鑄造鋁合金在艦船裝備應用中存在的問題及發展趨勢

夏爽

沈陽度維科技開發有限公司 遼寧沈陽 130022

我國現在常用的鑄造工藝手段有以下幾種，例如砂型鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造等。因為鑄造鋁合金的整體較為復雜，在把破壁結構零件的成型過程中具有特別的優勢，在艦船裝備中具有更加廣泛的應用前景。

1 分析鋁合金鑄造技術在艦船裝備中的應用現狀

由于艦船裝備長時間處于海洋的工作環境中，工作環境的溫度差距較大，受到海水的長時間侵蝕，因此要求其制作零件具備一定的耐腐蝕性能，而鋁合金產品不僅具有較為良好的耐腐蝕性，同時在不同的環境溫度下，具有優良的力學性能，金屬的膨脹系數較小等優點，然而在鑄造鋁合金產品的實際應用過程中，總是會受到各種因素的影響，對鋁合金產品的應用效能造成阻礙，還會出現由于鑄造質量出現問題而產生故障的現象[1]。

2 鑄造鋁合金的應用問題

2.1 鑄造過程的氣孔問題

技術人員需要針對缺陷位置進行數據分析，氣孔缺陷問題經常發生在水密防護罩的安裝面上，安裝面是由冷鐵制造而成的，首先需要對缺陷位置的工藝特性進行分析，通過對合金液體、澆筑時間、充型效率、鑄造材料、鑄造工藝、以及型腔表面烘烤狀況等進行分析，探究型腔表面是否存在發氣的異物，然后發現出現故障的原因主要是由于型腔表面存在油污。通過對冷鐵表面進行細致檢查，發現部分冷鐵表面遭受油污污染。出現這種現象的主要原因是，利用風鏟清理型砂過的程中，需要連續添加機油、導致部分冷鐵在清理之后表面依然存有少量機油，油污與金屬表面接觸之后，產生難聞的氣體，氣體進入到鑄件中，形成了氣孔缺陷。

對氣孔問題進行有效解決的措施。由于鑄件的水密防護罩安裝面位置，一直出現內部缺陷問題，而且使用超聲波的檢驗方式，不能將內部缺陷位置完全檢驗出來，所以，這對這種問題的發生，技術人員可以利用斜向照射、雙層透射的方式進行X光檢驗，可以有效檢驗出問題的發生位置。

2.2 鑄造鋁合金的疏松問題

在鑄造鋁合金產品的前期工藝過程中，因為沒有選取合適的冒口位置和高度，導致鑄件在凝固過程中，出現補縮不及時的現象，由于原冷鐵的激冷效果較弱，鑄件不能長時間凝固，致使導致鑄件本體在冒口周圍的鉚釘位置晶粒粗大，鋁合金鑄件出現疏松現象。通過分析鑄件的整體質量，發現鑄件力學性能的抗拉強度、伸長效率等不符合規定要求，同時部分位置的硬度也不滿足要求，抵抗沖擊能力較弱，致使鉚接孔處出現開裂。

針對這種現象可以采取以下措施進行改善，首先，增加冒口的高度，加大冒口根部尺寸，提升補縮的壓力、促使補縮時間延長、提高補縮面積，可以有效改善疏松缺陷，其次需要對冷鐵進行改進，促使澆筑過程的冷卻速度加快，將晶粒細化，防止晶界的晶粒過大，提升鑄件的力學性能。最后，需要對冒口位置進行調整，防止鉚接部位冒口根部的熱量集中，致使鑄件的力學性能變弱。

3 提升鋁合金鑄造技術質量的發展策略

3.1 對成形技術加強研究

目前我國為了提升鋁合金產品的使用性能，部分研究專家對此開展了大量的數據實驗，鑄造鋁合金的應用性能作為主要的研究項目，由于之前對高強鋁合金成形的研究較少。所以，現在特別需要對合金的成形性能以及成形技術方式進行深入探究。在商業應用中，AI-Cu系合金主要應用于商業產品中，由于AI-Cu系合金具有優良的切削性能，在熱處理后具有較高的力學性能，但是鑄造工藝較為復雜，但鑄造較為困難，流動性差，容易產生裂紋缺陷[2]。

鋁合金屬的成形性能的高低對其在艦船裝備中的應用具有直接的影響。因此，技術人員需要提升合成材料的鑄造性能，對材料的成型技術進行完善。未來應用于高強韌鑄造鋁合金的成形技術，可能會有以下幾種，例如低壓鑄造、差壓鑄造、擠壓鑄造、半固態擠壓成形、半連續鑄造、超聲鑄造和磁流鑄造等，雖然部分成型技術還不太完善，并且沒有實現完全的商業化應用，但是這為我國鑄造鋁合金形技術的未來發展提供了理論支持。

3.2 開發新型的合成材料

通過研究新型的高強韌合成材料，人們在合金化方面獲取了一定的技術成果。伴隨新型合金元素的出現，需要研究其再鑄造高強韌鋁合金中的作用機理，例如Sc，Li等元素。除此以外，需要注重高強韌鑄造鋁合金材料的凈化技術研究。通過數據分析，發現鋁合金的組織具有遺傳性能，合成材料的純凈性會對高強韌鋁合金的應用性能造成直接影響，不但對高強韌鋁合金的合金化研究造成阻礙，而且嚴重影響高強韌鋁合金在艦船裝備中的應用。相比于其他國家，我國目前在鋁合金純凈化技術的研究方面還存在一定的差距，因此，需要在深入推進合金化研究的同時，注重研究鋁合金純凈化技術。

4 結語

因為鋁合金鑄造工藝的特殊性嗎，尤其鑄造大型的鋁合金樣品，鑄件內部時常發生結構疏松、孔洞等基體金屬結構的缺陷問題。因此，技術人員需要對鑄造工藝進行積極改進，開發新型的鑄造工藝，研究新型的合成材料，同時研發出相應的鑄件配套設備，促使鋁合金鑄造技術在未來艦船裝備中得到廣泛應用。