铝及铝合金铸造裂纹产生的原因及防范措施
来源: | 作者:黄和銮,陈文泗,冷文兵,罗铭强,陈树钦 | 发布时间: 2014-12-08 | 18384 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:


  在实际生产中,铸造温度多选择比合金液相线温度高50~110℃。对于扁铸锭,应选择较低的铸造温度。对于圆铸锭,铸锭裂纹倾向性和铸造温度的关系不太敏感[12]。为了加强铸锭结晶时析气补缩的能力,创造顺序结晶的条件,以提高铸锭致密度,故铸造温度多偏高选取。

  常用铝合金的铸造温度如表3所示。

表3常用铝合金的铸造温度

  3.3.5 防止熔体过热和静置时间过长

  为降低合金的裂纹、粗晶和羽毛晶倾向,保证合金组元的充分溶解,减少铝合金熔体的吸气和氧化,所有铝合金都有规定的熔炼温度范围。合金在熔炼铸造过程中局部或全部熔体的温度超过规程允许的最高熔炼温度的现象,则称为熔体过热。

  以Al-4%Cu合金为例,如图7,熔体过热温度越高,晶粒度变大,裂纹的形成倾向变大。原因分析如下:熔体过热时异质晶核减少,形核率降低,易产生晶粒粗大现象,使铸锭中羽毛状晶明显增多,晶粒表面积减小,单位表面上的液膜数量和厚度增大,从而使铸锭热裂倾向增大。而在熔化后的熔体静置时间过长,由于熔体中存在大量的结构起伏(或相起伏)和能量起伏[13],熔体的局部产生形核及长大,以致后来变得粗大,同样增大了单位表面上的液膜数量和其厚度,因而使铸锭的抗裂性下降。因此,炉料从装熔炼炉开始到出炉完毕,总时间不超过16小时为宜,金属导入静置炉后到铸造开始的总时间不应超过8小时。

图7 熔体过热温度与晶粒度、裂纹倾向性之间的关系(Al-4%Cu合金)


3.4 细化晶粒组织


  细化晶粒组织是提高合金塑性的最直接方法。细化晶粒能提高脆性温度区间的相对延伸率,降低线收缩开始温度,并减小有效结晶区间的线收缩值,从而降低合金的热裂纹倾向。晶粒细小、组织均匀的材料,其抵抗应力变形的能力明显增强,故向熔体中添加外来结晶核心是细化晶粒组织,提高组织强度,抑制裂纹的有效措施。工业上一般采用向铝合金熔体中加入细化剂的方法进行晶粒细化处理,而常用的晶粒细化剂有Al-Ti、Al-Ti-B、Al-B中间合金等文献[14]表明,Al-B中间合金对Al-Si合金的细化效果甚至比Al-Ti和Al-Ti-B中间合金更好。

  4.结束语

  在铝及铝合金加工中,铸锭的质量对后续各道工艺的加工质量的影响较大,甚至会影响到最终的铝制品质量。故对铸锭表面、内部裂纹都需严加控制,只有减少或完全避免铸造裂纹,才能生产出高质量的铝制品。在生产实践中,通过以上措施的实施,可以显著提高铸锭的成品率,保证铝制品的质量。