铸铜件在现代技术发展中发挥着巨大的潜在作用,无论是航天飞行器进入太空,还是智能机器人步入深海;也无论是计算机装置的更新一日千里,还是工程科学技术的飞速发展,都离不开高质量的铸件的使用和支持。大多数铸造铜合金(铸铜件)都不能热处理强化,而是在铸造状态下使用。但也有少数铸造铜合金在热处理后使用,如铍青铜、铬青铜、硅青铜和部分高铜合金是热处理强化合金。此外,ω(Al)≥9.4%的铝青铜,经过适当的热处理后能在一定程度上改善其力学性能,特别是耐蚀性能。
铸铜件由于多种因素影响,常常会出现气孔、针孔、夹渣、裂纹、凹坑等缺陷。常用的修补设备为氩弧焊机、电阻焊机、冷焊机等。对于质量与外观要求不高的铸件缺陷可以用氩弧焊机等发热量大、速度快的焊机来修补。但在精密铸铜件缺陷修补领域,由于氩焊热影响大,修补时会造成铸件变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等二次缺陷。冷焊机正好克服了以上缺点,其优点主要表现在热影响区域小,铸件无需预热,常温冷焊修补,因而无变形、咬边和残余应力,不会产生局部退火,不改变铸件的金属组织状态。因而冷焊机适用于精密铸铜件的表面缺陷修补。
铸铜件有优良的机械、物理性能,它可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能,还可兼具一种或多种特殊性能,如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。铸件的重量和尺寸范围都很宽,重量最轻的只有几克,最重的可达到400吨,壁厚最薄的只有0.5毫米,最厚可超过1米,长度可由几毫米到十几米,可满足不同工业部门的使用要求。
铸造铜合金的热处理按其应用可分为:
1、消除应力退火目的在于消除铸造和补焊后产生的内应力。
2、强化热处理包括固溶处理和时效处理,目的在于提高合金的物理性能、力学性能和耐蚀性。
3、消除铸造缺陷的热处理铸造锡青铜当加热至400-500℃ 时,α枝晶间的δ相扩散溶入α
当今铸铝件生产能力全球总量为每年758×104t,而大型的铝铸造厂年生产能力都小于2500t。全球65%的铝铸件是由106家年生产能力大于1×104t的铸造厂提供的。在较大型的汽车制造商中大多数大型铸造厂如日本、意大利、美国及德国都组成了联合企业,至于大量独立的铝铸造厂则从事铝轮生产的专业化。泊头铝铸件对工业国家统计了25家生产能力在3.7×104t/年以上的大型铝铸造厂联合企业,其中前三名依次是日本ToyotaMotor14.5×104t/年,美国GeneralMotor13.1×104t/年和意大利Teksid-Fiat10.6×104t/年。其中大多数为汽车工业生产铸件服务。
从未来的铝铸件需求量预测,在近5年内铝铸件将按150×104t生产能力递增。车间的建成时间也相应地缩短,从决策开始到建成投产仅花两年左右时间。现已投入43项建设项目,通过这些项目的完成,到1998年末,每年可提高到23.9×104t,但是还低于所规划的平均每年的生产能力提高到30×104t水平。按各个地区生产能力扩大范围的综合数据来看,还需要新建年产量为1×104t的大型铝铸件厂28~34家。
现在北美与西欧重点放在优先扩展并实现现有车间的现代化方面,而在东欧及亚洲需要建立新的铸造厂来满足现实的需要。
铸铝件在铸造形成过程中,容易产生内部疏松、缩孔、气孔等缺陷,这些含有缺陷的铸件在经过机加工后,表面致密层部件 被去掉而使内部的组织缺陷暴露出来。对有密封要求的汽车铸铝件,如气缸体、气缸盖、进气歧管、制动阀体等,在进行耐压密封试验时,缺陷微孔的存在将导致密 封介质的渗漏造成大量废品,且这些缺陷往往机加工后经试压才能发现,从而造成工时、原材料和能源的严重浪。为了解决汽车铸铝件废品率高的问题,挽救因上述 缺陷可能报废的铸件,生产中要采取一定的处理措施,目前使用最普遍的技术是浸渗处理,即堵漏。所谓“浸渗”,就是在一定条件下把浸渗剂渗透到铸铝件的微孔 隙中,经过固化后使渗入孔隙中的填料与铸件孔隙内壁连成一体,堵住微孔,使零件能满足加压、防渗及防漏等条件的工艺技术。
铸铝件的成本低、工艺性好、重熔再生节省资源和能源,所以这种材料的应用和发展持久不衰.如研究开发冲天炉-电炉双 联熔炼工艺及装备;广泛采用先进的铁液脱硫、过滤技术;薄壁高强度的铸铁件制造技术;铸铁复合材料制造技术;铸铁件表面或局部强化技术;等温洋火球墨铸铁 成套技术;采用金属型铸造及金属型覆砂铸造、连续铸造等特种工艺及装备等. 铸铝件铸造轻合金由于具有密度小、比强度高、耐腐蚀等一系列优良特性,将更广 泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业.特别是在汽车工业中,为降低油耗提高能源利用率,用铝、镍合金铸件代替钢、铁铸件是长期的发展趋势.其中着重 解决无污染、高效、操作简便的精炼技术,变质技术,晶粒细化技术及炉前快速检测技术.为进一步提高材料性能、大限度发挥材料的潜能,可开发优质铝合金材 料,特别是铝基复合材料以满足不同工况的性能要求;加强簇合金熔炼工艺的研究,续合金压铸与挤压铸造工艺及相关技术的开发研究;完善铁合金熔炼设备及相关 技术和工艺的开发研究.