张志军

摘  要：铸造铝合金是以熔融金属充填铸型，获得各种形状零件毛坯。铝合金的熔炼与浇注工序是关系到能否铸造出合格的铝合金铸件。因此，严格控制熔炼与浇铸的全过程，能有效消除铸件内部气孔、砂孔以及疏松等缺陷，以及表面外观不良、裂纹等严重影响铸件的缺陷，经过后道工序热处理T4和T5处理，能获得相应的硬度要求，铝合金零件表面有缺陷可在后道工序进行氩弧焊处理，抛丸处理后其零件表面光洁鲜亮。由于铝合金在熔解过程中，是在暴露的场合进行，空气中的氧会进入到铝液中，在熔炼过程中，浇铸工序前必须采取相应的氩气除气措施以消除铝液含氧量，才能获得合格合格的铸件。

關键词：铝合金;重力铸造;汽车零部件

引言

铝合金重力铸造是指铝合金熔液在地球重力作用下浇注入金属模具型腔内产生合格铸件的工艺，在这里提到的重力铸造分为砂型浇铸和金属型浇铸。汽车零部件生产中工艺中，铸造汽车零部件常用到的铸造铝合金有ZL104和ZL101，在T4和T5热处理通过淬火和时效等处理手段来提高铸件的机械性能和物理性能。热处理的目的是达到强化铝合金密度、并能消除铸件内应力、稳定其合金组织，以及能在加工环节加工出尺寸合格的零件。还可以通过手续的氩弧焊来消除外观不良的缺陷，受零件结构设计，制作相应的夹具能通过加工中心来达到完全合格的尺寸要求。

1、铝合金原料的质量控制

要先熔炼出合格铝合金熔液，首先应选用合格的原料铝锭。须对原料铝锭进行科学管理和正确的存放管理，否则就会严重影响铝合金化学特性及物理特性。新购入的铝合金锭除分析主要成分及杂质外，还要检查断口组织。新铝锭断口上不能出现针孔、气孔、包夹杂物等，还要将新购入的铝合金锭按同一牌号区分放置，不能混料，乱堆乱放，正确标示铝合金锭型号的流程卡，以防止他人混料。炉料存放的时间不易过长，返炉料在入炉前应先预热，以去除表面附着的水分，防止直接将带水份的铝料投入引起铝液飞溅伤人。废边角料及反回炉铝料应贮存在通风且干燥的仓库内，用铁筐严格分开并粘贴流程卡标示清楚，以防混料。

2、熔炼工具的准备

铸造用铝合金用坩埚熔解铝液，新坩埚及长期未用的旧坩埚，使用前均应升温预热去除里面附着物，将加热到650-690度并保温2-4小时。所用坩埚熔化同牌号的原材料铝锭及回炉料，不可混料熔解。汤勺应提前放到炉前大约10-20cm位置处，预热10分钟。

3、模具使用准备

模具使用前应预热，待模具温度升至200-300度进行吹砂处理，吹砂是用压力气枪将干砂吹到模具型腔，去除模具型腔表面的附着物，将模具型腔表面附着物去除干净后，涂以防护性涂料后，定模与动模合并同时吊运，装夹在重力铸造机台上，将模具定模与动模分开后接着烘干，烘干温度为300-400度。

4、铝液熔炼方法

将原料铝锭投入坩埚中，盖上锅盖升温至690-700度，将废料及回炉料投入30-50kg，待锅内铝材全部溶至液态状，此时液态呈现红色，将提气机吊至坩锅铝液上方10-20cm处进行预热10-20分钟，然后将提气机搅拌杆缓慢降入坩锅内，提气机上方的箱体与锅沿固定好后，将氩气由橡胶管接通提气机，打开提气机通气开关，氩气随搅拌杆缓速注入坩锅内，去除铝液中氧气，除气时间约为15-20分钟。除气完毕后，将提气机吊至安全地方定位存放。此时将1块钠饼投入坩锅中，用一个专门工具将钠饼压入锅底，此时锅内铝液呈翻滚状，烟尘随之冒出，钠饼用来去除铝液中杂质，待钠饼燃烧完后，烟尘不再冒出时，将工具从锅中抽出放至安全地带，用搅拌勺将锅内铝液搅拌5分钟，此时铝液内各种杂质飘浮在铝液面上，然后用捞杂漏勺将浮杂捞出，除杂工序随之完成，需要注意的是，所有相关的工具在接触铝液时要先行预热10分钟待用。

5、熔炼温度的控制

为了控制坩锅内铝液温度过高，可将原铝锭2-3根先放至熔炉旁预热，若锅内铝液温度升到700度以上，则缓慢将铝锭投入锅内，此时铝液的温度随至降5-10度，用此方法可有效能在短时间内控制坩锅内铝液的温度。将专用的试棒模具拿到锅炉旁边预热10分钟，用汤勺将锅内的铝液缓慢摇出，注入试棒模具内，浇铸5根拉伸试棒和5个测试块，将浇铸好的试棒在车床上进行加工，加工出规定的尺寸和形状，将加工好的试棒送至试验室进行拉伸试验以测试物理性能，5个测试块用专用打磨机将表面进行打磨后，测试块用来测试铝的化学性能是否符合标准。经实验室检测后，其化学性能和物理性能均符合要求后，整锅铝液静止待用。

6、浇铸的方法

因零件工艺要求，模具有砂型铸造及金属型铸造，而砂型铸造则将成形的砂芯投及到模具型腔中，待动模与定模合严后，将铝液用汤勺摇出后浇入模具进料口，模具进料口处装有一个进汤口，铝液浇入进汤口后，用脚踩铸造机翻转开关，铸造机翻转到90度后停止，铝液随重力迅速注入模具型腔内部，为防止铝液在充入模具型腔内部导至铸件产生气孔及砂孔等不良缺陷，或是由于铸造机翻转过快或过慢导致铝铸件不成形，掌握合适的翻转时间很重要，待铸造机翻转90度后，铝液进入模具型腔内需要凝固，此时凝固的时间特别重要，待凝固时间结束后，机台翻转回原位，此时动模上升与定模分离，人手持夹钳将模具型腔内的铸件夹出，一次铸造动作完成，依次循环作业。

结束语：

铝合金重力铸造出的汽车零部件，在熔解铝锭时除气、除渣工艺，能有效的减少铝合金铸件内部出现气孔、砂孔，以及加工后出现不良的情况，掌握合理的冷却时间，使铝合金熔液在铸入模具型腔后，有效减少铸件在冷却收缩后表面形成各种缺陷，通过模具上的排气孔和顶针孔及浇道的改善进行处理。合理的浇铸温度掌握，以及模具型腔表面的喷涂处理，能有效的延长模具的使用寿命，针对一些外形结构复杂，或是内部型腔复杂的汽车零部件，增加一副砂芯模，就能浇铸出所需要的各类空心产品，与低压铸造相比较，其生产效率高，且产品质量稳定。

参考文献：

[1]中国机械工程学会铸造分会  《铸造手册》  机械工业出版社  1999-05

[2]林钢  林慧国  赵玉涛  《铝合金应用手册》  机械工业出版社  2006-01