【SMM铝峰会】新能源汽车发展推动铝合金大量应用 材料要求和工艺必须掌握！

  【SMM分析】再生铜大规模进口模式开启！ 能否满足其加工、冶炼产能快速扩张需求？

  顺博合金：规划年产63万吨低碳环保型铝合金扁锭项目和年产50万吨绿色循环高性能铝板带项目

  铸造铝合金行业变化对硅市影响 铝硅合金产业现状、市场变化及前景分析【新能源大会】

  可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金。    该类合金的合金元素含量一般多于相应的变形铝合金的含量。     据主要合金元素差异有四类铸造铝合金。    （1）铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％-25％。有时添加0.2％-0.6％镁的硅铝合金，大范围的使用在结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金大范围的使用在制造活塞等部件。    （2）铝铜合金，含铜4.5％-5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能明显提高室温、高温强度和铸造性能。大多数都用在制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。    （3）铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀和抗老化性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。    （4）铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。

  牌号 用处举例ZL101 适用于砂型、金属型和熔模铸造等工艺办法，制作形状杂乱、壁厚较薄或要求气密的接受中等载荷的零件，如支臂、支架、液压元件、附件壳体，仪器外壳等。ZL101A 可用于飞机发起机动的各种机匣，泵体、壳体等。ZL102 用于形状杂乱、作业温度在200以下要求高气密性接受低载荷的零件，如外表壳体、活塞、制动器外壳等。ZL104 适用于砂型或金属型铸造形状杂乱的薄壁零件，合适制作中等载何而作业温度不超越180的零件，如机匣、结构、缸体等ZL105 适于铸造形状较杂乱和接受中等载荷，作业温度至250的各种发起机零件和附件零件如汽缸件、机匣、油泵壳体等ZL108 ZL109 用于发起机活塞等高温下（≤250）作业的零件。当要求热线胀系数小，强度高，耐磨性高时，也可采用。ZL111 用于形状杂乱，接受高载荷，气密性要求高的大型零件。ZL201 适用于制作接受较高载荷或在175-300下作业的，形状不太杂乱的零件，如飞机的外挂架、支臂等ZL201A 接受较大载荷、作业温度达300、中等杂乱程度的高强度铸件，如梁、框、肋和轮毂等ZL203 用于形状简略，接受中等静载荷 和冲击载荷，作业温度不超越200，并要求切削性杰出的零件，如曲轴箱、支架、飞轮盖等。ZL204A 是一种新式合金，其使用规模和作业条件与ZL201A类似，但具有更高的强度功能，其作业温度限于200以下。该合金已用于替代2A14制作重要部件，还可用于飞机承力部件，如各种梁、框等。ZL205A T5状况用于承力构件，如和飞机的梁框、支臂、支座等零件，减轻分量；并可替代2A50等锻铝，削减工时； T6状况用于接受大载荷零件，可替代2A14锻件。也可替代中碳钢，做雷达的横轴等； T7状况合金用于在腐蚀气氛中作业的承力构件，如替代45号钢制作超高压线并要求气密的零件，如飞机空气分配器和电动活门壳体等，可替代铜或钛合金，明显减轻分量，减少相关成本。ZL301 用于要求耐蚀性高的飞翔器零件ZL303 在对耐蚀性有特别的条件的条件下（海水或其他腐蚀介质）或作业温度较高（200）时用。如水上飞机的一些承载不大的零件或装修件。ZL401 用于外表薄壳体压铸零件，作业温度不宜超越200ZL402 用于接受高的静载荷和冲击载荷而又不便于进行热处理的零件，亦可用于要求同腐蚀介质触摸和尺度稳定性高的零件，如高空飞翔氧气调节器等。

  一 氧化夹渣 缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现 产生原因： 1．炉料不清洁，回炉料使用量过多 2.浇注系统模块设计不良 3．合金液中的熔渣未清除干净 4．浇注操作不当，带入夹渣 5.精炼变质处理后静置时间不够 防止方法： 1．炉料应经过吹砂，回炉料的使用量适当降低 2．改进浇注系统模块设计，提高其挡渣能力 3.采取了适当的熔剂去渣 4．浇注时应当平稳并应注意挡渣 5．精炼后浇注前合金液应静置一段时间 二 气孔 气泡 缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔 气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色 产生原因： 1．浇注合金不平稳，卷入气体 2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等) 3．铸型和砂芯通气不良 4．冷铁表面有缩孔 5．浇注系统模块设计不良 防止方法 ： 1．正确掌握浇注速度，避免卷入气体。 2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量 3．改善(芯)砂的排气能力 4．正确选用及处理冷铁 5．改进浇注系统模块设计 三 缩松 缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍 断口等检查方法发现产生原因： 1．冒口补缩作用差 2．炉料含气量太多 3．内浇道附近过热 4．砂型水分过多，砂芯未烘干 5．合金晶粒粗大 6．铸件在铸型中的位置不当 7．浇注温度过高，浇注速度太快 预防方法： 1．从冒口补浇金属液，改进冒口设计 2．炉料应清洁无腐蚀 3．铸件缩松处设置冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用 4．控制型砂水分，和砂芯干燥 5．采取细化品粒的措施 6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度 四 裂纹 缺陷特征 : 1．铸造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件有可能会出现 2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起，常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在别的冶金缺陷时产生 产生原因： 1．铸件结构设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊 2．砂型(芯)退让性不良 3．铸型局部过热 4．浇注温度过高 5．自铸型中取出铸件过早 6．热处理过热或过烧，冷却速度过激 预防方法: 1．改进铸件结构设计，避免尖角，壁厚力求均匀，圆滑过渡 2．采取增大砂型(芯)退让性的措施 3．保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固，改进浇注系统设计 4．适当降低浇注温度 5．控制铸型冷却出型时间 6．铸件变形时采用热校正法 7．正确控制热处理温度，降低淬火冷却速度 气孔分析 压铸件缺陷中，出现较多的是气孔。 气孔特征。有光滑的表面，形状是圆形或椭圆形。表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部。 （1）气体来源 1） 合金液析出气体—a与原材料有关 b与熔炼工艺有关 2） 压铸过程中卷入气体—a与压铸工艺参数有关 b与模具结构有关 3） 脱模剂分解产生气体—a与涂料本身特性有关 b与喷涂工艺有关 （2）原材料以及熔炼过程产生气体分析 铝液中的气体主要是氢，约占了气体总量的85%。 熔炼温度越高，氢在铝液中溶解度越高，但在固态铝中溶解度非常低，因此在凝固过程中，氢析出形成气孔。 氢的来源： 1） 大气中水蒸气，金属液从潮湿空气中吸氢。 2） 原材料本身含氢量，合金锭表面潮湿，回炉料脏，油污。 3） 工具、熔剂潮湿。 （3）压铸过程产生气体分析 由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通，而金属液是以高压、高速充填，若无法实现有序、平稳的流动状态，金属液产生涡流，会把气体卷进去。 压铸工艺制定需考虑以下问题： 1） 金属液在浇注系统内能否干净、平稳地流动，不会产生分离和涡流。 2） 有没有尖角区或死亡区存在？ 3） 浇注系统是否有截面积的变化？ 4） 排气槽、溢流槽位置是不是正确？是否够大？是否会被堵住？气体能否有效、顺畅排出？ 应用计算机模拟充填过程，就为了分析以上现象，以作判断来选择合理的工艺参数。 （4）涂料产生气体分析 涂料性能：如发气量大对铸件气孔率有直接影响。 喷涂工艺：使用量过多，造成气体挥发量大，冲头润滑剂太多，或被烧焦，都是气体的来源。 （5）解决压铸件气孔的办法 先分析出是什么问题造成的气孔，再来取相应的措施。 1） 干燥、干净的合金料。 2） 控制熔炼温度，避免过热，进行除气处理。 3） 合理选择压铸工艺参数，特别是压射速度。调整高速切换起点。 4） 顺序填充有利于型腔气体排出，直浇道和横浇道有足够的长度（50mm），以利于合金液平稳流动和气体有机会排出。可改变浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设置溢流槽、排气槽。溢流品截面积总和不能小于内浇口截面积总和的60%，否则排渣效果差。 5） 选择性能好的涂料及控制喷涂量。 解决缺陷的思路 由于每一种缺陷的产生原因来自多个不同的影响因素，因此在实际生产中要处理问题，面对众多原因到底是非功过先调机？还是先换料？或先修改模具？建议按难易程度，先简后复杂去处理，其次序： 1） 清理分型面，清理型腔，清理顶杆；改善涂料、改善喷涂工艺；增大锁模力，增加浇注金属量。这些靠简单操作即可实施的措施。 2） 调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间，浇注温度、模具的温度等。 3） 换料，选择质优的铝合金锭，改变新料与回炉料的比例，改进熔炼工艺。 4） 修改模具，修改浇注系统，增加内浇口，增设溢流槽、排气槽等。 例如压铸件产生飞边的原因有： 1） 压铸机问题：锁模力调整不对。 2） 工艺问题：压射速度过高，形成压力冲击峰过高。 3） 模具问题：变形，分型面上杂物，镶块、滑块有磨损不平齐，模板强度不够。解决飞边的措施顺序：清理分型面→提高锁模力→调整工艺参数→修复模具磨损部位→提高模具刚度。从易到难，每做一步改进，先检验其效果，不行再进行第二步。 压铸件常见缺陷影响因素 影响因素 常见缺陷 欠铸 气泡 变形 缩孔气孔 裂纹 冷隔 夹渣 粘模 擦伤 因素类别 产生根源 比压 √   √       √ B 压铸机 压射速度 √ √           B 建压时间 √   √       B 压室充满度 √ √   √       B 1-2速度交接点 √ √   √       B 凝固时间   √   √       B 模具温度 √ √   √ √   √   C 模具 模具排气 √ √   √   √     A 浇注系统不正确     √     √   A 模具表面处理不好   √       √ A 铸造斜度不够   √   √   √ √ A 铸造硬度不够           √ √ A 浇注温度 √ √     √     C 现场操作 浇注金属量 √   √       C 金属含杂质         √   C 涂料   √ √ √ √ √ √ √ √ C 注：A类因素：取决于模具设计与制造。 B类因素：大都取决于压铸机性能及压铸参数选择

  铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系，具有与变形铝合金相同的强化机理（除应变硬化外），同样可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。铸造铝合金与变形铝合金的主要差别在于：铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。铸造铝合金除含有强化元素之外，还必须含有足够量的共晶型元素（通常是硅），以使合金有相当的流动性，易于填充铸造时 铸件的收缩缝。      目前，铸造铝合金在国际上无统一标准。各国（公司）都有自己的合金命名及术语，美国铝业协会的分类法如下：      1XX.X：控制非合金化的成分；      2XX.X：含铜且铜作为主要合金化元素的铸造铝合金；      3XX.X：含镁或（和）铜的铝硅合金；      4XX.X：二元铝硅合金；      5XX.X:含镁且镁作为主要合金化元素的铸造铝合金，通常还含有铜、镁、铬、锰等元素；      6XX.X：目前尚未使用；      7XX.X：含锌且锌作为主要合金化元素的铸铝合金；      8XX.X：含锡且锡作为主要合金化元素的铸铝合金；      9XX.X：目前尚未使用。     尽管世界各国已开发出了大量供铸造的铝合金，但目前基本的合金只有以下6类：      1、AL-CU合金；      2、AL-CU-SI合金；      3、AL-SI合金；      4、AL-MG合金；      5、AL-ZN-MG合金；      6、AL-SN合金

  缺陷特征:1．铸造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件有可能会出现2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起，常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在别的冶金缺陷时产生产生原因：1．铸件结构设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊2．砂型(芯)退让性不良3．铸型局部过热4．浇注温度过高5．自铸型中取出铸件过早6．热处理过热或过烧，冷却速度过激预防方法:1．改进铸件结构设计，避免尖角，壁厚力求均匀，圆滑过渡2．采取增大砂型(芯)退让性的措施 3．保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固，改进浇注系统设计4．适当降低浇注温度5．控制铸型冷却出型时间6．铸件变形时采用热校正法7．正确控制热处理温度，降低淬火冷却速度气孔分析：压铸件缺陷中，出现最多的是气孔。气孔特征。有光滑的表面，形状是圆形或椭圆形。表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部。12后一页删除

  三．缩松 缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍 断口等检查方法发现。产生原因：1．冒口补缩作用差2．炉料含气量太多3．内浇道附近过热4．砂型水分过多，砂芯未烘干5．合金晶粒粗大6．铸件在铸型中的位置不当7．浇注温度过高，浇注速度太快预防方法：1．从冒口补浇金属液，改进冒口设计2．炉料应清洁无腐蚀3．铸件缩松处设置冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用4．控制型砂水分，和砂芯干燥5．采取细化品粒的措施6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度删除

  一．氧化夹渣 缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现。产生原因：1．炉料不清洁，回炉料使用量过多2.浇注系统模块设计不良3．合金液中的熔渣未清除干净4．浇注操作不当，带入夹渣5.精炼变质处理后静置时间不够防止方法：1．炉料应经过吹砂，回炉料的使用量适当降低 2．改进浇注系统模块设计，提高其挡渣能力3.采取了适当的熔剂去渣4．浇注时应当平稳并应注意挡渣5．精炼后浇注前合金液应静置一段时间。删除

  二.气孔、气泡 缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔 气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色。产生原因：1．浇注合金不平稳，卷入气体2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等)3．铸型和砂芯通气不良4．冷铁表面有缩孔5．浇注系统模块设计不良防止方法 ：1．正确掌握浇注速度，避免卷入气体。2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量3．改善(芯)砂的排气能力4．正确选用及处理冷铁5．改进浇注系统设计删除