铸造工艺及设备.docx
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铸造工艺及设备
第一部份基础知识
第四章铸造工艺及设备
本章主要叙述铝及铝合金生产的基本原理,生产工艺(包括不同的生产方式),主要设备的基本结构及工作原理。
第一节铝及铝合金
第一单元铝及铝合金的性能与结晶组织
㈠铝及铝合金的性质及用途
铝是一种银白色金属,其原子序数为13,原子量为27,纯铝的熔点为660度,铝的化学性质十分活泼,在自然界中主要以化合物的形态存在,且分布极广,地壳中的铝的含量约为8%,仅次于氧和硅,居第三位。
因铝在地壳中丰富的蕴藏量及其独特的优良特性。
铝工业迅速发展,铝在各个领域得到广泛应用。
1.密度
纯铝在室温时密度为2.6987g/cm2,约为铜或铁铜或铁的三分之一。
由于密度小于使铝在航天航空,交通运输等领域得到了广泛应用。
不同纯度的铝在不同温度下密度略有不同。
2.导热性
铝的导热率高,在金属中仅次于银、金、铜居第四位,是铁的3倍,铜的55%,纯铝在0度时的导热率为。
等重量的铝的导热量是铁的12倍,铜的2倍,因此,铝材是制造热交换器,发热动机部件与家庭手暖设施的良好材料。
3.热膨长系数
铝的热膨胀系数大,纯铝的体膨长系数为*10-6m3/,为不锈钢、铜、黄铜的15倍,是其应用的一项缺点。
4.导电性
铝导电性仅次于银、铜和金而居第四位,纯铝在20度时的导电率为*10-4Ω,等重量铝导线的导电量超过铜的2倍,因此铝被广泛应用于电线电缆工业中,铝箔大量用于制造电容器。
5.耐蚀性
铝及其合金表面,易生成一层致密,牢固的氧化铝保护膜,只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏,因此,铝有很好的耐大气腐蚀和水腐蚀的能力,能抗多数酸及有机物腐蚀。
6.反射率
铝表面对红外线、紫外线、可见光线、激光、电波等有高的反射率,因此铝广泛用于制作光、热反射材料。
7.磁学性能
铝属弱磁材料,几乎不受电磁场影响,亦无磁性,因此在通讯、电子、超导材料及计算机领域是不可缺少的材料。
8.力学性能
铝合金的基本特征之一,是其常规力学性能随合金种类与状态不同,变化范围极宽,抗拉强度为50Mpa-800Mpa属服强度为10Mpa,伸长率为2%-50%。
铝材的正弹性模量变化范围窄,为(7-8)*104Mpa,刚性大致与密度成比例,与合金成分及状态的关系不大,相同刚性的铝零件比钢件轻50%。
铝及铝合金的疲劳强度较低,是其应用上的一个障碍。
根据不同种类合金的力学性能的特点,铝合金可用用来制作机械零件,建筑材料等。
9.超塑性能
铝合金具有良好的超塑性,铝—锂系与铝—镁—钪系合金是理想的航天航空材料。
10.其它性能
当铝合金的成份,组成,状态不同时,铝合金具有不同的高温性能,低温性能,工艺性能(成形性能,切削性能,焊接性能,锻造性能),在铝合金使用选材时应考虑这些因素的影响。
㈡金属材料的一般特性
金属材料从冶炼到作为成件使用以前,需要经过铸造,压力加工,热处理以及铆焊等一系列的工艺过程,它能否适应这些工艺过程中的要求,以及适应的程度如何,是决定它能否进行生产,或如何进行生产的重要因素。
金属材料所具有的那种能够适应实际生产工艺要求的能力统称为工艺性能,例如铸造性、煅造性、弯曲性、切削性、焊接性等。
金属材料制作成工件后,在使用过程中,则要求它能适应或抵抗到它上面的各种外界作用,如力学、化学、辐射、电磁场以及冷热—温度的作用等。
金属材料满足抵抗这些外界作用的能力统称使用性能,分别称力学性能,抗腐蚀性能(或化学性能)、电磁性能、耐热性能等。
工艺性能和使用性能是既有联系又不相同的两类性能,尽管它们都是金属材料本身蕴藏着的,但由于目的不同,它这两类性能上的好与坏或高与低,有时是一致的,有时都是互相矛盾的,金属材料性能方面具有多样性,多变性和特殊性,化学成分,原子集合体的结构及内部组织是决定金属材料性能的内在基本因素,金属材料性能方面的多变性,也正是通过这三个内在因素的多变性而表现出来的。
㈢金属及合金的结晶
金属和合金由液态转变为固态的过程称为凝固。
凝固过程主要是晶体或晶粒的生成和长大过程,所以也称结晶,这个过程决定了金属和合金的铸态结构、组织和性能。
1.成份、组织、结构
成份是组成金属材料的各类元素的量,各金属材料之间性能的相对差别,即是由这量上的差异引起的。
结构是指原子集合体中各原子的具体组合状态。
一个完整的晶粒是由同类的原子或不同比例的异类原子,按一定规律结合在一起,并可用严格的几何图案来表达出来。
组织是指用肉眼或借助于各种不同放大倍数显微镜所观察到金属材料内部的情景。
组织一词的含义包括着晶粒的大小、形状、种类以及各种晶粒之间的相对数量和相对分布。
晶粒是组成组织的类似生物学上的细胞的小单元,组织形态的复杂性是由这些小单元的形状、大小、相对数量和相对分布不同而产生的。
2.结晶的基本类型
金属在结晶过程中,要发生结构的变化,对于合金来说,同时还可能发生化学成份的变化。
根据这个特点,理论上可将结晶分为两大类。
1)同分结晶,其特点是结晶过程中只发生结构的改组而无成分的变化。
2)异分结晶,其特点是在结晶过程中,成分和结构同时都发生变化,也称选分结晶,绝大部分合金属这一类。
根据结晶后的组织特点,将结晶分为以下两类
1)均晶结晶。
其特点是结晶过程中只产生一种晶粒,结晶后的组织应由单一均匀晶粒组成。
2)非均晶结晶。
其特点是结晶中时由液体中同时或先后形成两种或两种以上的成分和结构都不相同的晶粒。
3.结晶过程
结晶过程的宏观现象主要表现在:
一是液体必须具有一定的过冷高,过冷是指实际结晶温度与其熔点的差值。
二是结晶过程中伴随着潜热的释放,这种潜热等于或小于以一定速度冷却而散发到周围环境中去的热量时,温度或保持恒定,或不断下降,结晶才可以继续进行,直到完全凝固,或达到新的平衡。
结晶过程的微观过程是一个由生核和长大两个过程交错重叠组合而成的过程。
液态金属是由许多类似晶体结构的原子小集团组成,其中尺寸最大的集团,就是晶体产生的胚,称为晶胚,在过冷液体中,热运动会使一些晶胚借胀落而达到某一规定的临界尺寸以上,从此它就能够稳定地成长而不再缩小,这就是晶核,液体中出现晶核后,附近向四周液体中伸展长大,同时液相中又不断产生新的晶核并且长大。
过冷度保证结晶时放出潜热不断散失,使温度不会回升,保证结晶不断进行,直至每个晶核都长大到互相接触,液相完全消失为止。
4.铸锭的一般组织
金属或合金的结晶过程大多是在铸模中进行的,铸锭的一般组织由外向内可按组织特征分为三个区域:
1)由许多细小的等轴晶粒所组成的细晶粒外壳;2)紧接细晶粒外壳出现的由相当粗大的长柱粒所组成的柱晶区。
3)位于铸锭中部由许多较粗长的,各方向尺寸几乎一致的晶粒所组成的等轴晶区。
如图所示,铸锭的组织与合金成份和浇铸条件等因素有关,改变这些因素,就可改变这三层组织的相对厚度和晶粒大小,甚至可获得只由两个或一个晶区所组织的铸锭。
除了特殊要求希望获得具有单一柱晶区的铸锭或铸件外,生产上一般都希望铸锭中柱晶区短些,等轴晶区宽些,晶粒细些。
细晶组织具有如下优点:
1)各向同性。
2)组织致密,强度高,塑性好。
3)枝晶细,第二相分布均匀,有利于抑制铸造过程中产生的成分偏析,羽毛状晶,浮游晶和粗大金属间化合物的生成。
4)提高抗裂纹的能力。
偏析与其它组织缺陷。
铸锭内各部分化学成分不均匀的现象以及形成这种不均匀性的过程叫做偏析,连续铸造的铝合金铸锭内,常见的偏析有枝晶偏析,区域偏析和局部偏析。
枝晶偏析是属于一个晶粒范围内的显微偏析又叫晶内偏析。
在实际铸造条件下所得的固溶体中,每一个树枝晶内各部分的化学成分是不均匀。
区域偏析是指易熔组分在铸锭横截面上有规律性的不均匀分布,根据易熔组分在铸锭横截面上富集的部位,区域偏析可分为正偏析、反偏析、中间偏析三种类型,铸锭中心部分富集易熔组分的区域偏析叫正偏析;铸锭周边层富集易熔组分的区域偏析叫反偏析,易熔组分主要富集在铸锭中心和周边层之间的中间区域时的偏析则叫中间偏析;在连续铸造的铝合金铸锭内,区域偏析主要表现为易熔组分的反偏析。
局部偏析是指铸锭内宏观体积上某些地方化学成份的偶然不均匀性。
铝合金棒连续铸锭内的局部偏析主要是由于光亮晶粒和金属化合物的偶然堆放造成的。
铸锭在结晶过程中或是随后的冷却过程中,由于不同方向收缩受到阻碍产生的铸造应力的作用,并受合金成份、杂质等的影响形成裂纹;因体积收缩形成缩孔,熔体中的气体来不及逸出液面留在铸锭中形成的气孔,造成铸锭内疏松,严重影响了铸锭组织的连续性。
6.杂质铸锭结晶组织的主要因素
1)杂质的影响
金属中非金属夹杂物的形态和大小,对金属性质有重要影响,细小、弥散均匀分布的夹杂颗粒,在金属凝固时,可以成为结晶的异质核心,同时也可阻碍晶粒的长大,起到细化晶粒的作用,聚结成粗大颗粒的杂质,与金属基体存在着明显的分界,破坏金属的整体、连续性,从而使铸锭和制品产生很多缺陷。
2)铸造条件的影响。
冷却速度对铸锭的结晶起决定性作用。
冷却速度大,铸锭的结晶速度就提高,晶内结构细化,有利于柱状晶的发展,即获得细密的柱状组织,冷却速度小,是得到粗大的球状晶粒。
冷却速度大,因相内的温度梯度愈大,晶内偏析愈严重,但达到一定程度时,反而抑制降低偏析程度。
浇铸温度,提高浇铸温度,易获得粗大的晶粒组织,较低的浇铸温度,易获得细小的结晶组织。
浇铸速度。
铸造速度慢,铸锭冷却的方向性强。
易获得细密的结晶组织,过快的铸造速度,由于热传导有一个极限,反而使中部分的温度升高而使晶粒变大变粗大。
7.改善金属结晶组织的途径和方法
对于铸锭或铸件,常存在着内在的不均性,它包括:
结晶组织方面的不均匀性(如三个晶区中的晶粒形状大小和取向不同;化学成分方面的不均匀性(如各种类型的偏析的产生)物理方面的不均匀性(如各种缩孔、裂纹、气泡等的存在)。
这些不均匀性产生是相互联系的,其存在使得铸件或铸锭不能充分发挥金属材料的性能。
在现实生产条件下,完全消除上述不均匀性是难于实现的。
所以在尽可能减小内在不均匀性的条件下,细化晶粒的基本途径在于尽可能地提高晶核的形成速率,并同时减小晶体的成长速度,以使大量晶核在没有显着长大的条件下便相互干扰而凝固。
主要有以下几种方法:
1.化学孕育法或变质法:
向液态金属中加入孕育剂或变质剂,变质剂分两类:
一是促进形核;一是阻止长大。
一般以前者为主,常以钛、硼的一些盐类或中间合金的形式作为变质剂加入。
2.快速冷却法。
加快冷却速度可增加结晶时的过冷度ΔT,一般来说,过冷度越大,晶核的形成速率与长大速率也增大,但前者比后者随过冷度的变大更大一些。
因此,增大冷却速度可细化晶粒。
3.加强液体运动法。
应用电磁搅拌、机械振动、加压浇铸及离心浇铸可增强液体流动,使液体与产生的枝晶发生剪切作用,加快枝晶的剥落与繁殖而达到细化晶粒的作用。
若铸锭整体组织细化而又均匀化了,则铸锭物理和化学的不均匀性也得到显着改善。
此外,可对铸锭进行热处理,即是把固态下的铝合金加热到一定温度,进行必要的保温,并以适当的冷却速度冷却到室温,以改变铝合金的内部组织和性能。
第二单元铝及铝合金生产工艺
1、铝及铝合金生产的基本工艺流程
原铝、冷材、合金元素配料熔炼中间取样铸造锯切、包装
成品
㈡配料
配料的目的是控制铝或铝合金的成份。
由于从不同电解槽取出的铝液品位不同,且各种杂质含量也不同,同时,生产过程中产生的残铝、废品,电解车间因停槽等原因产生的高铁铝都需要到生产过程消耗掉,所以为满足产品质量要求或提高铝液品位,配料是一项重要工作,对于铝合金生产,根据不同合金产品的要求,需加入合金元素,配料尤为重要。
1.配料的一般计算式
生产中一般是以计算铝液中的杂质或合金元素量来控制铝品位。
X=(X1Q1+X2Q2+X3Q3+·····+XnQn)/(Q1+Q2+Q3+·····+Qn)
X------混合后铝液的Fe(或Si、其它杂质)含量
X1X2X3···Xn-----各电解槽铝液的Fe(或Si、其它杂质)含量
Q1Q2Q3···+Qn------各电解槽取出的铝液重量
对于需要进行质量调配的铝液计算式如下:
Q2=(X-X1)/(X2-X)×Q1
Q1-----调配前铝液重量
Q2-----调配需要加入铝液重量
X1-----调配前铝液含Fe(或Si、其它杂质)量
X2-----调配加入铝液含Fe(或Si、其它杂质)量
X-----调配后铝液含Fe(或Si、其它杂质)量
例:
有铝液25吨,含铁量为%,问需要加入多少吨含铁量%的铝液,才能使调配后的铝液含铁量为%。
解:
Q2=()/=5吨
即需要加入含铁量为%的铝液5吨。
2.合金元素的加入
在金属中添加某些其它元素,改变金属的性质,以适应不同用途的需要,称为合金化。
对于铝来说,合金化的目的首先是为了提高铝的强度,并改善加工性、抗蚀性、耐磨性、硬度、耐磨性、表面性能以及其它特殊性能,从而使形成的铝合金用途更为广泛。
铸造铝合金共分为四大类:
铝—硅类、铝—铜类、铝—镁类、铝—锌类。
四种类型铸造合金的主要组元不同,使各类合金的性能也不一样。
在合金化处理工艺中,除温度,时间等工艺条件影响之外,合金元素的加入方式是至关重要的,一般来说,合金元素分三种方式加入:
1)对于熔点较铝低的合金元素,如Mg,可直接投入铝熔体中,2)对于熔点较高或较难熔金属,如Mn、Cu、Ti、Ni等,以中间合金形成加入;3)采用高纯金属(合金元素)粉末与助熔剂混合压制成型后,加入铝熔体中,无论采用何种加入方式,都必须保证合金元素在熔体中弥散且均匀分布。
合金元素的加入量一般根据所需生产铝合金牌号中规定该元素的量用以下公式计算:
Q=Q1×(X-X1)
Q1-----原铝液重量
X1-----原铝液中合金元素含量
Q-----加入合金元素重量
X----调配后合金元素含量
㈢熔炼
熔炼是根据配料的要求,将不同电解槽取出的铝液、冷材、合金元素混合,并进行熔体净化和温度控制,使混合后铝液满足铸造产品的要求。
铝熔体(或铝液)存在的气体杂质往往使金属铸锭产生气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷,继而影响铸锭的加工性能及制品的强度、塑性、抗蚀性、阳极氧化性和外观质量。
这些有害物质应设法在熔炼或铸造之前除去。
传统的方法是熔炼中在炉内进行处理,称作“精炼”。
随着冶金技术的发展,产生很多炉外处理方法。
所以熔体净化包括了传统的炉内精炼和后来发展的炉外净化过程。
所谓净化,即是利用物理化学原理和相应的工艺措施,除掉液态金属中的气体、杂质和有害元素以便获得纯净金属熔体的工艺方法。
1.铝熔体的杂质种类
1)金属杂质:
包括Fe、Si、Cu、Na、Zn、Ti、V、Mn、Cr、Mg,其中以Fe和Si为主。
原铝中的金属杂质除个别的需要采取净化方式消除外,有些金属杂质对改善铝锭的物理化学性能有一定的作用,但其含量必须控制在质量标准范围内,对于合金生产,还需根据产品需要加入一定量的某种金属元素。
2)非金属杂质(或非金属夹杂物):
有氧化铝、氟化盐、炭渣、碳化铝、氟化铝等,主要以氧化铝为主,细小、均匀分布的夹杂颗粒,可为结晶的异质核心,并起到细化晶粒的作用,夹杂物的尺寸越大,对铸锭性能的影响越大,铸锭的质量缺陷及降低产品工艺性能,使用性能等主要发生在非金属夹杂处。
3)气体杂质:
气体杂质一般有H2、CO2、CO、N2,以H2为主,气体在金属中以下述三种形态存在,1)以气体夹杂或气泡形态。
2)以氢化物等固态化合物形态,3)以液态或固态溶液,即以原子或离子形态分布于金属原子间或晶格中。
在熔炼过程中,气泡,固态化合物和吸附在金属表面的气体,一般便于除去,而溶解于金属中形成均匀固溶体的气体就较难除去,往往易于造成铸锭缺陷,严重影响铝合金制品的性能与质量。
2.杂质的来源
1)矿石中带来,由于氧化铝生产不可能将杂质全部除去,在电解生产时,与铝同时在阴极放电析出,主是要Si、Fe、Cu、Mn、Ti、Na。
2)电解生产过程中带入的杂质,主要是氧化铝、碳渣、炭化铝、氟化盐、氮化铝。
3)炉料中带入的杂质,回炉废料,配制合金用的中间合金或其它金属,以及熔剂,覆盖剂等带入氧化物、水分、油污、砂土等,并在入炉后产生气体。
4)大气中的水分,燃料中吸附的水分,燃料中含氢物质燃烧后生成水分蒸气,氧化物结晶水,炉衬耐火材料及工具吸附的水分均会与铝液反应生成H2。
3.铝熔体的净化方法
1)惰性气体净化法
这里所说的惰性气体,是指不与熔融铝和溶解在熔融铝中的气体及杂质起化学反应,又不溶解于熔融铝中的气体。
通常使用氮气和氩气。
氮气被吹入铝液后,形成许多细小的气泡,气泡在铝熔体中通过的过程中,氧化物夹杂被吸附在气泡的表面,氢不断吸入气泡中,随气泡上浮到熔体表面,氧化物夹杂停留在熔体表面,H2逸出而进入大气中,使用氮气精炼时除气速度较慢,也不可能将金属内的气体完全除净,对于非金属杂质的净化作用很小,且在高温下与铝反应形成氮化铝,因此氮气净化法只适用于对铸锭的含氮量,要求不太高的铸造生产。
2)活性气体净化法
对铝来说,活性气体主要是氯气,活性气体能与溶解在金属中的气体及夹杂物发生化学反应,生成不与金属起反应也不溶于金属的气体和化合物。
或者活性气体与金属反应生成另一种气体,它不再溶于金属中只吸收氢气,并上浮将金属中的氢原子带出。
氯气本身不溶于铝中,但氯与铝及溶解于铝液中的氢迅速发生化学反应。
Cl2+H2HCl↑+
3Cl2+2Al2AlCl3↑+
反应生成物ALCl和ALCl3(沸点183度)都是气态,不溶于铝液,和未参加反应的氧一起都能起净化作用,净化效果比氮气要好得多,但氯气有剧毒,对人体有害,污染环境易腐蚀设备及加热元件,且易使合金铸锭组织粗大,使用时应注意通风及防护。
3)混合气体净化法
单纯用氮精炼效果差,用氯又对环境及设备有害,所以多采用混合气体精炼,以提高精炼效果,减少其有害作用。
混合气体有两种气体混合,N2-Cl2,混合比例多采用9:
1或8:
2效果好;也有三种气体混合N2-Cl-CO,混合比例一般为8:
1:
1。
混合气体在铝液中反应如下:
Al2O3+6Cl2→4AlCl3↑+3O2↑
3O2+6CO→6CO2↑
Al2O3+3Cl2+3CO→2AlCl3↑+3CO2↑
生成的AlCl3和CO2都有精炼作用,又能部分分解氧化铝,所以明显地提高精炼效果。
4)熔剂净化法
熔剂的精炼作用主要是靠其吸附和溶解氧化夹杂的能力,铝及铝合金的熔剂一般由碱金属及碱金属的氯化物和氟化物组成,熔剂除渣作用主要是利用熔剂对熔体中的氧化铝渣发生吸附来实现的,实践证明熔剂除气效果比气体净化除气的效果要差,而除渣效果比气体净化要好得多。
铝及铝合金在铸造过程中所使用的熔剂主要有三大类:
精炼剂、覆盖剂、打渣剂。
常用的熔剂成份及用途
熔剂种类
主要成分
主要用途
精炼剂
KClNaClNa2SiF6NaAlF6CaCl6
对铝熔体内部除气、除渣
覆盖剂
KClNaClNa3AlF3CaF2
防止熔体氧化烧损和防止吸气
打渣剂
KclNaClNaClF6铝粉
用于烘炉及清除熔体表面浮渣,减少渣中含铝
5)气体—熔剂混合净化法
惰性气体(氮氩)中,常含有一定量的氧和水分。
净化铝熔体时,在吹入的气泡表面形成很薄但很致密的氧化膜,往往覆盖全部气泡表面阻碍从熔体中析出的氢进入气泡,降低净化效果,在净化气体中加入少量细粉溶剂,夹带熔剂的气泡进入熔体后,粉状熔剂熔化,以液体熔剂膜形成包围着气泡表面,将气泡表面的氧化膜溶解,吸附使其瓦解,这时氢从熔体中经熔剂膜扩散进入气泡中,要比经过氧化膜的速度快得多,同时也防止了熔体与净化气体中的水分直接接触,此法净化效果突出,能达到较低的含氢量,且由于熔剂膜提高了气泡表面的活性,加强了吸附除渣的能力,除渣效果也好。
6)炉外连续处理
因炉内处理不仅除渣效果不佳,而且熔体又有二次污染的可能,为了提高净化处理的效果和保证熔体质量的稳定可靠,炉外连续净化处理得到迅速发展,炉外连续净化处理是在金属熔体从熔炼炉放出,铸造成型之前进行,也称熔体在线处理或联机处理,主要是采用过滤和通入气体并使之在熔体中快速旋转等方法等实现。
此外,熔体净化还有动态真空处理,静置法,振动法等,一般在工厂中常用的净化方法主要是通入氮气和加入熔剂。
㈢中间取样
炉内铝液经过净化,将浮在液面的渣清除后,应先取样分析,以确定铝液的杂质含量,合金元素量等是否在规定的范围内,如不在规定范围内,按配料要求作调整。
㈣铸造
将熔融状态的金属或合金浇入到一定形状的铸模内,经冷却后得到一定形状和尺寸的期待锭,这种生产方法称为铸造。
金属或合金的铸锭质量的好坏,决定于液态金属的质量,也取决于铸造方法和铸造成型工艺。
铸锭的生产方法很多,常用的主要有:
重熔锭铸造、垂直铸造、水平铸造和连铸连轧。
1.重熔锭铸造
这是一种传统的铸造方法,主要用于生产重熔铝锭,随着铸造技术的发展,其机械化自动化程度也越来高,铝液从炉内经流槽、分配器、连续不断地注入铸造机的铸模内,铸模的底部浸在水中,使铝液冷却、凝固成型。
二次冷却、整列、堆垛、打捆均可铸造机组的配合运转下完成。
2.垂直铸造
垂直铸造也称立式铸造、竖井铸造,这种铸造方法的特征是铸造时铸锭以垂直方向拉出。
铝熔体沿流槽和流盘注入结晶器中,铝熔体与结晶器内壁接触,受结晶器冷却水套的一次水冷却作用,开始结晶形成一层坚固的外壳,中间包着还未凝固的熔体,当它向下拉出脱离结晶器后,立即受到结晶器下缘喷射的二次水冷却作用,热量迅速被冷却水带水,结晶不断向铸锭中心生长,直到完毕,用这种铸造方法可以铸造扁锭、方锭、圆锭、空心锭。
3.水平铸造
水平铸造又称卧式铸造、横向铸造,其特征是铸坯与结晶器之间沿水平方向作相对运动,从炉子流出的铝熔体,经流槽、中间包进入结晶器,沿水平方向拉出,其冷却方式与垂直铸造相同。
如果配备同步锯进行同步锯切,就能实现连续铸造,否则就是半连续铸造。
水平铸造在应用范围上比垂直铸造更为广泛,能铸造带、线、棒、圆锭、空心、板状、方锭等多品种。
4.连铸连轧
连铸连轧的铸造部分实际上也是水平铸造,从结晶器拉出的铸坯一般为梯形,再经过与铸机相连在一起的轧机对梯形铸坯进行轧制,使之形成一定直径的圆杆,常用于生产电工圆铝杆。
㈤新工艺、新技术。
目前,铝及铝合金熔铸工艺的发展趋势是注重节能环保,与提高产品质量。
围绕节能,一是改造和设计新型的熔炼、铸造设备,重点是熔炼炉,使之向大型、快速、高效方向发展,二是采用和发展连铸连轧技术,三是利用电解原铝直接生产铸锭。
降低能源消耗,可减少废气、废水的排放,起到环保的效果。
在提高产品质方面,一是研究更为完善的熔体净化方法。
二是对变质剂的机理、生产方法,使用及加入方式等进行深入广泛的研究。
三是研究新的铸造方法和装置。
四是研究和发展熔体和铸锭质量的控制和检测技术。
上世纪七十年代开始进行研究的一种新工艺—半固态金属铸造工艺,其原理是在液态金属从液相到固相的冷却过程中进行强烈搅拌,使普通铸造成形时易于形成的树技晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态,悬浮于剩余液相中,从而得到细晶粒组织,采用该技术的产品具有高质量,高性能和高合金化的特点,当前,在美国和欧洲该项工艺技术的应用较为广泛,半固态金属铸造工艺被认为是21世纪最具发展前途的近净成型和新材料制备技术之一。
制备半固态合金的方法很多,除机械搅拌法外,近几年又开发了电磁搅拌法,电磁脉冲加载法、超声振动搅拌法、外力作用下合金液沿弯曲通道强迫流动性、应变诱发熔化激活法(SIMA)、喷射沉积法(Ospray)、控制合金浇注温度法等。
其中,电磁搅拌法、控制合金浇注温度和SIMA法,是最具工具应用潜
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