据中国铸铜件铸造协会有关专家介绍,在汽车等产品轻量化的总趋势的推动下,今后10年,我国金属铸铜件市场将会有大幅度的发展。目前,世界各铸件生产大国的铝、镁合金铸件所占比例在13%~19%之间,有些国家(如意大利)更是高达30%~40%,而我国的铝、镁合金铸件所占的比例不到10%。发达国家90%以上的铝铸件用于汽车零件制造业。汽车对铸铜件的要求正日益向薄壁、形状复杂、高强度、高质量的方向发展,为适应这种要求,应进一步优化铸造工艺并进行新合金材料的开发。
应从设计和工艺的角度降低生产成本,如使用一模多件技术和自动化技术以提高生产率、延长模具使用寿命,并采用一体化的设计,减少零件数量。采用计算机模拟技术,缩短工艺方案的开发周期。再生铝是铝铸造的主要原料,我国在发展铸造业的同时,应重视再生铝资源的利用,开发从复合材料和异种材料组合的废料中有效分离铝的技术,并建立广泛的废料回收体系。在我国,铸铜件要形成规模化生产并满足汽车轻量化的要求,还有很多问题需要解决。
1、逐层凝固
纯铝或共晶成分铝合金在凝固过程中不存在液、固并存的凝固区,故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线 (凝固 前沿)清楚分开。随着温度的下降,固体层不断加厚,液体层不断减少,直达铝铸件中心,这种凝固方式为逐层凝固。
2、糊状凝固
如果铝合金的结晶温度范围很宽,且铝铸件的温度分布较为平坦,则在凝固的某段时间内,铸件表面并不存在固体层,而液、固并存的凝固区贯穿整个断面,类似于水泥凝固, 糊状而后固化,称为糊状凝固。
3、中间凝固
大多数凝固介于逐层与糊状凝固之间,称为中间凝固。一般来说,铝铸件质量与其凝固方式密切相关金的充型能力强,便于防止缩孔和缩松;糊状凝固时是获得紧实的铝铸件的凝固方式。
铝铸件表面各种多肉类缺陷的总称。包括飞边、毛刺、抬型、胀砂、冲砂、掉砂、外渗物等。
1、飞边 垂直于铸件表面上厚薄不均匀的薄片状金属突起物。 常出现在铸件分型面和芯头。
2、毛刺 铝铸件表面上刺状金属突起物。常出现在型和芯的裂缝处,形状及不规则。
3、抬型 由于金属液的浮力使上型或型芯局部或全部抬起,使铸件高度增加的现象。
4、胀砂 铸件内外表面局部胀大,重量增加的现象。由型壁退移引起。
5、冲砂 砂型或砂芯表面局部型砂被金属液冲刷掉,在铝铸件表面的相应部位上形成的粗糙、 不规则的金属瘤状物。常位于浇口部位,被冲刷掉的型砂,往往在铸件的其它部位形成砂眼。
6、掉砂 砂芯或是砂芯的局部砂块在机械力作用下掉落, 使铸件表面相应部位形成块状金属 突起物。其外形与掉落的砂块很相似。铸件在其它部位往往出现砂眼和残缺。
7、 外渗物 铸件表面渗出来的金属物。多呈豆粒状,一般出现在铝铸件的自由表面上。
在国内外的铸铝件生产厂中,目前普遍采用真空加压浸渗法。真空加压浸渗过程主要在真空压力罐中进行。按工艺处理顺序可分为前处理、浸渗处理和后处理3个阶段。
前处理是将铸件脱脂、清洗,再干燥备用。主要目的在于去除零件表面的油污、金属碎屑和灰尘,提高浸渗质量,防止油污及机械杂质带入浸渗液中影响渗透力和粘结力。常用脱脂方法有溶剂脱脂、碱液脱脂及电化学脱脂。铸件在上述脱脂清洗后,取出经热水漂洗再在下烘干,为提高浸透效果,并防止大量水分进入真空泵,清洗后的烘干是非常重要的。
浸渗处理是将经前处理的工件装浸渗罐密封抽真空,以充分排除罐内及铸件孔隙处的空气和微尘,为浸渗剂的填充和渗透创造压差动力条件。然后利用罐内负压吸入浸渗剂,再次抽真空。
第二次抽真空的目的,泊头铝铸件在于排出罐内浸渗液中的气体,防止溶有气体的浸渗液渗入铸件微孔缺陷中去,以防止固化时气孔的产生影响密封性能。使已充填和渗入铸件孔隙内部的浸渗剂进一步向缺陷各个部位最深处渗透。
后处理是将工件滴干、清洗并放入固化炉中固化,使进入铝铸件孔隙的浸渗剂由液态向固态转变,形成坚实的固化膜。受压铝铸件浸渗后需进行压力试验,检查浸渗处理后是否达到要求的气密性。凡在浸渗范围内仍有泄漏,允许进行再浸渗,对(次浸渗仍有泄漏的铸件作废品处理。通常,试验压力值为工作压力值的2倍。