鋁合金熔鑄過程質(zhì)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(zhì)量，所以鋁合金的熔鑄過程面臨著巨大的挑戰(zhàn)。提高熔鑄質(zhì)量是提高鋁加工產(chǎn)品質(zhì)量的前提條件。

關(guān)鍵詞：鋁合金；熔鑄；質(zhì)量；發(fā)展方向

前言

隨著鋁合金工業(yè)的快速發(fā)展，鋁合金材料在生活中的應(yīng)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(fā)上，這些都為鋁合金材料的應(yīng)用開拓了更為廣闊的市場。與此同時，也對鋁合金材料的質(zhì)量有了更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求。

1.熔鑄對鋁合金質(zhì)量的影響

提升鋁加工產(chǎn)品的質(zhì)量，必須從加工過程中的第一道工序——熔鑄開始抓起。熔鑄質(zhì)量的好與壞，影響的不僅僅是下道工序的加工質(zhì)量，更會影響產(chǎn)品的最終使用性能。除了保證化學(xué)成分、力學(xué)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(chǎn)過程中的一個很重要的工序，多年來的生產(chǎn)經(jīng)驗證明，熔煉工藝過程控制不嚴(yán)，鑄件很容易產(chǎn)生針孔、氧化夾渣、疏松等缺陷，直接影響鑄件質(zhì)量。因此，要想獲得優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄件，必須嚴(yán)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(zhì)量等方面。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，國內(nèi)外鋁合金新設(shè)備、新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，鋁合金熔鑄技術(shù)也隨之不斷提高。用先進(jìn)的工藝技術(shù)和最低的成本生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄錠，并使之滿足后續(xù)工序以及最終產(chǎn)品的需要，一直以來都是熔鑄工序的追求，也是熔鑄技術(shù)發(fā)展的方向。

2.熔煉及制造過程中的關(guān)鍵點

鋁合金熔鑄生產(chǎn)中，熔煉過程中必須加強(qiáng)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(qiáng)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(zhì)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(lián)合法。確保鋁合金生產(chǎn)過程中的精煉度是最終獲取優(yōu)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(zhì)量。在鋁合金的熔煉過程中，在取樣之前和調(diào)整化學(xué)成分之后，都應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)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(zhì)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(yīng)當(dāng)注意攪拌時的平穩(wěn)性，不要產(chǎn)生太大的波浪。現(xiàn)在很多企業(yè)為了提高攪拌過程的可靠性，開始選擇使用永磁攪拌機(jī)，永磁攪拌機(jī)不僅可以減少開啟爐門的次數(shù)，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(zhì)量，必須努力控制好鋁合金鑄造過程中的關(guān)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(xiàn)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(zhì)量、鑄錠組織和性能有很大的影響。鑄造速度的選擇應(yīng)根據(jù)所生產(chǎn)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(guī)格應(yīng)提高鑄造速度，熱裂紋傾向性較大的合金及鑄錠規(guī)格應(yīng)減小鑄造速度。

冷卻強(qiáng)度也是鑄造過程中的另一個關(guān)鍵點。水溫的高低對于冷卻強(qiáng)度具有不可替代的作用。就多數(shù)現(xiàn)狀而言，一般情況下將水變冷的溫度設(shè)置在20度。冷卻強(qiáng)度越大，鑄錠結(jié)晶速度越快，晶粒內(nèi)的結(jié)構(gòu)越細(xì)化；反之，冷卻強(qiáng)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(qiáng)度，可以使鋁合金質(zhì)量得到改善，減少或消除了鑄錠中由于氣體或雜質(zhì)的進(jìn)入而導(dǎo)致的疏松、氣孔等缺陷，提高鑄錠致密度，細(xì)化化合物的尺寸，減小區(qū)域偏差。

鑄造過程中的三大鑄造工藝參數(shù)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(shù)而不管其他參數(shù)，最終的結(jié)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(xiàn)鑄錠不合格的情況。

3.提高熔鑄質(zhì)量在技術(shù)上的發(fā)展方向

3.1優(yōu)化熔鑄設(shè)備。熔鑄設(shè)備的好壞對產(chǎn)品的最終質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，在這個提倡節(jié)能減排，綠色環(huán)保的時代，熔鑄設(shè)備也應(yīng)符合這一時代潮流，熔鑄設(shè)備的發(fā)展應(yīng)追求大型、節(jié)能、高效和自動化。

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

3.3晶粒細(xì)化。眾所周知，把晶粒細(xì)化劑加入到鋁液中，可以很好地改善鑄錠的組織結(jié)構(gòu)，晶粒細(xì)化的方法有好幾種，最廣泛的二元合金和三元合金。國內(nèi)一般在成份調(diào)整好之后才加入，而在國外，他們多數(shù)都是在熔鑄之時就加入，這樣做最終的細(xì)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(nèi)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(zhì)量要求逐步提高，在清潔程度上也相當(dāng)關(guān)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(zhì)量更上乘。

3.6鑄造技術(shù)。半連續(xù)鑄造是世界上應(yīng)用最普遍、歷史最為悠久的鋁合金鑄造技術(shù)，致力于提高鑄錠表面質(zhì)量是各個鋁加工企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的一直以來的目標(biāo)，提高鑄造技術(shù)對于鋁合金熔鑄質(zhì)量的提高非常關(guān)鍵。

4.結(jié)束語

多年來，通過我國各企業(yè)以及鋁合金熔鑄工程技術(shù)人員的不斷努力與創(chuàng)新，使得鋁合金熔鑄技術(shù)取得了很大的突破性進(jìn)展，對我國各種鋁合金材料質(zhì)量的提高起了非常重要的作用。21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)時代，面對激烈的競爭，我們必須積極迎接挑戰(zhàn)，努力提升自身的技術(shù)水平，廣泛吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，緊跟世界先進(jìn)水平，在挑戰(zhàn)中尋找機(jī)遇。