铝合金熔铸加工技术原理
铝合金铸造技术篇要点
铝合金铸造技术篇要点铝合金铸造技术，这可是个相当有趣且实用的领域呢！咱先来说说铝合金铸造的基本原理。
简单来讲，就是把铝合金加热融化成液态，然后倒入模具里，等它冷却凝固，就变成了咱们想要的形状。
这过程听起来好像挺简单，但实际操作可大有讲究。
就拿我曾经参观过的一家铝合金铸造厂来说吧。
当时我走进车间，一股热浪扑面而来，巨大的熔炉里，铝合金正在欢快地翻滚着，呈现出一种亮闪闪的橙色。
工人们穿着厚厚的防护服，全神贯注地盯着熔炉的温度和铝液的状态。
模具的准备也是关键一环。
模具的设计得精准无误，尺寸、形状、结构，一个小差错都可能导致整个铸件的失败。
而且模具的材质也有讲究，得能经受住高温的考验，还得保证铸件容易脱模。
铸造过程中的温度控制那可是重中之重。
温度太高，铝合金容易氧化，产生杂质；温度太低，流动性不好，铸件容易出现缺陷。
有一次，我看到一个新手工人没控制好温度，结果出来的铸件表面坑坑洼洼的，这可让师傅们头疼了好一阵。
还有啊，铝合金的成分也会影响铸造的效果。
不同的合金元素添加比例，会让铝合金的性能大不相同。
比如说，加一些镁能增加强度，加一些硅能提高流动性。
另外，铸造后的处理也不能马虎。
铸件得经过打磨、抛光、热处理等一系列工序，才能达到最终的质量要求。
总之，铝合金铸造技术可真是个精细活，每个环节都得小心翼翼，就像一场精心编排的舞蹈，任何一个舞步出错都可能影响整个演出的效果。
希望通过我这一番不太专业但还算真诚的分享，能让您对铝合金铸造技术有个初步的了解。
这技术啊，还得靠不断地实践和摸索，才能真正掌握其中的奥秘！。
《铝合金熔铸加工技术原理》（四）
《铝合金熔铸加工技术原理》（四）四、锭坯铸造生产工艺介绍铸锭就是将经检验合格的铝熔体在690℃～ 720℃时（根据合金品种而定），通过转注工具，浇注到带有水冷却设施的结晶器（模具）中，使熔体在重力下充型、冷却、凝固成具有铸模型腔状铝锭坯的工艺过程，传统的铸造工艺为立式直接水冷半连续铸锭（Vertical.Direet.Chill.Casting），简称DC法（由法国人发明）。
沿用至今，已成为铝、铜、镁、锌合金铸坯广泛使用的方法。
近年来铝合金铸锭生产出现了许多新的铸造工艺如：热顶铸造、水平连铸、倾斜式、Hazelett连铸法等以及附加电磁、振动、压力设备的铸造新方法。
但这些方法除Hazelett连铸法外，也只是在DC法上的改进。
1、 DC法工艺介绍DC法属半连续铸造范畴，但半连续与连续铸造二者并无本质上的区别。
在铝加工行业中，除1xxx系合金外，其它系铝合金锭坯生产极少用连续铸造方法。
本节对DC法进行介绍1.1 DC铸锭的工艺流程以铸造大板坯为例，铸造过程在半连续铸造机上进行：→接静置工序→炉前测氢→测温调温→开炉口放流→铝熔体过滤→二次除氢（氮、氩）→控制浇温→在线加入晶粒细化剂→铝液入结晶器→铸造开始→控制冷却水强度→液面及浇速控制→铸造过程中→铸造结束→停车停水吊铸锭→铸锭质量检验→锯切头尾→均热处理→合格铸坯→→→转压力加工工序1.2 工艺特点：1.2.1.由于浇注速度和冷却速度可调、可控，允许用较低的铸造温度，供流平稳且铝液流柱短，液流的冲击作用小，无飞溅，混入气体及夹杂少，铸锭表面质量好，成材率高。
1.2.2.由于结晶器和二次冷却水的强烈冷却作用，可以获得较高的铸造速度和结晶速度，铸锭结晶组织较匀细、致密度高，气孔、夹杂、疏松等缺陷少，铝液有高的收得率、铸锭成品率高、力学性能较好。
1.2.3.生产过程机械化程度高，工人劳动强度较小，生产率高。
1.2.4.工艺条件要求严格，技术性强，熟练掌握难度大。
铝合金熔铸加工技术原理
铝合金熔铸加工技术原理铝合金熔铸加工技术原理作者：王大伟 **铝业集团公司一、铝合金熔炼方法熔铸生产是铝及合金产品生产中最重要的工序过程，实现由固态向液态再向固态的转变，以及合金元素溶解于铝中的合金化过程，其基本作用是能量和物质的转移。
同时，熔体也与周围介质之间发生一系列的物理化学变化，使熔体净化或产生污染，并由液态加工成可供压力加工的铸坯。
因此，熔铸生产关系到后续加工全过程的成败。
1、熔炼工艺过程本过程包括二部分：铝合金的熔炼和锭坯铸造熔炼过程包括：备料（熔化炉中）→配料计算→金属熔化过程控制（温控合金加入）合金熔化→电磁搅拌→导入保温炉→加入镁锭→除氢→除渣精炼→扒渣覆盖→静置（15～30分）→熔体成分检查化验→调整合金成分→调整温度→合格的铝合金熔体→浇注准备；2、铸造过程→接静置工序→炉前测氢→测温调温→开炉口放流→铝熔体过滤→二次除氢（氮+氩）→控制浇温→铝液入结晶器→铸造开始→控制冷却水强度→液面及浇速控制→铸造结束→停车停水吊铸锭→铸锭质量检验→锯切头尾→均热处理→合格铸坯→→转压力加工工序。
小节：熔铸过程若对工艺控制不好，所产生的冶金缺陷如：结晶弱面、成分偏析、粗大晶粒、氧化物及金属化合物夹杂、气孔、疏松等，将会给后续工序带来不可逆转的严重后果和影响。
这种影响也称为冶金遗传性影响。
因此，必须用严格的工艺技术条件来保证，防止熔炼废品和能量损失的产生。
二、铝合金熔炼工艺的特点熔炼过程中最重要的环节就是对铝合金化及合金成分、杂质的控制。
与钢铁冶炼不同的是整个冶炼为物理冶金过程，是金属的重熔和形态的改变的过程。
但由于在加热时受诸多因素的影响，也会产生微小的化学变化。
熔炼生产工艺的基本任务就是要获得合金成分均匀、含气含渣（杂）少、合金成分达标的铝合金熔体。
确保下一步铸造工艺的顺畅实施，最终生产出组织性能、表面质量和尺寸都符合工艺要求的合格铸坯。
对一般合金；含氢量<0.13ml/100g、特殊合金；含氢量<0.1ml/100g。
铝合金熔炼与铸造 (2)
铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。
铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。
2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。
铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。
铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。
2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。
其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。
电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。
感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。
电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。
2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。
将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。
，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。
2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。
•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。
•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。
•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。
3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。
铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。
3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。
压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术一、引言铝合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域广泛应用。
铝合金的制备过程中，熔炼与铸造技术起到关键作用，本文将对铝合金熔炼与铸造技术进行详细探讨。
二、铝合金熔炼技术2.1 熔炼原料准备熔炼铝合金的原料主要包括铝、合金元素和辅助材料。
铝采用高纯度的铝锭，合金元素可以通过添加铝合金粉末或其他化合物来实现。
辅助材料包括熔剂、脱气剂等。
这些原料的准备对于保证铝合金的成分和质量非常重要。
2.2 熔炼设备和工艺熔炼铝合金的常用设备有电阻加热炉、感应加热炉和气体燃烧炉等。
其中，感应加热炉在铝合金熔炼中应用最广泛，具有加热速度快、能耗低和温度控制准确等优点。
熔炼工艺包括预热、熔化、调温和净化等步骤，其中净化技术对于铝合金的纯净度和性能起到重要作用。
2.3 熔炼过程控制与优化熔炼过程中，熔体温度、保温时间、搅拌方式等因素对铝合金的成分和组织结构有重要影响。
熔炼过程需要进行温度控制、气氛控制和搅拌控制等，以确保铝合金的成分均匀、杂质含量低。
三、铝合金铸造技术3.1 铸造方法铝合金的常用铸造方法包括压铸、重力铸造、低压铸造和砂型铸造等。
压铸是最常用的铸造方法，适用于生产复杂形状和尺寸精度要求高的铝合金件。
重力铸造适用于大型铝合金零部件的生产，低压铸造适用于长条状和壳状铝合金件的生产，砂型铸造适用于非常大型和特殊形状的铝合金件的生产。
3.2 铝合金铸造过程铝合金的铸造过程主要包括熔炼、准备模具、浇注、冷却和后处理等步骤。
熔炼过程中，需要根据具体合金配方和要求，控制熔体温度、浇注温度和浇注速度等参数。
准备模具是确保铸造件尺寸和表面质量的重要环节。
浇注过程需要保证熔体充分填充模腔，并避免气孔和缺陷的产生。
冷却过程中需控制冷却速率，以避免铝合金件出现应力和变形。
3.3 铝合金铸造工艺改进为了提高铝合金铸造件的质量和效率，可以采取一些工艺改进措施。
铝合金铸造工艺
和应用
铝02合金铸造工艺的分类及
特点
重力铸造工艺及特点
重力铸造工艺是将熔融铝倒入模具中，依靠重力作 用使铝液充满模具并凝固成型的一种工艺
• 重力铸造工艺简单、投资成本低，适 用于中小型铸件的生产 • 重力铸造工艺对模具的要求较低，模 具使用寿命较长
学性能
• 挤压铸造工艺适用于对力学性能要求 较高的铸件生产，如汽车制造领域的零 部件 • 挤压铸造工艺对模具和挤压设备的要 求较高，投资成本较大
铝03合金铸造工艺的主要原
材料与辅助材料
铝合金铸造原料的选择及特点
铝合金铸造原料主要包括铝合金锭、合金元素、精炼剂等
• 铝合金锭是铝合金铸造的主要原料，根据不同的性能要求，可以选择不同的铝合 金牌号 • 合金元素用于调整铝合金的成分，改善其性能，如镁、硅、铜等 • 精炼剂用于改善铝合金熔炼过程中的气体含量和杂质含量，提高铸件的质量
铝合金铸造模具的设计需要考虑铸件的形状、尺寸、壁厚等因素
• 模具设计应满足铸件的成型要求，保证铸件的尺寸精度和表面质量 • 模具设计应考虑铸造过程中的温度、压力、时间等参数，确保铸件的质量
铝合金铸造工具的种类及用途
铝合金铸造工具主要包括铸造工具、测量工具、清理工具等
• 铸造工具用于成型铝合金铸件，如压铸工具、重力铸造工具、低压铸造工具等 • 测量工具用于检测铸件的尺寸、形状、质量等，如卡尺、千分尺、投影仪等 • 清理工具用于清理铸件表面的杂质、氧化皮等，如砂轮机、抛光机、喷砂机等
其他铝合金铸造工艺及特点
真空铸造工艺：在真空条件下进行铸造，可以降低 熔融铝中的气体含量，提高铸件的质量
• 真空铸造工艺适用于对气密性要求较 高的铸件生产，如航空航天领域的零部 件 • 真空铸造工艺对设备要求较高，投资 成本较大
铝合金及型材的生产原理熔炼
熔炼熔炼和铸造生产是铝及铝合金加工工艺中的组成部分，其主要目的是：配制合金；通过适当的工艺措施（如精练和过滤）提高金属净度；铸造成型。
它不仅提供符合加工要求的优质铸锭，而且铸锭质量在很大程度上影响压力加工过程和制品的质量，熔炼过程中的吸气和夹杂物会在铸锭中造成疏松、气孔、夹渣等冶金缺陷。
为此必须采取相应的净化处理措施予以防止和清除。
烘炉操作：新修、大修后的熔炼炉，其自然干燥时间在夏季不应小于半个月，在冬季不应小于一个月，中修后的炉子，其自然干燥时间不应小于一个星期。
烘炉的目的是：使炉体各部分内外层均匀缓慢地升温，避免炉衬受急冷急热而开裂。
同时，更充分地排除砌体中的水分，防止熔炼时金属吸气和氧化。
注：1.大修后，自然干燥时间少于半个月时，夏季应延长低温（200℃）烘炉时间24h，冬季延长36h。
2.停炉在5昼夜以内及5-10昼夜时，关上炉门用微火苗分别烘烤8h和12h后，将炉温升至900℃即可装炉。
3.停炉在10-15昼夜及小修后，先敞开炉门用木柴烘烤4h，再关上炉门用轻微火苗烘烤12h,然后将炉温升至900℃,即可装炉。
一、烧损合金在熔炼过程中由于氧化反应，挥发，以及与炉墙，精练剂等作用而造成的不可回收的金属损失称为烧损，总烧损率一般为2.5-5.0%之间。
二、熔炼温度过低的熔炼温度在生产实践中没有实际意义，在生产中既要防止熔体过热（使金属与炉气、炉衬等相互作用），又要缩短熔炼时间。
过热不仅容易大量吸收气体，而且易使在凝固后铸锭的晶粒组织粗大，增加铸锭裂纹的倾向性，影响合金性能。
半熔融的温度下，合金易吸气（铝液溶解的气体中80-90%是氢气）。
氢与铝不起化学反应，而是以原子状态存在于晶体点阵的间隙内，形成间隙式固溶体。
熔炼铝及铝合金时，应该选择微氧化性气氛：还原性气氛对铝合金并不是还原性的，CO 可使铝继续氧化，H 2及碳氢化合物还可与铝反应产生大量原子氢进入溶体；还原性气氛燃烧不完全，温度低；微氧化性气氛能使熔体表面生成一层氧化膜，使氧化过程变得非常缓慢。
第28次课-铸造铝合金熔炼原理讲解学习
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响
针孔：分布在整个铸件截面上，因铝液中的气体、夹杂含
量高、精炼效果差、铸件凝固速度低而引起。
点状针孔：呈圆点状轮廓清晰且互不相连，易和缩孔、缩松相区别。由 铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于结晶温度范围小、补缩能力良 好的铸件中。
为消除铝铸件中的气孔，应遵循“除杂为主，除气为辅”、 “除杂是除气的基础”的原则。
Al+O2=Al2O3(γ)---致密氧化膜 > 900 ℃ : Al2O3(γ)→ Al2O3(α)—疏松膜
γ-Al2O3 具有两面性：①和铝液接触的一面是致密的，可阻碍铝液的氧 化和吸气；②和炉气接触的那面却是粗糙、疏松的，其表面小孔吸附 着水汽和氢，搅动铝液时， γ-Al2O3将水汽和氢带入铝液，铝液氧化 生成夹杂物、吸入氢气。
氧化铝的形态、性能及对吸氢的影响（续）
η-Al2O3 、γ-Al2O3 在600-700 ℃范围内吸附水汽和氢的能力 最强，因此，铝液中的氢有两种形式：溶解氢和吸附在氧化 夹杂缝隙中的氢，前者约占90％以上，后者约占10％以下。 故铝液中的氧化夹杂越多，则含氢量也越高。
铝液中卷入Al2O3 夹杂，既增加了含氢量，吸附H2的Al2O3又 是温度下降时气泡形核的基底，容易在铸件中形成气孔。
网状针孔：呈密集相连成网状，伴有少数较大的孔洞。结晶温度范围宽 的合金，铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及发达的枝晶间隙中， 此时结晶骨架已形成，补缩通道被堵，便在晶界上及枝晶间隙中形成网 状针孔。它会割裂合金基体，危害性比前者大。
混合型针孔：由点状针孔和网状针孔混杂在一起，常见于结构复杂、壁 厚不均匀的铸件中。
铝-水气反应（续）
在含硅、铜、锌等元素的铝合金，能较显著地阻缓铝 －水蒸气反应。含镁、钠等元素较多的铝合金，常使 铝－水气反应激烈进行。
铝合金铸造
铝合金铸造的基本原理
铝合金铸造的基本原理
• 熔炼：将铝合金原料加热至熔化状态，形成铝合金液 • 浇注：将铝合金液倒入模具中，使其充满整个模具 • 凝固：通过冷却使铝合金液在模具中凝固成型，形成铸件
铝合金铸造过程中的关键因素
• 合金成分：影响铸件的性能和组织结构 • 铸造温度：影响铝合金液的流动性和充型能力 • 冷却速度：影响铸件的组织结构和性能
铝合金铸造设备的维护与保养
铝合金铸造设备的维护
• 定期检查：定期对铸造设备进行检查，确保正常运行 • 清洁保养：定期对铸造设备进行清洁保养，防止杂质污染 • 润滑保养：定期对铸造设备进行润滑保养，保证设备运行顺畅 • 故障排除：及时发现并排除铸造设备的故障，避免影响生产
铝合金铸造设备的保养
• 定期更换易损件：定期更换铸造设备中的易损件，保证设备正常运行 • 设备调试：根据生产需求，对铸造设备进行调试，确保生产质量 • 设备升级：根据生产需求，对铸造设备进行升级，提高生产效率 • 安全操作：遵守安全操作规程，确保铸造设备的安全运行
• 高纯度铝合金：研究高纯度铝合金，提高铸件性能 • 复合铝合金：研究复合铝合金，提高铸件的综合性能 • 新型铝合金：开发新型铝合金，满足特殊领域的需求 • 环保型铝合金：研究环保型铝合金，降低对环境的影响
铝合金铸造行业的创新与突破
铝合金铸造行业的创新
• 材料创新：研究新型铝合金材料，提高铸件性能 • 工艺创新：研究新型铸造工艺，提高铸件质量和生产效率 • 产品创新：开发新型铝合金铸件，满足市场需求 • 管理创新：优化企业管理，提高铝合金铸造行业的管理水平
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铝合金铸造行业的发展
铝合金熔炼与铸造
铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料，具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性，因此在许多行业中得到了广泛的应用。
铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。
本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。
一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点，使其融化成液态，以便进行后续的铸造工艺。
铝的熔点较低，约为660°C，因此相对较容易熔化。
而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质，例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。
1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种：批量熔炼和连续熔炼。
批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内，通过加热熔化成液态，并进行充分混合。
这种方法适用于小规模生产，常用的炉型有电阻炉和燃气炉。
而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部，通过炉内的加热和熔化过程，使得底部的液态铝合金不断流出。
这种方法适用于大规模生产，常用的炉型有回转炉和隧道炉。
1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中，需要注意以下几个方面。
首先，炉内的温度需要控制在适当的范围内，以避免过度燃烧或者过度冷却。
其次，需要保持良好的熔炼环境，防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。
最后，在加入其他合金元素时，需要根据配比和工艺要求进行准确的添加，以保证最终铝合金的性能。
二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。
铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求，确定合适的铸造方法和材料，以及适当的铸型结构。
常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。
其中砂型是最常用的铸造方法，可以应用于各种形状和尺寸的产品。
2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。
传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中，并通过自然冷却形成最终产品。
这种方法适用于小批量生产，但精度和表面光滑度相对较低。
压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中，通过压力传递和快速冷却，实现快速成型。
铝制品熔铸工艺
铝制品熔铸工艺铝制品熔铸工艺是一种常见的金属加工方法，其在现代工业生产中具有广泛的应用。
通过铝制品熔铸工艺，可以生产出各种形状和尺寸的铝制品，包括铝合金零件、铝合金铸件等。
本文将就铝制品熔铸工艺的原理、流程和应用进行介绍。
铝制品熔铸工艺的原理是利用高温将铝材料熔化，然后将熔化的铝液注入模具中，经过冷却凝固后得到所需的铝制品。
熔铸工艺主要包括准备工作、熔炼、浇注、凝固等步骤。
在准备工作中，需要准备好原料铝材料、熔炼设备、模具等工具和设备。
熔炼阶段是将铝材料加热至其熔化温度，形成铝液。
浇注阶段是将熔化的铝液注入模具中，使其填充模腔。
凝固阶段是待铝液冷却凝固后，取出铝制品，进行后续处理。
铝制品熔铸工艺具有许多优点。
首先，铝是一种轻质金属，具有优良的导热性和导电性，因此铝制品熔铸工艺制造的产品具有良好的热传导性和导电性。
其次，铝具有良好的可塑性和耐腐蚀性，可以制造出各种复杂形状和精密尺寸的铝制品。
此外，铝材料价格相对较低，生产成本较低，是一种经济实用的金属材料。
铝制品熔铸工艺在各个领域都有广泛的应用。
在汽车制造领域，铝合金零件可以减轻汽车自重，提高汽车的燃油经济性和安全性。
在航空航天领域，铝合金铸件具有优良的强度和耐高温性能，被广泛应用于飞机发动机、航空航天器件等领域。
在电子电器领域，铝合金外壳具有良好的散热性能和电磁屏蔽性能，被广泛应用于电脑、手机、家电等产品中。
总的来说，铝制品熔铸工艺是一种重要的金属加工方法，具有广泛的应用前景。
通过不断的技术改进和工艺优化，铝制品熔铸工艺将在未来的工业生产中发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出积极贡献。
希望本文能够对读者对铝制品熔铸工艺有所了解，进一步推动该领域的发展与应用。
铝合金熔炼与铸造简介课件
目录
• 铝合金熔炼基础 • 铝合金熔炼工艺 • 铝合金铸造技术 • 铝合金的应用 • 铝合金熔炼与铸造的挑战与未来发展
01
铝合金熔炼基础
铝合金的特性
01
02
03
物理特性
铝合金具有优良的导电性 、导热性和耐腐蚀性。
化学特性
铝合金易于氧化形成致密 的氧化膜，具有良好的耐 腐蚀性。
熔炼设备
常用的熔炼设备有坩埚炉 、电炉、感应炉等。
熔炼工艺参数
包括熔炼温度、熔炼时间 、熔炼气氛等，这些参数 对铝合金的性能和成分有 重要影响。
02
铝合金熔炼工艺
熔炼前的准备
原材料选择
配料计算
选择高质量的原材料，如铝锭、合金 元素和添加剂，以确保熔炼出的铝合 金具有所需的性能。
根据产品要求，计算所需的原材料配 比，以获得所需的化学成分和性能。
理。
热处理
根据需要，对铸件进行 热处理以提高其机械性
能。
铸造后处理
清理
去除铸件表面的毛刺、飞边等杂质，确保表 面质量。
质量检测
对铸件进行质量检测，确保其符合相关标准 和客户要求。
机械加工
对铸件进行机械加工，以满足其使用要求。
包装运输
对铸件进行包装，并选择合适的运输方式将 其送达目的地。
04
铝合金的应用
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模具准备
设计和制作铸造模具，确保其 结构合理、尺寸精确。
设备检查
对熔炼炉、浇注机等设备进行 检查和调试，确保其正常运转
。
工艺准备
制定合理的铸造工艺流程，明 确各环节的技术要求和操作规
范。
铸造过程
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术铝合金熔炼与铸造技术是一种重要的金属加工技术，其主要应用于制造航空、汽车、机械等领域的高强度、轻量化零部件。
在这个过程中，铝合金材料经过熔炼和铸造，最终形成所需的零部件。
首先，铝合金熔炼技术是将原材料加入到熔炉中进行融化，并根据需要添加其他元素进行调节。
这些原材料通常包括铝锭和其他的合金元素，如硅、镁、钠等。
其中，硅可以提高铝合金的强度和耐蚀性；镁可以提高铝合金的塑性和韧性；钠可以改善铝合金的流动性。
其次，在完成了铝合金材料的熔化之后，就需要进行铸造。
这个过程包括模具设计、浇注、凝固和冷却等步骤。
在模具设计阶段，需要考虑到所需零部件的形状和尺寸，并选择适当的模具材料。
在浇注阶段，需要将已经融化好的铝合金液体倒入到模具中，并保持一定的浇注速度和压力。
在凝固和冷却阶段，需要等待铝合金材料逐渐凝固和冷却，并将其从模具中取出。
铝合金熔炼与铸造技术的优点在于可以生产高强度、轻量化的零部件。
此外，这种技术还可以实现大批量生产，提高生产效率。
然而，也存在一些缺点。
例如，在铸造过程中容易出现气孔、疏松和裂纹等缺陷，这些缺陷会影响零部件的质量和性能。
为了克服这些缺点，可以采用先进的铸造技术。
例如，在浇注过程中使用真空或惰性气体可以减少氧化反应和气孔的形成；使用高温高压水下注模技术可以提高零部件的密度和耐蚀性；使用快速凝固技术可以制备出具有均匀组织和细小晶粒的铝合金材料。
总之，铝合金熔炼与铸造技术是一种重要的金属加工技术，其应用范围广泛，并且不断发展创新。
通过不断改进和优化这种技术，可以生产出更加高质量的铝合金零部件，满足不同领域的需求。
《铝合金熔铸加工技术原理》（六）熔炼设备
《铝合金熔铸加工技术原理》（六）熔炼设备六、铝合金熔炼设备及特点1、铝合金熔炼特点在铝合金的熔炼过程中必须有足够的温度和热量以保证金属及合金元素的充分熔化和溶解。
温度越高、熔化速度越快。
同时，金属与炉气、炉衬之间的相互作用时间也短。
因此，在操作时要求尽量高温快速熔化。
快速熔化可缩短熔化时间、在提高生产率、保证熔体质量上都是有利的。
但是，另一方面，高温容易产生铝熔体过热，特别是火焰反射炉，火焰直接接触炉料，很强的热气流作用于熔融或半熔融状态金属上，最容易造成气体的侵入。
同时，温度越高，金属与炉气或炉衬反应进行的越快，越完全，造成金属过多的损失和熔体质量的降低。
所以，要求炉温应根据熔炼过程的不同阶段进行控制，通常，在炉料熔化阶段，采用较高的温度使炉料快速熔化，在铝合金大部熔化后降低炉温，保持稳定，以利于精炼、搅拌、扒渣等各项工艺的操作。
在有条件的情况下，应将铝合金熔化、保温静置工序分开，分别设置熔化系统，和保温系统，专业术语称为“熔炼1+ 1”。
也有把熔炼、保温工序合在一起，在同一台熔化炉中进行操作。
采用这种操作方法的炉子我们称为“熔保炉”。
在实际生产中，熔炼温度的选择，理论上是根据不同合金的熔点温度来确定。
纯金属只有一个熔点、而铝合金的熔化是一个温度区间，多数合金熔点温度范围是相当大的，在这个区间里金属处于半固体、半液体的半熔融状态。
此时，长时间暴露于强热的炉气或火焰下，最容易吸收气体。
熔炼温度一般选择高于液相线温度50～60℃为熔化温度，多数铝合金的熔炼温度在720～750℃。
常用铝合金熔化温度区间参看表（22）保温炉的操作：在金属全部熔化后就应当及时地进行搅拌，搅拌的目的是；使熔体内的合金成分和温度均匀分布，有助于铝合金加速熔化。
现在人工有条件的情况下，应将铝合金熔化、保温静置工序分开，分别设置熔化系统和保温系统，组成一条完整的生产线，称为“熔炼1+1”。
熔炼工艺对熔铝炉有如下要求；2.1.对熔化炉要求熔化速度快，生产率高，减少对金属熔体的损失和污染。
《铝合金熔铸加工技术原理》（三）
《铝合金熔铸加工技术原理》（三）三、添加类元素在铝合金中的作用为了改善铝合金的缺陷、增加使用范围和用途、降低生产成本及生产工艺难度，其有效的办法是在铝合金中添加微量有益元素。
本节介绍常用添加元素的作用和作用机理。
1、铁（Fe）的作用铁的熔点为 1538℃、密度7.86、有同素异构转变，原子半径分别是α=1.241、β=1.289、δ=1.27、铁在铝中的最大溶解度为0.052%、室温时为0.003%、快速结晶时为0.2%、与铝可形成脆性化合物FeAl3。
铁元素在铝合金中起着双重作用，在2xxx系部分牌号合金中起合金元素的作用，例如：在2A21、2A49、2A70、2B70、2A80、2A90、2618等合金中起着提高耐热性和耐磨性的作用，在3A21合金中起细化再结晶晶粒的作用，铁作为合金元素在铝中的加入量在0.2～1.6%之间。
在其它系列合金中，铁元素均作为有害杂质被加以控制，铁在铝合金中的主要有害作用是与铝、锰、铬等元素形成脆性化合物，降低铝合金的塑性、热处理强化效果、降低合金的抗蚀性以及表面处理质量、降低铝合金作为导电材料时的导电率。
另外，铁还降低锰在铝中的溶解度，消解锰在铝中的作用。
2、镍（Ni）的作用镍的熔点1455℃、密度8.9、面心立方晶格、原子半径1.246Аo，在铝中的最大溶解度为0.05%，室温下0.001%。
镍在铝中的作用与铁相似，与铝形成脆性化合物NiAl3，只有2xxx系部分合金和4032作为合金元素加入，用来增加合金的耐热性。
加入量根据牌号不同而变化，一般为0.10%～0.20%。
3、铬（Cr）的作用铬的熔点为1857±20℃、密度7.2、体心立方晶格，原子半径是α=1.249Аo、是硬度最高的金属、在铝中的最大溶解度为0.85%，室温下为0.003%。
除1xxx系、2xxx系大部合金外，铬作为有益合金元素在其它系铝合金中广泛使用。
铬的加入量为0.01～0.25%，铬与铝可生成5种化合物，（即：Al7Cr、Al11Cr2、Al9Cr4、Al8Cr5、AlCr2））。
铝熔铸加工技术原理之二
铝熔铸加工技术原理之二铝熔铸加工技术原理之二作者：__铝业集团王大伟（接上篇） 4、铸造前的检化验铝合金熔体在毛坯浇注前要进行检化验检测主要的检测有三项。
一是合金成分的化验、二是合金熔体含氢量的检测、三是炉温的测量、熔化完成后炉温一般控制在760℃～780℃.若合金成分有偏差则采用加中间合金的方法或用纯铝液冲兑。
若合金熔体含氢量超标则需要采用精炼和除气工艺对铝熔体进行处理。
精炼和除气的目的是除去熔体中的夹杂物和氢气处理的方法有很多种。
有化学法和物理法可以在熔铝炉内操作、也可用在线处理设备在炉外操作。
用于精炼的介质称为熔剂。
详细的工艺和原理在介绍熔炼设备时讲述。
5、氢气的来源及炉料要求铝中气体吸收量与温度的关系（表21）温度/℃ 300 500 600 660 700 800 900 1000 溶解量㎝3/100 .克固态 0.001 0.011 0.024 0.034 ————————液态—————— 0.65 0.86 1.56 2.41 3.9 注：关于氢在铝合金中的存在及扩散机理我们在后续讲述。
①炉气中燃料燃烧产生的水蒸气分解②潮湿的自然环境和大气中水蒸气的分压分压越高熔铝炉内含氢量越大。
③油脂的分解由工具、原料带入炉中。
④铝液中氧化物及吸氢元素的吸附作用。
⑤对铝熔炼炉炉衬耐火材料有严格要求；铝比较活泼在高温熔炼中易于与炉衬及耐火材料发生化学反应： 3SiO2﹢4Al——2AI2O3﹢3Si 3FeO﹢2Al——AI2O3﹢3Fe 尤其是含镁铝合金与炉衬耐火材料发生化学反应更激烈因此熔炼铝合金时不能用含硅、高铁耐火材料如碳化硅、氮化硅及其它硅、镁质耐火材料。
只能用含高氧化铝耐火材料。
未完待续。
铝合金熔铸加工技术原理之三
铝合金熔铸加工技术原理之三铝合金熔铸加工技术原理之三作者王大伟__铝业集团公司（接上篇）三、主合金元素在铝合金熔炼中的作用和机理在铝合金中主合金元素是合金强化的主体它们在铝中的表现不尽相同于是有了铝合金的分类和牌号。
现将它们在铝合金中的作用进行介绍。
1、锰（Mn）的作用大多数铝合金中都含有锰自然状态的锰为灰红色金属纯电解锰为片状密度7.20、熔点1244±3℃、晶相结构为体心立方或四方、有同素异构转变锰有三种形态、原子半径各为α=1.24Ao、γ=1.366Ao、δ=1.334A o（1Ao=0.1nm）。
在3_______x系合金中锰是主要合金元素。
在共晶温度685℃时锰在铝中的最大溶解度为1.82%、室温时为0.06%。
锰在铝合金中存在的形式：一是熔于固溶体二是形成化合物MnAL６。
由于MnAL6的电极电位与铝基体电位相当因此合金有很好的耐蚀性该系与部分AL-Mg系合金一起称为防锈铝。
合金强度随溶解度增加而增加但一般用量不超过１.６％。
当锰含量为0.8%时合金的延伸率达到最大值使合金具有优良的深冲性和变薄拉伸性能。
如3004、3105罐料合金在包装领域中大量使用．3_______x系合金也是世界上使用量最大的合金品种。
锰可以提高合金的再结晶温度产生挤压效应。
在3系合金中铁和硅是主要杂质铁、硅元素的含量对合金的相成分和显微组织有很大影响。
当铝合金中铁和锰同时存在时互相有影响易生成铝铁锰粗大化合物（MnFe）AL6恶化材料性能。
因此在铝合金中当铁为合金元素时不应加锰。
3_______x系铝锰合金易产生偏析组织材料加热退火后容易产生粗大组织。
严重影响合金性能故铝锰合金一般不进行用来提高合金强度的热处理。
实际生成中应注意对铁杂质的控制。
另外铝锰合金在锭坯的半连续铸造时冷却水的冷却速度不宜过大以防止产生成分偏析。
2、镁（Mg）的作用镁是5_______x系合金的主要元素镁是银白色金属、有__、密度1.74、原子半径1.60Аo（铝的原子半径为1.431?）、熔点648.8℃、沸点1107℃、密排六方结构。
《铝合金熔铸加工技术原理》（七）熔炼器具
《铝合金熔铸加工技术原理》（七）熔炼器具七、铝合金熔炼常用操作器具在熔铸过程中，除使用一些大型高价值的工器具如：结晶器、引锭头、测温仪、测位仪等，还需要一些小型低值易耗的工器具，给予简单介绍。
1、铝液流槽1.1.普通流槽：铝液流槽是液体铝输送的工具，将熔化好的铝液由保温炉口用流槽输送至结晶器分流盘内，为了防止铝液温降过多，敞口流槽输送距离≯ 10m、保温式流槽上部带有耐火材料的上盖，每米降温<1℃、敞开式流槽每米降温1～3℃。
流槽截面为U型或矩形、外部由8～10mm钢板制成外壳，焊接有固定耐火材料的锚钉，内部由高铝耐火材料打结而成。
过流铝液截面积视熔化炉容量而定。
耐火材料厚度30～50mm，也有用烧结好的U型耐火材料砖铺砌而成，为了移动方便，流槽的长度一般不超过2.0m/支，两端安装有带孔U型法兰，便于多个流槽相互连接。
连接时，衬垫硬质硅酸铝板用螺栓拧紧。
流槽在使用前，需要上涂料、并进行烘烤，去除潮气，烘烤温度不低于150℃。
使用完毕后清净槽内的铝渣及杂物。
1.2.带有液位控制器的流槽：在铝液分流盘前端的主流槽上，安装有激光测位仪；其输出信号反馈给保温炉升降系统，可控制铝液输出量的大小给分流盘及结晶器，从而实现了铝液浇注过程的自动控制。
由于该系统操作方便，节省人力、铸造质量好，近年来已在多家企业使用（如兰州铝业、青海铝业等）。
图（11）普通预制流槽图11图12带液位计的铝液流槽污染，金属收得率提高0.2%，降低熔炼成本。
技术参数详见表（24）2、SNIF熔体净化法SNIF（SpinningNozzleInertgasFloatation）称为旋转喷嘴惰性气体浮选法，由美国联合碳化物公司研制，该为密封双室，双石墨转子（每室各一），没有过滤装置。
主要作用是除去熔体中的氢和碱土金属。
使用气体熔剂98%～95%Ar+2%～5%Cl2,石墨转子寿命3个月、内衬寿命6个月。
3、ALPUR熔体净化法ALPUR（Aluminiun）法是法国普基工业公司专利产品，开始在法国皮斯涅公司应用，也是利用石墨旋转喷嘴产生微小气泡净化原理。
铸造铝合金熔炼原理
σM-I－铝液与Al2O3夹杂物之间的表面自由能； σM-G－铝液与气泡之间的表面自由能。
通氮精炼（续）
➢ 根据热力学第二定律，系统表面能降低的方向，即为过程自动进行的
方向。故Al2O3夹杂物自动吸附在氮气泡上应满足
F F2 F1 0
即
S GI (S M I S M G ) 0
在 通 常 大 气 （ 湿 度 较 大 ） 中 铝 的 熔 炼 温 度 下 γ-Al2O3 膜 常 会 含 12﹪H2O和H2，熔炼时若氧化皮被搅入铝液，即起Al- H2O反应。
合金元素对铝的氧化有一定的影响，在这类合金中加入少量的铍 （0.03-0.07%Be）后，使氧化膜致密，故能提高其抗氧化性。
Al+O2=Al2O3(γ)---致密氧化膜 > 900 ℃ : Al2O3(γ)→ Al2O3(α)—疏松膜
γ-Al2O3 具有两面性：①和铝液接触的一面是致密的，可阻碍铝液的氧 化和吸气；②和炉气接触的那面却是粗糙、疏松的，其表面小孔吸附 着水汽和氢，搅动铝液时， γ-Al2O3将水汽和氢带入铝液，铝液氧化 生成夹杂物、吸入氢气。
铝液的粘度一般较小，故以降低精炼温度为宜。
ห้องสมุดไป่ตู้
气泡除夹杂的原理
气泡在铝液中与固体夹杂相遇时会发生能量变化； 根据热力学第二定律，系统自发变化的条件时能量必须 降低；
由于夹杂被气泡自动吸附满足的自由能变化量△F﹤0；
所以铝液中的Al2O3夹杂能自动吸附在气泡上，而被带 出液面。
铝液精炼工艺
吸附精炼
氧化物夹渣
在熔铸过程中，如将表面氧化膜或空气搅入铝液，或将 吸附的H2O带入铝液，均将在其中产生γ－Al2O3夹杂物， 悬浮在铝液中，而在浇注的铸件中形成氧化夹杂物。
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铝合金熔铸加工技术原理
作者：王大伟 **铝业集团公司
一、铝合金熔炼方法
熔铸生产是铝及合金产品生产中最重要的工序过程，实现由固态向液态再向固态的转变，以及合金元素溶解于铝中的合金化过程，其基本作用是能量和物质的转移。
同时，熔体也与周围介质之间发生一系列的物理化学变化，使熔体净化或产生污染，并由液态加工成可供压力加工的铸坯。
因此，熔铸生产关系到后续加工全过程的成败。
1、熔炼工艺过程
本过程包括二部分：铝合金的熔炼和锭坯铸造
熔炼过程包括：备料（熔化炉中）→配料计算→金属熔化过程控制（温控合金加入）合金熔化→电磁搅拌→导入保温炉→加入镁锭→除氢→除渣精炼→扒渣覆盖→静置（15～30分）→熔体成分检查化验→调整合金成分→调整温度→合格的铝合金熔体→浇注准备；
2、铸造过程
→接静置工序→炉前测氢→测温调温→开炉口放流→铝熔体过滤→二次除氢（氮+氩）→控制浇温→铝液入结晶器→铸造开始→控制冷却水强度→液面及浇速控制→铸造结束→停车停水吊铸锭→铸锭质量检验→锯切头尾→均热处理→合格铸坯→→转压力加工工序。
小节：熔铸过程若对工艺控制不好，所产生的冶金缺陷如：结晶弱面、成分偏析、粗大晶粒、氧化物及金属化合物夹杂、气孔、疏松等，将会给后续工序带来不可逆转的严重后果和影响。
这种影响也称为冶金遗传性影响。
因此，必须用严格的工艺技术条件来保证，防止熔炼废品和能量损失的产生。
二、铝合金熔炼工艺的特点
熔炼过程中最重要的环节就是对铝合金化及合金成分、杂质的控制。
与钢铁冶炼不同的是整个冶炼为物理冶金过程，是金属的重熔和形态的改变的过程。
但由于在加热时受诸多因素的影响，也会产生微小的化学变化。
熔炼生产工艺的基本任务就是要获得合金成分均匀、含气含渣（杂）少、合金成分达标的铝合金熔体。
确保下一步铸造工艺的顺畅实施，最终生产出组织性能、表面质量和尺寸都符合工艺要求的合格铸坯。
对一般合金；含氢量<0.13ml/100g、特殊合金；含氢量<0.1ml/100g。
适合的熔炼温度；熔炼时炉料的温度应<800℃。
熔体浇注的温度；在液相线以上50～110℃，一般为720℃。
下面就铝熔炼过程的特点进行介绍
1、铝合金熔炼能量消耗大
铝合金熔炼能量消耗多，难以达到理想热效率。
铝在熔炼时消耗热量多。
虽然铝的熔点低，但是熔化潜热大（394KJ/Kg），比热容大（固态1.139kJ、液态1.046kJ），黑度小，仅为铜、铁的25%，对热的反射强。
比其它金属熔化时消耗热量多。
铁、铜、铝热特性比较参看表（20）
在实际生产中每熔化1吨铝，在反射炉中需要天然气60～65标米/T。
电阻炉中需要电力700KWh、工频感应炉需要500～600KWh。
熔炼铝合金时对炉气的要求是，微氧化性或中性气氛。
炉子温升不能过快，连续生产时炉内最好留存15～20%铝液。
由于各种因素影响，在熔炼铝合金时，即使连续生产，每炉所消耗的能量也不尽相同，吨铝能耗约50～70×104千卡/t。
对熔铝炉而言，普通热传导炉有效传热只有28%、对流传热炉只有46.7%。
目前,最好的熔铝炉，据厂家介绍也只有55%
的热效率，难以达到理想热效率。
铁、铜、铝热特性比较表（20）
金属
密度
g/㎝3
比热容
KJ/(kg℃)
熔点
℃
熔化潜热
KJ/kg
加热到熔点所需热量KJ/kg
熔点﹢100℃热量KJ/kg
黑
度
铁
固相
液相
7.36 6.9
0.691 0.867
1536
272
1319
1470
0.8 铜
固相液相
8.62 8.36
0.481 0.544
1083
214
724
779
0.8 铝
固相液相
2.70 2.38
1.139 1.047
660
394
1122
1227
0.2
2、铝金属性质活泼、易氧化、烧损
铝对氧有很大的亲和力，氧化反应方程式：
4AI﹢3O2＝2AI2O3
生成Al2O3膜浮在熔体表面，形成的Al2O3膜虽然有保护作用，但一旦被破坏，膜进入熔体，就很难除去。
因为，Al2O3在此条件下，不能被还原。
它的密度与熔体相近，悬浮在熔体中，不易清除，如溶在熔体中进入铸锭里，则会给下一步加工带来严重的影响，是造成产品报废的原因之一。
如产生铝箔针孔，Al2O3硬度很高，易损伤轧辊或模具表面。
在实际生产中采用陶瓷过滤板过滤的方法进行清除。
另外，Al2O3 杂质是炉中各种气体的载体，它的存在会使铝熔体大量吸氢。
同时，由于金属的氧化和蒸发造成了铝的烧损。
在火焰反射炉中熔炼铝合金烧损为1.0～3.0%、在电阻炉为0.5～1.0%、工频炉为0.3～0.8%。
铝合金的烧损除氧化外还和熔炼温度有关，在常压下，炉温越高，铝蒸气压越高，蒸发烧损越大。
例如：铝在660℃熔点时的蒸气压为1.2×10-3毫米汞柱、在1000℃时蒸气压为1.0×10-2毫米汞柱。
当加入的合金元素含有金属镁时，控制熔炼温度则显得更为重要。
因为镁的蒸气压更低，在1110℃时则达到760毫米汞柱（1个大气压）。
所以炉温过高时，不但造成铝还造成合金元素的损失，使合金成分不足而产生废品。
在铝合金熔炼时除个别情况外，炉温一般控制在800℃以下，防止铝熔体过热而产生不良影响。
因此，如何减少和防止铝及合金元素的氧化和蒸发也是铝合金熔炼加工过程中一个重要的控制环节。
3、易吸气（氢）、熔体易受污染
铝合金的吸气能力强。
由于是常压开放式熔炼，熔体含气量多少，受工厂自然环境影响较大。
在南方潮湿地区空气湿度大、熔体含氢量多。
含气量多少还与熔炼温度有关，与熔炼温度成正比。
尤其是当熔炼温度在800℃以上时吸气现象更为严重，在铝合金中主要进入熔体的气体是氢气。
这与铝的特性有关。
在铝中的气体90%是氢，因此说，铝合金的除气过程就是除氢过程。
铝在固、液态时氢的溶解度参看表（20），特别是在有水蒸汽或还原性气氛的炉气中，吸氢现象更为严重。
氢在铝合金铸锭中吸入的绝对量并不大，但是造成铸锭结晶时的气孔和疏松倾向严重。
因此，在熔铸操作中，减少吸气（氢）也是最重要的工艺环节。