铝合金熔铸过程质量的控制

李会东

摘要：铝合金熔铸过程中常常存在很多的缺陷，这些缺陷也影响着铝合金最终的質量，所以铝合金的熔铸过程面临着巨大的挑战。提高熔铸质量是提高铝加工产品质量的前提条件。

关键词：铝合金；熔铸；质量；发展方向

前言

随着铝合金工业的快速发展，铝合金材料在生活中的应用越来越广泛，尤其是在航天、航空、军工材料、PS板基、铝箔等民用品的开发上，这些都为铝合金材料的应用开拓了更为广阔的市场。与此同时，也对铝合金材料的质量有了更高的标准与要求。

1.熔铸对铝合金质量的影响

提升铝加工产品的质量，必须从加工过程中的第一道工序——熔铸开始抓起。熔铸质量的好与坏，影响的不仅仅是下道工序的加工质量，更会影响产品的最终使用性能。除了保证化学成分、力学性能和尺寸精度外，不允许铸件有气孔、夹渣、晶粒粗大等缺陷。而铝合金的熔炼则是铸件生产过程中的一个很重要的工序，多年来的生产经验证明，熔炼工艺过程控制不严，铸件很容易产生针孔、氧化夹渣、疏松等缺陷，直接影响铸件质量。因此，要想获得优质铝合金铸件，必须严格控制熔炼工艺，包括熔体精炼时的温度、时间，对精炼气体流量的控制以及精炼剂的质量等方面。随着科技的发展进步，国内外铝合金新设备、新工艺、新方法不断出现，铝合金熔铸技术也随之不断提高。用先进的工艺技术和最低的成本生产出高质量的铸锭，并使之满足后续工序以及最终产品的需要，一直以来都是熔铸工序的追求，也是熔铸技术发展的方向。

2.熔炼及制造过程中的关键点

铝合金熔铸生产中，熔炼过程中必须加强精炼和搅拌的过程，铸造则主要控制铸造温度，铸造速度，以及冷却强度等等。

从熔体中去除气体、掺杂物以及有害元素，以此来获得质量上乘的金属液的工艺方法和操作过程称为净化，即精炼。铝合金熔体的精炼方法有很多种，主要有熔体过滤法、熔剂精炼法、真空法、浮游法和联合法。确保铝合金生产过程中的精炼度是最终获取优良铝合金的一大保障。

除了要提高熔体在制作过程中的精炼度，还要确保搅拌过程中铝合金的质量。在铝合金的熔炼过程中，在取样之前和调整化学成分之后，都应当及时进行搅拌，这样做是为了保证熔体的均匀，确保铝合金的最终质量，同时也为了使铝合金成分和熔体的温度大致相同。与此同时，为了防止氧化膜卷入熔体中，应当注意搅拌时的平稳性，不要产生太大的波浪。现在很多企业为了提高搅拌过程的可靠性，开始选择使用永磁搅拌机，永磁搅拌机不仅可以减少开启炉门的次数，提高保温效果，大大缩短熔铸时间，还能降低能源消耗。

为了确保铝合金铸造质量，必须努力控制好铝合金铸造过程中的关键点。温度是铝合金铸造过程中非常重要的因素，如果温度控制的不到位，铸造过程中很容易出现问题，比如铸棒不成形、表面粗糙、偏析层大等等。熔炼温度越高，合金化程度就越完全，但与此同时，熔体氧化吸气的倾向也就越大，铸锭形成粗大晶粒和裂纹的可能性就越大。

单位时间铸锭成型的长度称为铸造速度。铸造速度的快与慢对铸锭裂纹、铸锭表面质量、铸锭组织和性能有很大的影响。铸造速度的选择应根据所生产合金的特性和铸锭的截面尺寸来确定，一般而言，冷裂纹倾向性较大的合金及铸锭规格应提高铸造速度，热裂纹倾向性较大的合金及铸锭规格应减小铸造速度。

冷却强度也是铸造过程中的另一个关键点。水温的高低对于冷却强度具有不可替代的作用。就多数现状而言，一般情况下将水变冷的温度设置在20度。冷却强度越大，铸锭结晶速度越快，晶粒内的结构越细化；反之，冷却强度越小，铸锭液穴变浅，过渡带的尺寸也可能变小。提高冷却强度，可以使铝合金质量得到改善，减少或消除了铸锭中由于气体或杂质的进入而导致的疏松、气孔等缺陷，提高铸锭致密度，细化化合物的尺寸，减小区域偏差。

铸造过程中的三大铸造工艺参数控制是相辅相成的，为了提高个别性能一味地改变一个参数而不管其他参数，最终的结果只能是在提高个别性能的同时，铝合金的其他性能大大降低，甚至出现铸锭不合格的情况。

3.提高熔铸质量在技术上的发展方向

3.1优化熔铸设备。熔铸设备的好坏对产品的最终质量起着至关重要的作用，在这个提倡节能减排，绿色环保的时代，熔铸设备也应符合这一时代潮流，熔铸设备的发展应追求大型、节能、高效和自动化。

3.2提高配料精准度。用低成本生产高质量铸锭的基础之一就是正确的配料，所以提高配料的精准度也是十分重要的。熔体炉前取样进行分析，查看成分的合格率，以此来减少年熔铸生产的能耗、金属的损坏，以及减少生产成本。

3.3晶粒细化。众所周知，把晶粒细化剂加入到铝液中，可以很好地改善铸锭的组织结构，晶粒细化的方法有好几种，最广泛的二元合金和三元合金。国内一般在成份调整好之后才加入，而在国外，他们多数都是在熔铸之时就加入，这样做最终的细化效果会明显提高很多。。

3.4净化熔铸体。熔体净化可以分为炉内处理和在线净化两种方式。近几年来，铝合金制品对铸锭的质量要求逐步提高，在清洁程度上也相当关键，而熔体净化是提高铝熔体清洁度的主要方式。

3.5选择高含量、高实收率的金属添加剂。选对了添加剂，可以使熔铸过程更加高效，且质量更上乘。

3.6铸造技术。半连续铸造是世界上应用最普遍、历史最为悠久的铝合金铸造技术，致力于提高铸锭表面质量是各个铝加工企业和研究机构的一直以来的目标，提高铸造技术对于铝合金熔铸质量的提高非常关键。

4.结束语

多年来，通过我国各企业以及铝合金熔铸工程技术人员的不断努力与创新，使得铝合金熔铸技术取得了很大的突破性进展，对我国各种铝合金材料质量的提高起了非常重要的作用。21世纪是知识经济时代，面对激烈的竞争，我们必须积极迎接挑战，努力提升自身的技术水平，广泛吸取国内外的先进技术，紧跟世界先进水平，在挑战中寻找机遇。