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[交流] 铸造铝合金的铸造性能

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    2018-3-18 07:14
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    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2012-11-6 10:29:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-7 12:45 编辑 % p0 S) O* M/ f! f% X" g3 Z1 p

    2 Z; }& F5 S, G. }3 f4 _' Q- G铸造铝合金的铸造性能
    & g7 m4 Q4 E5 J' u! p4 _6 U4 N写在前面的话0 r) \% b' R% G6 A$ h+ T* G0 e* M2 Y
      我是1964年的中专生,铸造专业.1968年毕生.一生与铸造为伍.
    , @6 K+ w6 Q. P! X$ a5 z) }这是我在1968-1975年的学习心得.这些内容本应是一个章节.其他章节,因我的单位的领导,在1975文革中的反击右倾风暴中被揪斗.我也被停职反醒.不得以而终止..从今天开始,我在闲暇之余,把这些内容逐渐发贴到论坛,供大家参考.在1968-1975年间,我主要是做铝合金的砂型.金属型.压铸.液体冲压.铜合金的砂型.金属型.镁合金的砂型铸造技术管理和现场工作.一点体会,但愿对论坛的发展和壮大尽一份微薄之力.也祝论坛2012坛友聚会圆满成功.2 _% Y, z! T! V7 F
    - b6 w( F8 Y# P1 [# P
    在表下中是1975以前使用的几类铸造铝合金的化学成分.6 A: X8 k+ A' @* f, w5 V4 d8 n/ |: A
    第一类合金特点是铸造性能好,(线收缩.流动性.气密性.及抗裂性等著方面).可以加入铜.镁.锰钛等金属元素使之强化.以提高合金的机械性能.这种合金,被广泛的应用在制做薄壁的复杂形状的零件.翻案风中4 e5 O. m: X! w% H4 D# \' C
    第二类合金,其特点是在高温强度比较好.较其它类合金有较高的耐热性.尤其是在添加镍和钛后,高温性能尤为增加.这种合金被广泛的应用在高强度和高温条件下的铝合金铸件.
    % e# N5 \& M, H; j* f第三类合金,具有良好的耐蚀性,但铸造性能不好.如流动性低.在液态下易氧化,夹杂. 这种合金被广泛的应用在具有腐蚀性介质条件下的铝合金制造中.
    " N) l7 t1 i7 n* C. p8 M- ?! |第四类合金的特点是比重大.铸太强度高.但耐蚀性差.只适用于铸态使用的零件.如器械和日用品.及低于200度以下条件下使用的零件.
    截图00.jpg

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    [LV.10]以坛为家III

     楼主| 发表于 2012-11-6 11:21:08 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-6 11:22 编辑 2 W# ^, ~1 b1 ?! R

    * _: n8 f1 ?7 a& `% i7 B3 }3 \3 ]/ ^铸造铝合金的铸造性能." |% Y; ?7 t2 A
    在铸造生产中如何的选择铝合金,是获得成型完美,性能良好的零件的关键一环.对铸件的合理设计和合金类别的选择,不应只从铸件的力学强度来考虑.更重要的是,也要熟知所选择的合金类别的铸造工艺性能.如果忽略这一点,那就不可能用铸造方法来获得预想的性能良好的铝合金铸件.. V" i% \: I8 _
    铸造铝合金的铸造工艺性能,大体上基本包括如下的几个方面:% P' {) c! a+ g$ y6 u& V* s
    9 ~  s6 q' y: ^) E, o- l
    1:合金的流动性.铝合金没有良好的流动性,合金就不可能充满型腔,并模印出型腔的完美形状.则不可能获得形状完美的形状.# z9 r* ~. z% B4 o0 \  O/ n
    ' X/ A2 M# G9 I) |4 F. |1 G
    2:合金的收缩性:合金的收缩会使铸件产生缩孔,缩松,以及收缩因起的收缩裂纹,使铸件报废或质量下降.; A  ?& ]7 r7 R2 Z. d) {& A/ o" i
    ( Z' C* T( e) [4 C. @5 s+ L  I  `
    3:合金的吸气性.如果合金吸气能力过强.就完全将吸入液态铝合金的过饱和气体在铸件的凝固过程中,残留在铸件内部或皮下.以致降低铸件的机械性能; d" a* |8 E- L% @4 v2 S7 M
    .6 I, c5 M2 W8 o7 z/ _0 Z
    4:合金的抗裂性.是指合金在铸件收缩过程中,收缩受阻引起的收缩应力,铸件对其的抵抗能力.由于各重铸件的抗裂性不同,而致使铸件的形成热裂的倾向不同,重者,可使成批零件报废.
    2 C0 @3 }& m* W5 E1 g3 h
    . ]7 z6 ~+ _1 ~% s5:合金的氧化性.合金液的氧化性能不同,可使金属液在浇注中,氧化和形成氧化夹杂的倾向不同.
    $ P, O& F2 l5 H: d4 s
    0 t, H, v. q; ?. `: B6:合金的偏析性.合金会由于重或晶内偏析,使铸件的各部位的机械性能不一样.+ \* [: v; ^6 z# D" D- z8 X

    : O: }+ M. a$ v1 L5 N0 u7:合金的气密性.合金的结晶温度间隔和结晶类型不同,会使铸件既便在极其合理的浇.冒系统工程下结晶时.冒口的最大补缩延伸距离的不同.是铸件的气密性降低.% G4 C9 x: b1 |1 z

    0 t( {+ u  m. Q5 [待续.
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    2025-8-27 17:10
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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2012-11-6 11:30:19 | 显示全部楼层
    把2#的“铸造铝合金”换成“铸造合金”,好像也成立
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    2018-3-18 07:14
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    [LV.10]以坛为家III

     楼主| 发表于 2012-11-6 11:40:14 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-6 12:16 编辑 4 e5 j: O% i  Z" S# P
    ) t% Q. C+ x+ p2 }/ \
    对,因在今后的论述中还要延续老的分类标准的称号.如更改,与新标准相符,,精力耗费太太.也就先按老标准来谈问题吧.因以后的论述都是37年以前的标准和公式,37年来发展很大,变化很大,只想谈一下机理.供大家参考.可能给大家造成不便.请谅解.
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    2016-7-9 08:32
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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2012-11-6 12:27:48 | 显示全部楼层
    与老前辈有30年的差距呀
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    2020-9-22 11:12
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2012-11-6 13:22:07 | 显示全部楼层
    强烈支持,老前辈辛苦了。
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    2022-8-8 15:41
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2012-11-6 14:34:18 | 显示全部楼层
    回复 5# 张燕明 # M: i, |9 z# }4 v: E3 A2 Q. S

    7 X/ O% V1 q5 o
    5 v2 L( W2 p0 i0 ~    我与老前辈有43年差距。。呵呵。。
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    2021-7-18 06:57
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2012-11-6 22:13:29 | 显示全部楼层
    回复 1# castengineer
    0 }% Q( c' }$ g5 N- k8 s9 \- ^4 M2 m5 z  }- J* B7 ?

      y) x+ C% m2 _' N. u7 a    谢谢老师的分享,正因为有了你们无私的传授,国内的铸造业才能不断的成长,谢谢!
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    2024-6-14 10:20
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2012-11-6 22:47:44 | 显示全部楼层
    我说为什么我对CASTENGINEER为什么总会有难望其项背的感觉呢,原来有40年的差距。。。
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    2018-3-18 07:14
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    [LV.10]以坛为家III

     楼主| 发表于 2012-11-7 12:19:29 | 显示全部楼层
    下面将对于以上铝合金著种性能逐一论述.5 i. ~% j8 S6 C3 P, \
    第一节:铝合金的流动性.; Y2 @8 P* T- d
    在实际生产中,影响铝合金的流动性的因素很多.例如:5 p7 {( E8 j( n2 c" Z: q+ i1 {
    一: 铝合金浇注温度对流动性的影响2 M$ ?0 R5 U+ v& g# P" S
    二: 合金的主要成份和结晶类型对流动性的影响.* o& t& i! O" }, O! |& ?
    三: 合金的添加元素对流动性的影响.
    # W! T( h7 K( y$ `2 k4 E2 H5 E$ G四: 合金液体中的氧化夹杂及固相渣滓对流动性的影响.
    " r( v/ Q5 ]7 D& ?8 \/ C/ {; p五: 铸件的浇注系统及铸件的形状对对流动性的影响.! S+ u% P) _  |5 P
    六: 合金液体的表面张力对流动性的影响.% ~1 b; U9 f" x8 P- z+ Z
    七; 铸型的排气及铸型内发气体对流动性的影响.
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    2018-3-18 07:14
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    [LV.10]以坛为家III

     楼主| 发表于 2012-11-7 13:56:10 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-8 09:42 编辑 4 S, U. ], d0 w9 O8 y# i1 l- P

    7 d8 O& c) k  y- U) U; a/ v一: 铝合金浇注温度对流动性的影响0 |. @6 H5 y: U: Q  _* t
    仅供参考
    截图00.jpg

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    2024-4-1 13:24
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2012-11-7 22:03:45 | 显示全部楼层
    castengineer老师严谨的治学态度,无私的传授精神,彰显了老一辈铸造工作者情怀与风采!
    ( E1 L9 e# a$ k" b1 A6 n+ C由衷敬佩!
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    3 天前
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2012-11-8 03:11:21 | 显示全部楼层
    行业需要您这样的老前辈,一号参加了厂里一位老前辈工作五十周年的庆祝会。在目前的环境下,不知道我们这些年轻人能坚持多久,
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    2018-3-18 07:14
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    [LV.10]以坛为家III

     楼主| 发表于 2012-11-8 08:14:47 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-8 09:43 编辑
    / w- I! ?; M0 i$ l4 b0 O( y2 p* H, @4 H2 k
    上表为铝合金金属液在棒型或螺旋试样中的最大流动长度
    6 {3 ?. o8 _' u' u( m8 y在铸造生产中,将金属液注入制备好的铸型,金属液充填型腔的性能,而视为金属液的流动性.( E' H, a3 Q' e1 w) R
       对合金金属液流动性的考究的方法,是将加热到一定温度的金属液,把金属液注入棒型或螺旋试样中, 以金属液在棒型或螺旋试样中的最大流动长度示记.  F% ~) W! ~& h5 [" V5 L# j
    棒型或螺旋试样的规范,在铸造手册中可以查到.% C2 h. s1 M% ]# f5 G* [; w* O3 k
    (注:以上论述如与铸造手册中的论述有偏差,以铸造手册中为准)
    0 y5 q  |# O3 o9 [. H, R) P% c) q8 \. [& |/ p/ q
    1:在经典资料中,液体合金的流动性,在金属液的凝固潜热损失了20%后, 金属液就不具备流动性了.
    - N+ D3 R6 T* g* S% @0 b2:粘滞性.
    " B* h" O" b% E) N5 {) G.   从物质的气.液.固三物态中,可知粘滞性是衡量液体特性的一种标zhi.。掖体在外力的作用下,所产生的变形,仅仅是不可逆的,但并非是一种无束的自由流动。这种流动并非如气体那样,无缘的扩散运动。即在液态下液体间的原子的结合力并非牢固,具有一定的近程的结合力,具有一定的粘性。所谓视之为粘性,就是这种时存时消的非钢体的原子组合。也就是说,液体具有一定的粘滞性。从液体本性来讲,粘滞性愈大,流动性愈小。
      h" U/ P; Z% m) a' R  }0 E  粘滞性是温度的函数。
    & B% Z# x1 z+ I( v$ mη= Ae E/RT.% W5 M" I+ a, k' X4 w9 k. K
    $ D/ H. B" s) P9 d& |
    式中:' E& B/ R, O6 O9 S. Y, O: o+ C
    η: 粘滞性系数.- b' c; B- k# f$ f
    R  Ae E 为常数.
    * ~+ j# b7 M' a+ o4 \9 e7 {$ J从物理意义上讲,也就是说,在同样的温度下,如果粘滞性减少一些,那流动性便会加大一些.温度增高, 粘滞性减小.流动性增加.8 c5 r# W% H9 x
    3:流动性可以视为流速v和时间τΤ的乘积。+ U/ Z7 x3 @8 K( l
    既:L=vτΤ! \1 i; X9 b! }* l. f7 p; Q# O
    * a7 M, c+ A7 q0 [& \) F* G, H
    式中:L:试样的流动长度/8 Q' K# V6 I  N% P; B
          V: 液体流速。7 S( h5 g# q$ d4 d) F9 k
    τΤ:金属液能满足试样中金属液的流动的宜于的浇注时间。(这里就包括温度对于流动性的宜于性)
    2 t$ K3 d( ^. e8 s
    : G$ L, `% ^* Q7 h2 y& L(自己的计算机水平有限.和间隔时间太长,公式原出处找不见了,对于公式如有偏差,请坛友给予更正)
    1 E) H/ R) }  R( N4 i+ J  D
    # C( W+ _* R- a3 C2 P- B% q从以上的论述中可以看出,各种成份不同的合金,在同一温度下,流动性是不同的从表观看,似乎是由于合金的熔点不同。在同一试验温度下,各合金的过热度不同,而导致合金在试样中的流动长度不同。但在实际上,合金的添加组元在影响合金的流动性。合金的添加组元如何影响合金的流动性,合金的流动性,又如何受其它著多因素的影响,/ `5 l! Y; Z" ^2 @/ u& M5 f
    下面,就其它著多因素如何影响合金的流动性,进行探讨。- m6 v+ |1 M& j6 U  Q  j1 W4 d
    5 f4 p4 t0 q9 u7 R+ Q
    二:: 合金的主要成份和结晶类型对流动性的影响
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    2018-3-18 07:14
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     楼主| 发表于 2012-11-8 10:30:21 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-8 10:40 编辑 / Y* U" G; u- K

    % g4 @  l7 F4 G1 ~7 M4 M在这里仅就铸造铝合金的主要组元,对铸造铝合金的流动性影响进行探讨
    截图00.jpg
    截图01.jpg
    截图02.jpg
    截图03.jpg
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     楼主| 发表于 2012-11-8 10:40:18 | 显示全部楼层
    上面四个图片中.是铸造铝合金的四大类别的基本二元铝合金平衡相图.在这里就这四类合金的主要含有的成份组元中,在相图中所截的液相点温度和固相点的的温度是不同的.既每种类别中的每一种合金的结晶温度间隔是不同的.+ ?3 X, R: G, w/ G1 Z( M
    . t% H  u9 }  W
    待续
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     楼主| 发表于 2012-11-8 14:08:03 | 显示全部楼层
    富铝角AL-SI合金平衡图
    截图00.jpg
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     楼主| 发表于 2012-11-8 15:02:09 | 显示全部楼层
    可以看到,在AI-SI  AI-CU  AI-MG  AI-ZN 四类二元合金状态图中,表二所列的不同合金的主元素截取的成份值的合金,基本上具有二元共晶系状态图所示的共晶结晶特征.为了探求不同成份的二元共晶合金的析出相,及二元共晶合金的结晶温度间隔所致的结晶类型,对流动性的影响.下面我们以AI-SI二元合金的平衡图的富铝角图为例,来阐述在合金系中的共晶和亚共晶合金的结晶特点,是如何影响液体铝合金的流动性的.下面以ZL2和ZL7合金为例来讨论一下.
    5 u* O  ?) g3 U8 `5 j  ZL2是属于典型的共晶合金,具有共晶合金的结晶类型.ZL7是亚共晶合金. 具有亚共晶合金的结晶类型.探求其分别对液体合金的流动性的影响.
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     楼主| 发表于 2012-11-9 08:35:19 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-9 08:41 编辑
    ) W2 D/ `9 b: W5 O
    " G4 F/ @( J1 C$ Q; L% @在讨论之前,指出有三点以利于讨论和鉴别.& n& R% h  Z+ ]; [, i: X
    一:在讨论中暂不讨论除合金主要组元外,其它的填加元素对标准合金的流动性影响.这一点,专题讨论.  R7 ?! B0 X% G" P1 r' t
    二;在上表二中,仅列出在同样温度下合金的流动性.0 I* [( j! ~, ]& B
    三:在同样过热于合金液相线一定温度情况下,合金的流动性.
    7 @$ ^" R: z- o, U( [, y+ m铸造铝合金的物理性质是不同的.表三为铸造铝合金的物理性能.
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    2018-3-18 07:14
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     楼主| 发表于 2012-11-9 09:16:19 | 显示全部楼层
    本帖最后由 castengineer 于 2012-11-9 09:21 编辑 , }/ }9 c8 t& i" ~4 ~3 c% S4 s+ Z, j

    - i" [  \1 b4 X- v; q1 Tb表三
    截图00.jpg
    截图01.jpg

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