2024/8/261l l铸造铝合金锭知识概述铸造铝合金锭知识概述 主讲：梁志敏主讲：梁志敏 2024/8/262铝合金锭工程系统图原料检验原料检验贮存贮存配比除气浇铸包装包装贮存贮存熔化预热入库除渣降温合金化出货出货信息反响持续改进★ 2024/8/263一一 铝的根本知识铝的根本知识1常识常识v元素的分类：总计105种元素〔包括人造元素〕，按化学性质分为：v惰性元素：6种，He、Nb、Ar、Kr、Xe、Rn；v非金属元素：B、C、Si、N、P、As、O、S、Se、Te、F、Cl、Br、I、At、H；16v金属元素：83种v6、金属元素按外观分类：1、黑色金属元素：Fe、Cr、Mn；2、非铁金属元素v1 铝原子序数排列13，密度2.7g/cm2，分子量27〔26.98154〕，是自然界中分布最广泛的金属，占地壳中总含量的8%左右，仅次于氧和硅排第三位在自然界中多以氧化物形式存在v2 铝密度小、仅为钢铁(密度7.8g/cm2))1/3、塑性高，具有优良的导电性能和热性能，易于加工、外表有致密的氧化保护，抗腐蚀性能好v2 铝是1825年丹麦厄尔斯泰德发现3 铝的熔点660℃沸点为2500 ℃★ 2024/8/2642铝的特性v金属属性：颜色-银白色金属光泽；导电、导热性良好；具有良好的延展性；v化学性质：耐腐蚀；不易氧化〔因在铝的外表形成致密的氧化物薄膜〔2.5-3nm〕；即可酸化又可碱化；介于元素周期表两者之间因此有特殊的双面性。
v无毒v铝合金比强度高. ★ 2024/8/2653铝的应用v因为它的以上特性决定了它被广泛的应用于国民生产的各个环节：建筑、运输和包装，其他还有：电气行业、机械制造、冶金行业、国防军工航空航天轨道交通等；v本企业重点——汽车用铝 国外：70Kg/车 ；国内“七五〞22.1Kg/车 “八五〞38.7Kg/车 还有增长的趋势资料很老；〔最新2000年〕国外320Kg/车；国产本田为例：4*轮+汽缸+活塞+进歧管等已经≥100Kg 汽车用12-15年；建筑用30-50年 汽车含铝量占自重的8%约130KGv汽车开展的趋势；A节能降耗走入寻常百姓家B更加人文、理性、平安、舒适 2024/8/266 v分类：铝合金分为两种：变形铝合金和铸造铝合金〔砂型铸造/压力铸造/金属型铸造/石膏铸造等〕v历史：铸造铝合金是较为年轻的铸造非铁合金，自1855提世界上首次出现铝的制品以来，使用至今150年，并且直到20世纪初才出现，但作为结构材料的铸造铝合金，至今缺乏100年。
2024/8/267v最早工业上应用铸造铝合金 是Al-Cu类类铸造铝合金v在1920年欧洲人Pacz发现了金属Na对Al-Si合金的显微组织有变质作用，进而提高其力学性能后，Al-Si类铸铝合金才成为一种优良的铸造铝合金 ，在世界范围内获得广泛应用我国铸铝工业起步晚，在建国后，铸造铝合金的新品种及熔铸生产，高强度铸铝合金，才获得应用 2024/8/268：：v中国标准：中国标准：1现有国家标准牌号四大类现有国家标准牌号四大类26个品种个品种v1分分类类：：铸铸造造铝铝合合金金分分为为：：1铝铝硅硅合合金金2铝铝铜铜合合金金3铝镁合金铝镁合金4铝锌合金等几大类铝锌合金等几大类v2以以 ZLD 101A 为为例例讲讲述述国国标标牌牌号号的的构构成成Z-铸铸造造的的简简写写，，L-铝铝合合金金，，D-铸铸锭锭，，1-〔〔铝铝+硅硅〕〕系系列号，列号，01-合金种类号，合金种类号，A-优质合金、高纯合金优质合金、高纯合金v3其其他他：：以以Y两两者者分分区区 y为为压压铸铸的的压压首首写写汉汉语语字字母★ 2024/8/269v日本标准：v铸造用铝合金：AL+铸造代号+种类号例——AC4B中：A表示AL ；C表示砂型或金属型铸造；4B表示种类号；vADC12中： A表示AL ；D表示用于压力铸造 2024/8/2610v美国标准：〔以 最常见的 AA铝标准为例〕vA表示：铝合金v3：铝硅合金v56合金的序列号v。
2表示高纯度合金 2024/8/2611v铝硅合金铝硅合金vAl-Si合合金金: Si的的含含量量一一般般为为4-22%.具具有有优优良良的的铸铸造造性性能能,如如:流流动动性性好好,气气密密性性好好,收收缩缩率率小小,热热裂裂倾倾向向小小,经经过过变变质质和和热热处处理理之之后后,具具有有良良好好的的力力学学性性能能,物物理理性性能能,耐腐蚀性能和中等的机加工性能耐腐蚀性能和中等的机加工性能v二二元元铝铝硅硅合合金金的的缺缺点点是是机机械械性性能能不不高高为为了了提提高高二二元元铝铝硅硅合合金金的的机机械械性性能能，，要要在在合合金金中中再再参参加加Mg、、Cu、、Mn等等合合金金强强化化元元素素，，组组成成多多元元的的特特种种铝铝硅硅合合金金以以ZLD101为为例例：：参参加加美美元元素素为为了了使使合合金金中产生中产生MG2SI强化相，强化相，五 铸造铝合金锭-铝硅类 2024/8/2612五五 铝硅系合金铝硅系合金 分类分类v一般分为以下三种类型：v亚共晶----含硅量4-9% 〔例：A356.2 ZLD105 ZLD107 等〕 α+共晶硅+其他化合物 v共晶----含硅量9-14% 〔 例：ZLD102 ADC12 等〕。
α+共晶硅+化合物+少量初晶硅v过共晶----含硅量14%以上 〔 例YLD117 ADC14 B390等〕α+共晶硅+化合物+大量初晶硅 2024/8/2613六六 铝硅合金结晶简图铝硅合金结晶简图AlSi1414℃660℃577℃℃℃12.6%14%9 9%0 4％★ 2024/8/2614七铝硅合金中各元素的作用一：v1 Si：1提高机械性能 2增强流动性 3改善合金的铸造性能和加工性能4降低延伸率v2 Cu：1增强合金硬度 2提高合金的耐热强度3抗腐蚀性降低v3 Mg：1固熔强化相 2增加热处理后的强度提高合金的抗腐蚀性v4 Mn：1强化相 2中和相-旨在消除β相；变针状为块状或短棒状或块状改善铁的有害作用一般添加比例Fe：Mn=1:0.7〔实际使用中锰含量低与这个值〕v5 Ti：细化作用 2024/8/2615七铝硅合金中各元素的作用二作用二：：v6 Fe：1长存有害杂质，增加合金脆性 2易生成β相〔针状〕穿透a铝例豆腐中叉针和τ相〔片状〕降低合金强度 3利于脱膜铁含量一般不低于0.6%杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。
含量低于0.7 %那么有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸含有大量的铁(Fe)，会生成金属化间合物，形成硬点并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命压铸使用中应尽量减少人为致使铁含量增高，对铁质坩和工具有效保护在生产中控制铁的含量，并使硅略低于共晶点浇铸铝液温度不宜过低，v7 Zn：1提高合金致密性 2利于脱膜 3降低合金机械性能〔突出降低延伸率〕v8 Ni： 1强化相 2提高合金热强度 3提高合金硬度例活塞作用v9 Sr：变质作用v10 Pb Sn：1降低合金综合性能 2增加晶间腐蚀3改善切削性能不融合例豆腐中有豆子不形成化合物v11 Ca：1微量时细化作用 2量大时使断口疏松 3增加合金吸气倾向 钙与铝的外表张力不通，破坏氧化膜〔开水〕4降低流动性金属原子摩擦力大v12 Cr：提高高温性能降低铁的有害作用改善合金抗应力及腐蚀裂纹的作用防止晶力粗大 2024/8/2616八 熔炼炉v炉体分：常用有电炉、反射炉、真空炉等v反射炉燃料主要有：油、煤、煤气、天然气等v反射炉特点：1熔化量大 2热利用率低密闭性差，炉门烟道等 3铝液外表积大〔易氧化吸氢〕。
4铝液上下温差大如果铝液深度大于45CM时那么铝液上下温差能大于50度v反射炉熔炼铝的特点：1难熔性-原因外表银白色反热，热传导铝烧损大2易氧化产生造渣 〔原铝是不易氧化形成致密的氧化膜〕3易吸气 熔化时吸气主要与氧气、水蒸气、氮气等气体反响v注意观察熔炼过程中火焰和铝接触和氧化，防止氧气多会影响铝的氧化v天然气中有氧气破碎铝中也有水汽，分解后产生氧气氧化铝锭v注意火开得多大，决定氧气和其反响的过程，产生铝灰多反而传导热量的能力越差，浪费能源，熔炼时间延长v上下炉操作有利于废料熔炼，比照提高生产效率连续作业v原那么：铝越化越次-----铜越炼越精 2024/8/2617九 熔炼主要炉料组成〔本司〕v一〕原料组成：一〕原料组成：v 1 纯熟铝：纯熟铝： v 2 破碎铝、生铝，破碎铝、生铝，v 3工业硅：生产中常用工业硅：生产中常用 主要有：主要有：553 441 3305 〔铁〔铁 －－铝－钙〕铝－钙〕 v 4铜：铜：v〔二〕本钱控制；〔二〕本钱控制；v1主料的控制：硅〔中限〕、铜〔下限〕主料的控制：硅〔中限〕、铜〔下限〕v2杂质的控制：铁、锌、铅、镁、锰等。
杂质的控制：铁、锌、铅、镁、锰等v目前价格：硅低铜高的情况下，其比例目前价格：硅低铜高的情况下，其比例1：：8.5 ；我们合同产品主要；我们合同产品主要是：是：ADC12/AC4B/Y112;均为硅高、铜高产品因破碎铝中锌铁含均为硅高、铜高产品因破碎铝中锌铁含量较高，必须以一定比例的熟铝去冲淡所签技术协议中规定的含锌量较高，必须以一定比例的熟铝去冲淡所签技术协议中规定的含锌铁量宽松，生产过程中越容易控制产品的本钱也随之降低铁量宽松，生产过程中越容易控制产品的本钱也随之降低 2024/8/2618十 铝合金熔炼工艺铝合金熔炼工艺℃ 降温660900800700浇注精练降温合金化升温熔化合金化★ 2024/8/2619铝合金铸锭生产工艺流程铝合金铸锭生产工艺流程 一、原材料：原材料前，由原材料入库员进行目视识别按种类分区存放，并进行标识，质检人员按原料重量比例取样检测入库，及时标识清晰二、配料：根据原材料的检测结果和客户质量要求准确配料，考虑本钱，合理使用原材料三、领料：领料品名正确、重量准确，记录清楚四、熔炼：1、投入第一批原材料1/2AL＋结晶硅＋铜等熔点高的原材料，升温熔化，随着合金液温度提高适当地搅拌铝液，使其未熔化的炉料硅、铜等加速熔化。
升温铝液温度在850－950°，高温静置时间为30－90分钟硅含量高接收热量高，又是黑色接收热量高快，合度低，内部热量比铝高，因此溶解快，除去铝灰层用铝将硅包起来产生热点，铝氧化硅将其化掉2、参加降温料，待熔化后，充分搅拌、除渣，直到成分合格，并保证其温度在精炼温度范围内五、精炼：温度为710－750°，精炼剂用量为待处理铝液重量0.3－0.5％；氮气用量按待处理铝液的重量，每5吨一瓶，直到产品合格八、浇铸：温度为700－740°，产品每条重量6±0.5Kg九、进行产品外观检查并入库十、铝灰处理要注意，处理时间和温度★ 2024/8/2620十十 铝合金熔炼工艺铝合金熔炼工艺v按内控标准结合现有炉料进行配料配料S时要注意计算原料的烧损：合金熔化过程中某些元素因氧化而损耗，另外相对于一些元素那么会出现烧增现象.v 在客户实际生产中，由于不断添加回炉料，MG AL@---SI/FE/^v检斤投料、生产班组按配料单一人看秤一人复核v熔化：安要求投料，高炉低温放水防止铁高切片尽量采用屡次投料以减少烧损v第二次合金成分配比很重要v升温进行合金化★ 2024/8/2621十十 铝合金熔炼工艺铝合金熔炼工艺v合金化作用：使组元重新组合增强性能，祛除遗传。
金属与金属合金化作用：使组元重新组合增强性能，祛除遗传金属与金属之间以分子健形成一些化合物注意防止铝液过烧及氧化过量之间以分子健形成一些化合物注意防止铝液过烧及氧化过量按一定顺序加料按一定顺序加料v检验方法：合金化后翻开断口检验：断口应呈致密状没有明显检验方法：合金化后翻开断口检验：断口应呈致密状没有明显的硅晶粒为好的硅晶粒为好v降温〔温度冲淡〕作用〔降温〔温度冲淡〕作用〔700-800是合理的熔炼温度〕：是合理的熔炼温度〕：1降低温降低温度方便精练出气操作度方便精练出气操作2排气主要为氢气排气主要为氢气690℃℃可排可排70%以上合金以上合金液温度越高，吸气倾向越大，温度越低越利于氢的吸出温度高液温度越高，吸气倾向越大，温度越低越利于氢的吸出温度高密度小，反之依然密度小，反之依然‘v主要考虑：氧化－造渣－－遗传性主要考虑：氧化－造渣－－遗传性v操作要点：操作要点：1时时监控要有记录时时监控要有记录 2以缩短时间为最正确原那么，以缩短时间为最正确原那么，加强搅拌加强搅拌3选料必须干净，选择晶粒细小的再生料比原铝〔本炉选料必须干净，选择晶粒细小的再生料比原铝〔本炉遗传致密〕，事先经过预热。
说一下再这里降温工艺操作不好反遗传致密〕，事先经过预热说一下再这里降温工艺操作不好反复降温，且不预热造成下道工序操作困难复降温，且不预热造成下道工序操作困难★ 2024/8/2622十十 铝合金熔炼工艺铝合金熔炼工艺v精练定义：在特工艺要求下通过除渣除气以到达净化铝液的目的一过程v主要氢气：来源水气，油脂，铝锈等v精练原理：1个原那么2个作用——1除气先除渣；2吸附作用利用惰性气体在不同压力的情况下将渣和气带出液面3化学作用〔非吸附作用〕：利用含CL能于H反响生成HCL气体v精练剂分类：按状态分三种1固态 ZNCL3；C2CL6； 2气态：N2 AR2 CL2 ； 3 液态：CCL4 ；v影响精练的因素：1合金元素的影响，2精练气泡与铝液反映的时间长短、温度有很大关系；690℃v检验方法：低被检测针空度国标2级以上或0.2ML/100G★ 2024/8/2623十十 铝合金熔炼工艺铝合金熔炼工艺v变质：作为变质：作为Al-Si合金，之所以能广泛应用，最主要的原因是由于合金，之所以能广泛应用，最主要的原因是由于有了变质剂，能改变合金中共晶硅的形态也就是说通过加变质有了变质剂，能改变合金中共晶硅的形态。
也就是说通过加变质剂使铝合金内部组织形态发生变化，以提高其机械性能和工艺性剂使铝合金内部组织形态发生变化，以提高其机械性能和工艺性能v常用变质剂分类常用变质剂分类3种：种：1．． Na盐：盐：v 1〕〕 Na变质有效时间短，只有变质有效时间短，只有30～～60分钟；分钟；v 2) 参加参加Na的铝液粘度较高，也易使铸件产生夹渣缺陷的铝液粘度较高，也易使铸件产生夹渣缺陷v2.Sr、、Sb1〕〕 Sr参加量参加量0.02～～0.06%有很好变质效果，有效时间为有很好变质效果，有效时间为6-7小时v 2〕〕 Sb参加量参加量0.1-0.5%在冷却速度高条件下在冷却速度高条件下,能获得良好铸件能获得良好铸件,有效时间有效时间100小时小时.其变质效果不如前者其变质效果不如前者v锶能提高合金综合性能、细化铝固熔体，使共晶硅呈杆状或点状锶能提高合金综合性能、细化铝固熔体，使共晶硅呈杆状或点状增加吸气倾向但是它有一定时间的孕育期，否那么效果不好增加吸气倾向但是它有一定时间的孕育期，否那么效果不好vP变质：变质：1一般为过共晶合金使共晶硅数量增加呈杆状或片状，一般为过共晶合金使共晶硅数量增加呈杆状或片状，2使合金的细化初晶硅数量增加，使合金的细化初晶硅数量增加，3增加合金耐磨性。
增加合金耐磨性v细化的两种方式：增加外来晶核〔难熔金属〕，提高冷却速度细化的两种方式：增加外来晶核〔难熔金属〕，提高冷却速度v炉前检验：断口检查，成分检查和夹渣物检查炉前检验：断口检查，成分检查和夹渣物检查★ 2024/8/2624十十 铝合金熔炼工艺铝合金熔炼工艺v浇注：经完整的炉前检验合格〔合格铝合金的根本条件：1成分合格2铝液纯洁3温度适宜〕后，静止8-15分钟方可进行浇铸时间要快，缩短铝合金液吸气时间浇口越少越好，减少氧化物v要点：铸锭大小均匀，无油污，无水痕及氧化物外观整洁尽量缩短出炉时间，控制好流速合理冷却，使晶粒细小组织致密v标示打印清晰，使产品均具有唯一可追溯性v出炉过程中还要按客户标准要求浇铸样块★ 2024/8/2625十1 检斤入库v经严格的外观检验合格的铝锭，由操作工码锭－包装由计量人员检斤入库等待发货指令v物料管理人员接销售人员发货指令－－－组织安排装货并及时将炉号、数量、序号等相关信息－－－传递给质检人员和财务人员－－－质检按客户要求打印质量证明书＋样块试棒财务出具出库手续一并教给发货人员－－－提货司机〔运输商在运输过程中负责产品的防护〕－－－客户接受v三个流程：发货，合同审核，信息反响三章表。
2024/8/2626常见缺陷v硬质点：1非金属夹杂物 2 铁锰硅铝硬质金属间化合物3 初晶硅 4 富含钛的化合物v气孔：加强精炼时间、改进精炼方法；v夹渣：加强精炼或增加过滤；v晶粒粗大：改进冷却方法，降低浇铸温度；v成分不合格：加强炉前检验入加强搅拌使成分均匀铜9.8、锌7.8、锰、铁8.9 镁1.74 重金属易产生偏析因比重较大v沉淀物：1上面谈到的重金属偏析所致，2在熔炼过程中，含渣量较高3使用过程中操作不当按正常顺序铸造前应有熔化750℃－精练700 ℃ －740 ℃ －保温680 ℃三道工序，我们的许多客户没有按程序操作是造成沉淀的主要原因v在保温炉中不断添加冷回炉料没有进行精练处理在温度低，停放时间较长的情况下，高熔点金属下沉、一般会形成沉淀物★ 2024/8/2627减低本钱的方法v1单炉考核，减少烧损烧损大通过管理来控制，看不到损失，直接烧掉！ 。