晶的理论知识
金属铸锭(件)组织与缺陷
在实际生产中,液态金属被浇注到锭模中便得到铸锭,而注入到铸型模具中成型则得到铸件。铸锭(件)的组织及其存在的缺陷对其加工和使用性能有着直接的影响。
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1、金属铸锭组织的形成
金属铸锭通常由三个晶粒区所组成:表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区
1)表面细晶区
当液态金属注入金属锭模后,由于模壁温度较低,使与它接触的很薄一层液
态金属发生强烈的过冷,形成大量的晶核,这些品核迅速生长到互相接触,
因此铸锭表层获得了细小的等轴晶粒。
2)柱状晶区
在细晶区形成的同时,模壁温度不断升高,使剩余液态金属的冷却逐渐减
慢,并且由于结晶潜热的释放,使细晶区前沿液体的过冷度减小,形核变得
困难,而细晶区已生成的晶粒,可以继续向液体中生长。由于垂直于模壁方
向的散热速度最快,那些晶轴与模壁垂直的晶粒就会沿着散热相反方向择优
长大,从而获得了柱状晶区。
3)中心等轴晶区
随柱状晶区的长大,模壁温度升高,散热的方向性已不明显,同时锭模中心
部分的液态金属的温度逐渐降低并渐趋均匀,最终几乎同时进入过冷状态,
并以非均匀方式形核,由于在不同方向上的生长速度相同,因而便形成了等
轴晶粒。中心部分的液态金属的冷却速度较慢,过冷度较小,故晶粒就较粗
大。
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等轴晶区
柱状晶区
中心等轴晶区
铸锭组织的性能与控制
铸锭的细晶粒,组织较致密,机械性能较好。但由于细晶区总是比较薄的,
故对整个铸锭的性能影响不大。
在柱状晶区中,因为相互平行的柱状晶的接触面及相邻垂直的技状晶区的交
界面较为脆弱,并常聚集着易熔杂质和非会属夹杂物,使铸锭在热压力加工
时,容易沿这些脆弱面开裂。因此钢锭一般不希望柱状晶区过大。但是,柱
状晶组织比较致密。它不象等轴晶那样容易形成疏松。因此,对塑性较好的
有色金属,有时为了获得较致密的铸锭。反而要使柱状晶区扩大。因为在热
压力加工时,由于这些金属本身具有良好的塑性,不致于发生开裂。
等轴晶区由于在结晶时没有择优取向,故不存在上述那种脆弱的交界面,而
方向不同的晶粒彼此交错咬合,各方向上的机械性能均较好。但由于各个等
轴晶粒在生长过程中互相交叉,有可能造成许多封闭的小区,并将残留在这
些小区中的液体相互隔绝起来。当这些液体结晶收缩时,由于得不到外界液
体的补充。就形成很多微小的缩孔(缩松)。因此,等轴晶区的组织就比较
疏松。这又使该区的机械性能降低。
合金铸锭的组织与合金成分和浇注条件等因素有关。一般提高浇注温度、加
快冷却速度和采用方向性散热等措施,都有利于柱状晶区的发展。而浇注温
度低、冷却速度慢、均匀散热、变质处理和附加振动、搅拌等则有利于等轴
晶区的发展。
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铸造缺陷的类型较多,常见的有缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、白点等,它们对性能是有害的。
1)缩孔:缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩不足造成的。可通过改变结晶时的冷却条件和加冒口等来进行控制。钢锭出现缩孔在锻轧前应切除。
2)偏析:合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。铸锭(件)在结晶时,由于各部位结晶先后顺序不同,合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区,造成宏观上的成分不均匀,称宏观偏析。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。
3)气孔:气孔是指液态金属中溶解的气体或
反应生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件)中
的气泡。铸锭中的封闭的气孔可在热加工时焊合,
张开的气孔需要切除。铸件中出现气孔则只能报废。
4)夹杂物
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铝铸造常见产品简介
圆棒产品
扁锭产品
铝锭产品
铝板带产品
二、铝铸造生产工艺概述 铝电解槽中生产出的原铝,在质量上相差较大。另外,还含有一些金属杂质、气体和非金属固态夹杂物。
铝锭铸造的任务是提高低品位铝液的利用率,并尽可能除去其中的杂质。原铝中的杂质可分为以下三类:
第一类是金属元素,如铁、硅、铜、钙、镁、钛、钒、硼、镍、锌、镓、锡、铅、磷等,其中主要元素是铁和硅;
第二类是非金屑固态夹杂物,Al2O3,AlN和Al4C3;
第三类是气体,H2,CO2,CO,CH4,N2,其中主要的是H2。在660℃下,。
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气体在铝液中的溶解度随温度升高而增加。从电解槽吸出的铝液,都要经过净化处理,清除掉一部分杂质,然后铸成商品铝锭。
铝锭按成分不同分重熔用铝锭、高纯铝锭和铝合金锭三种:按形状和尺寸又可分为条锭、圆锭、板锭