鋁合金熔鑄過程質量的控制

李會東

摘要：鋁合金熔鑄過程中常常存在很多的缺陷，這些缺陷也影響著鋁合金最終的質量，所以鋁合金的熔鑄過程面臨著巨大的挑戰。提高熔鑄質量是提高鋁加工產品質量的前提條件。

關鍵詞：鋁合金；熔鑄；質量；發展方向

前言

隨著鋁合金工業的快速發展，鋁合金材料在生活中的應用越來越廣泛，尤其是在航天、航空、軍工材料、PS板基、鋁箔等民用品的開發上，這些都為鋁合金材料的應用開拓了更為廣闊的市場。與此同時，也對鋁合金材料的質量有了更高的標準與要求。

1.熔鑄對鋁合金質量的影響

提升鋁加工產品的質量，必須從加工過程中的第一道工序——熔鑄開始抓起。熔鑄質量的好與壞，影響的不僅僅是下道工序的加工質量，更會影響產品的最終使用性能。除了保證化學成分、力學性能和尺寸精度外，不允許鑄件有氣孔、夾渣、晶粒粗大等缺陷。而鋁合金的熔煉則是鑄件生產過程中的一個很重要的工序，多年來的生產經驗證明，熔煉工藝過程控制不嚴，鑄件很容易產生針孔、氧化夾渣、疏松等缺陷，直接影響鑄件質量。因此，要想獲得優質鋁合金鑄件，必須嚴格控制熔煉工藝，包括熔體精煉時的溫度、時間，對精煉氣體流量的控制以及精煉劑的質量等方面。隨著科技的發展進步，國內外鋁合金新設備、新工藝、新方法不斷出現，鋁合金熔鑄技術也隨之不斷提高。用先進的工藝技術和最低的成本生產出高質量的鑄錠，并使之滿足后續工序以及最終產品的需要，一直以來都是熔鑄工序的追求，也是熔鑄技術發展的方向。

2.熔煉及制造過程中的關鍵點

鋁合金熔鑄生產中，熔煉過程中必須加強精煉和攪拌的過程，鑄造則主要控制鑄造溫度，鑄造速度，以及冷卻強度等等。

從熔體中去除氣體、摻雜物以及有害元素，以此來獲得質量上乘的金屬液的工藝方法和操作過程稱為凈化，即精煉。鋁合金熔體的精煉方法有很多種，主要有熔體過濾法、熔劑精煉法、真空法、浮游法和聯合法。確保鋁合金生產過程中的精煉度是最終獲取優良鋁合金的一大保障。

除了要提高熔體在制作過程中的精煉度，還要確保攪拌過程中鋁合金的質量。在鋁合金的熔煉過程中，在取樣之前和調整化學成分之后，都應當及時進行攪拌，這樣做是為了保證熔體的均勻，確保鋁合金的最終質量，同時也為了使鋁合金成分和熔體的溫度大致相同。與此同時，為了防止氧化膜卷入熔體中，應當注意攪拌時的平穩性，不要產生太大的波浪。現在很多企業為了提高攪拌過程的可靠性，開始選擇使用永磁攪拌機，永磁攪拌機不僅可以減少開啟爐門的次數，提高保溫效果，大大縮短熔鑄時間，還能降低能源消耗。

為了確保鋁合金鑄造質量，必須努力控制好鋁合金鑄造過程中的關鍵點。溫度是鋁合金鑄造過程中非常重要的因素，如果溫度控制的不到位，鑄造過程中很容易出現問題，比如鑄棒不成形、表面粗糙、偏析層大等等。熔煉溫度越高，合金化程度就越完全，但與此同時，熔體氧化吸氣的傾向也就越大，鑄錠形成粗大晶粒和裂紋的可能性就越大。

單位時間鑄錠成型的長度稱為鑄造速度。鑄造速度的快與慢對鑄錠裂紋、鑄錠表面質量、鑄錠組織和性能有很大的影響。鑄造速度的選擇應根據所生產合金的特性和鑄錠的截面尺寸來確定，一般而言，冷裂紋傾向性較大的合金及鑄錠規格應提高鑄造速度，熱裂紋傾向性較大的合金及鑄錠規格應減小鑄造速度。

冷卻強度也是鑄造過程中的另一個關鍵點。水溫的高低對于冷卻強度具有不可替代的作用。就多數現狀而言，一般情況下將水變冷的溫度設置在20度。冷卻強度越大，鑄錠結晶速度越快，晶粒內的結構越細化；反之，冷卻強度越小，鑄錠液穴變淺，過渡帶的尺寸也可能變小。提高冷卻強度，可以使鋁合金質量得到改善，減少或消除了鑄錠中由于氣體或雜質的進入而導致的疏松、氣孔等缺陷，提高鑄錠致密度，細化化合物的尺寸，減小區域偏差。

鑄造過程中的三大鑄造工藝參數控制是相輔相成的，為了提高個別性能一味地改變一個參數而不管其他參數，最終的結果只能是在提高個別性能的同時，鋁合金的其他性能大大降低，甚至出現鑄錠不合格的情況。

3.提高熔鑄質量在技術上的發展方向

3.1優化熔鑄設備。熔鑄設備的好壞對產品的最終質量起著至關重要的作用，在這個提倡節能減排，綠色環保的時代，熔鑄設備也應符合這一時代潮流，熔鑄設備的發展應追求大型、節能、高效和自動化。

3.2提高配料精準度。用低成本生產高質量鑄錠的基礎之一就是正確的配料，所以提高配料的精準度也是十分重要的。熔體爐前取樣進行分析，查看成分的合格率，以此來減少年熔鑄生產的能耗、金屬的損壞，以及減少生產成本。

3.3晶粒細化。眾所周知，把晶粒細化劑加入到鋁液中，可以很好地改善鑄錠的組織結構，晶粒細化的方法有好幾種，最廣泛的二元合金和三元合金。國內一般在成份調整好之后才加入，而在國外，他們多數都是在熔鑄之時就加入，這樣做最終的細化效果會明顯提高很多。。

3.4凈化熔鑄體。熔體凈化可以分為爐內處理和在線凈化兩種方式。近幾年來，鋁合金制品對鑄錠的質量要求逐步提高，在清潔程度上也相當關鍵，而熔體凈化是提高鋁熔體清潔度的主要方式。

3.5選擇高含量、高實收率的金屬添加劑。選對了添加劑，可以使熔鑄過程更加高效，且質量更上乘。

3.6鑄造技術。半連續鑄造是世界上應用最普遍、歷史最為悠久的鋁合金鑄造技術，致力于提高鑄錠表面質量是各個鋁加工企業和研究機構的一直以來的目標，提高鑄造技術對于鋁合金熔鑄質量的提高非常關鍵。

4.結束語

多年來，通過我國各企業以及鋁合金熔鑄工程技術人員的不斷努力與創新，使得鋁合金熔鑄技術取得了很大的突破性進展，對我國各種鋁合金材料質量的提高起了非常重要的作用。21世紀是知識經濟時代，面對激烈的競爭，我們必須積極迎接挑戰，努力提升自身的技術水平，廣泛吸取國內外的先進技術，緊跟世界先進水平，在挑戰中尋找機遇。