鋁鑄件加工工藝

柴帥

摘 要： 本文簡述了鋁鑄件加工過程中的幾個注意事項。如重鑄和壓鑄件的主要區別，并例舉有較高要求的鋁鑄件平面度的定位裝夾方法和從加工角度優化鑄件加工面表面密集型針眼氣孔不良兩個例子。

關鍵詞： 鑄造鋁合金;加工

鑄造鋁合金是以熔融金屬充填鑄型，獲得各種形狀零件毛坯的鋁合金。它具有密度低、 比強度較高，抗蝕性和鑄造工藝性好，受零件結構設計限制小等優點。常見的幾種鑄造成型方式有沙鑄、重力鑄造、壓鑄等。

鑄造鋁合金中影響加工的主要幾個關鍵詞有：進料口、分型面、渣包、切割打磨、砂芯、拔模角度等。

毛坯鑄造后，進料口、分型面、渣包等處通常都會進行切割和打磨處理，而這些位置都要避免作為機加工定位區域。因為動定模合模時會產生一定的誤差（見表一），所以在選擇產品定位基準時，需要考慮錯模對被加工要素的影響。

下圖一為某重鑄鋁產品，平面上有4個螺紋孔的加工要求。如果選用常規的三面定位方案時，應該注意選用與螺紋孔所處位置的上模作為定位點。如果選下模作為定位點，產品在批量加工過程中會出現螺紋孔位置相對平面來回波動的問題。

鑄造鋁合金剛性較差，抗拉強度通常在200MPa左右，硬度通常小于100HBW。即使通過固溶處理（T6），抗拉強度也不會超過300MPa（一般壓鑄產品因內部氣孔的問題不做熱處理）。

而且鋁鑄件的力學性能檢測都是通過澆鑄專用的拉伸試塊進行測試的，實際鑄造成型后的產品力學性能比試塊測試值低。如此低的強度，很小的壓緊力就會造成產品變形。所以在設計裝夾方案保證關鍵尺寸的形位公差要求時，必須要考慮產品裝夾形變的問題。圖二為某產品重鑄鋁產品，整個平面有加工需求，且有0.02mm平面度的要求。可以按照下面的思路設計裝夾定位方案：

1、產品主要壓緊力方向必須要有支撐，即壓哪里，頂哪里;

2、如果定位平面是非加工平面（毛坯面），選三個點做固定定位點，其他定位點選用浮動支撐（三點定位原則）;

3、主要壓緊受力區域應盡量遠離形位公差（平面度）要求高的部位，這樣可以縮小形變的影響。

按照這個思路設計的裝夾方案見圖三。

重鑄和壓鑄因為鑄造性質的區別在毛坯余量設置上有很大差別。重鑄件毛坯余量一般設置在1-2mm左右。過多的加工余量會造成材料浪費、加工浪費，過少的加工余量會造成毛坯局部加工不出、加工面氣孔等缺陷。壓鑄件一般加工余量設置在單邊0.5mm左右，過多的加工余量非常容易造成加工面氣孔的缺陷。所以通常情況，壓鑄件大的加工孔毛坯都會留有預留孔。這里需要聲明的是，壓鑄件加工余量多并不是一定會有氣孔。

鋁鑄件氣孔一直是鑄造批量生產時比較常見的缺陷之一，也是一個控制難點。當產品毛坯價值相對較高，表面氣孔不影響的產品功能但又是關鍵外觀要求時，如果能通過機加工覆蓋氣孔或是降低氣孔的顯現概率和嚴重程度的話，就能大幅度降低產品的報廢率，節約生產成本。

通過測試，按照下面的三點操作可以降低氣孔的顯現概率和嚴重程度（鏜孔和銑面均有顯著效果，測試僅用于鋁鑄件，未涉及其他材料）：

1、增加一道半精加工，留0.02mm-0.05mm的余量作為精加工余量;

2、精加工時提高線速度，大幅度降低進給（和未出現氣孔時的切削參數相比較）。也可以不修改切削參數，直接更換刀尖圓角大一點刀片，如R0.4換為R0.8。兩者原理相同。

3、精加工時關閉切屑液進行干切屑。

合理并靈活的運用上述三點措施，在處理如鑄件大面積針狀氣孔時可以獲得比較顯著的效果。

結束語：

鑄件生產是一個復雜的工藝過程，公司的管理水平，設備的穩定性，環境溫度、濕度的變化，每一道工序員工的操作技能，都會非常容易影響鑄件的質量，使鑄件產生各種各樣的鑄造缺陷。而且鑄造并不能像機加工那么容易將問題暴露出來，更不能像機加工那么容易將問題暴露在最初。一旦發現缺陷，大量的毛坯已經被制造出來了。

涉及鑄造的產品往往都是工藝節拍要求較高的產品，所以只有充分了解鋁鑄件的鑄造成型過程、后處理過程，才能制定出比較合理、穩定的鋁鑄件加工工藝。

本文簡述了鋁鑄件，特別是以毛坯為定位面加工時的幾個注意事項，希望給機加工作者帶來借鑒和幫助。