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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
    . a: ?7 h/ ^; C( h# G9 E3 [1 M4 c; |* t; ^! n- L. h5 K6 d
    铸造铝合金的铸造性能
    " {( i/ l( N/ V1 K7 K* ~% f1 K写在前面的话
    # A1 u5 f; H/ G* M2 U( O$ Q  我是1964年的中专生,铸造专业.1968年毕生.一生与铸造为伍.+ I) j4 o+ J- a% K' g, \
    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.- E9 e+ i5 q- s2 \8 b; G7 `) c2 I$ o

    - K, U4 l1 K+ V+ }在表下中是1975以前使用的几类铸造铝合金的化学成分.
    ! s5 l, k: p* c1 F# R$ F6 Y* R% w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
    6 H/ c$ Y: N6 n$ R( _: g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.
    ( q: K9 h: y" T: X6 D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.
    2 t4 u9 ]4 @8 p' l0 c) W9 s4 W, c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
    * H3 N" W, l5 E. A" x% J0 i/ C* A) c: L6 j' S) X2 J" o7 p
    铸造铝合金的铸造性能.
    4 V  t" o- e) i0 F* Q+ ]; u/ K) E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.
    3 O, }$ {5 Z+ e9 x* Y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:
    2 z; \3 s+ A+ v1 H8 ^
    9 s* {. ~3 g( u/ v6 N/ X1: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.; v3 x, L% p+ X$ _- n" j, ]

    ) T* m6 o7 f1 k2 L  O2: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.
    2 Y% j( B: z" H9 o" o3 o) r8 R- j5 n3 ~5 g! z# [- s
    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: |. m; z: ?# @4 V+ P. G
    .
    ( Z  O1 L* k* \" w% v8 e2 Q4: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.  P) ~* Q7 X7 C# z

    # z  K$ ~5 E# G5: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.5 A" h7 K6 _3 g- O

    - ]! C! {6 I: b0 ~4 D+ ]6: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.9 _0 A; F. _" x1 t% u
      g2 r8 R1 G3 a. v' d
    7: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.
    : a# O% U' V' D) K1 D" }& I" M: l! _9 @; }
    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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    [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 ! ?) I9 w+ P% h8 r. [

    2 P0 @$ K! E& n3 C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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    无聊
    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 . P5 \% ~) r5 X9 B, X

    $ ^3 D5 Q/ o7 ?
    8 x7 `) W8 P6 s: n" i    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 1 \1 z7 Q+ h4 [. W, F

    , o0 c: n/ W3 A: q6 ]1 j0 v
    & d; ?, |7 M" t8 C3 P    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.
    2 A( [6 V# q  w4 Y( H. |& `) k( t第一节:铝合金的流动性.6 f$ J& a' c4 V. h
    在实际生产中,影响铝合金的流动性的因素很多.例如:
    . t" m/ J2 O4 c- o一: 铝合金浇注温度对流动性的影响
    , W8 ^( d- b- U# K4 w) F9 K二: 合金的主要成份和结晶类型对流动性的影响.: ^7 ?/ @. ?# i/ h' b+ b$ V
    三: 合金的添加元素对流动性的影响.
    ; |) ~' y5 j: _9 q' J0 D2 X1 Q四: 合金液体中的氧化夹杂及固相渣滓对流动性的影响.
    + u$ w5 k; K4 M% g. [6 c% j五: 铸件的浇注系统及铸件的形状对对流动性的影响.
    7 R) i& z8 n: Z六: 合金液体的表面张力对流动性的影响.
    * G: u, l: y( i  ?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
    $ J3 d& v4 V. K% v! v/ U$ G7 ~+ R& U. @8 y8 ]7 i6 t% ^
    一: 铝合金浇注温度对流动性的影响
    - c  A3 S, U4 }7 [* H: a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!% a% w" A, w& P- i: d
    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
      l8 G. W4 @8 U
    - t/ z! R! R1 W1 {, v% f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
    2 C) U4 J( P% T# ^8 e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.# j) ~  Y4 U# a2 e8 y- l9 F
       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.
    ' l6 a) R7 b3 J2 z7 G8 A1 e9 c棒型或螺旋试样的规范,在铸造手册中可以查到.
    + F8 E2 t, C3 f. o(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)
    . l7 }7 \  h$ s+ K5 j$ C8 T. d$ v! I! J, k4 z' h9 l
    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.
    # ?7 J1 s; m6 S3 S* O2:粘滞性.( @% t. b+ n0 Q. K
    .   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。& h0 B3 O4 _: W& K
      粘滞性是温度的函数。" M2 c6 y( s$ V4 X" D
    η= Ae E/RT.9 G. u9 {; \/ L) e$ y1 i7 ^% O+ \7 j

    0 q& S. _. I$ n2 E5 p: [# P式中:' @3 G6 C" s% m
    η: 粘滞性系数.0 ~' a& q8 V' [) I
    R  Ae E 为常数.: w- @3 [- h6 |) u$ \
    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.$ q. ?9 l: k0 ?7 w
    3:流动性可以视为流速v和时间τΤ的乘积。( y& E  ^6 J# h  G# @2 I2 K: F' `: N
    既:L=vτΤ- E8 N+ j1 @# G) k" P3 e4 q
      |" G# Q# W/ G2 M% r
    式中:L:试样的流动长度// B& W6 C* q$ u1 U" J% D1 i
          V: 液体流速。
    ; @; r. E% S! ~* b  ~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)
    - v/ T% C# A* t8 ~4 G  v
    * M+ W, s# T" W+ S5 w3 r* U0 s0 |(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)
    ) A! c1 V, ~! H+ |8 O* j6 Y7 d4 |) y( ?& Z5 ]1 ?1 u: C. [
    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,
    , _" _2 q  m, E6 t. [下面,就其它著多因素如何影响合金的流动性,进行探讨。
    0 @- E  T7 [: ]6 e
    ( P# T- ?8 s# R, I/ Y% n6 `3 _二:: 合金的主要成份和结晶类型对流动性的影响
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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
    % |" X$ g6 Y7 M. v0 n" t" X+ ]# a7 `5 H* n' \( C
    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.7 Q7 @( `; y# d8 Q: G8 Q
    8 ]9 H4 v/ T1 p. r4 W: Q' B
    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.
    8 Q) O5 I. w- a7 h; V, v( b  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
    . e: h! T8 i& E. h6 Q
    ; p' N, N0 W! a+ ]0 D: l在讨论之前,指出有三点以利于讨论和鉴别.
    - G2 Z! m( c( w( c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.8 \* L1 O& h5 i. z& K" N5 F7 t
    二;在上表二中,仅列出在同样温度下合金的流动性.8 u; r4 M" U* x
    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.- D- A8 T/ ~" Z/ {9 O- G
    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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    [LV.10]以坛为家III

     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 ( n: [4 A- r* J' B; G1 v/ y

    # y  Q! H1 D+ V6 ?% y  w8 E$ r5 Db表三
    截图00.jpg
    截图01.jpg

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