演講人：日期:鋁鑄造加工工藝介紹CATALOGUE目錄01鋁鑄造概述02鑄造方法類型03材料準(zhǔn)備與處理04加工過程核心步驟05質(zhì)量控制與檢驗(yàn)06應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展01鋁鑄造概述定義與基本原理模具設(shè)計(jì)與填充理論采用流體力學(xué)原理優(yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免湍流或卷氣現(xiàn)象，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測金屬液填充路徑與凝固順序。03基于鋁的低密度、高導(dǎo)熱性及耐腐蝕性，鑄造過程中需精確調(diào)控溫度、壓力及模具材料，以確保鑄件內(nèi)部組織致密無缺陷。02物理與化學(xué)特性利用金屬熔融與成型過程鋁鑄造是將鋁合金加熱至熔融狀態(tài)后注入預(yù)先設(shè)計(jì)的模具中，通過冷卻凝固獲得所需形狀的工藝，其核心在于控制金屬流動(dòng)性與凝固收縮率。01工藝分類概述重力鑄造依賴金屬液自重填充模具，適用于結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋或殼體類產(chǎn)品，成本低但精度受限。壓力鑄造（壓鑄）通過高壓將鋁液高速壓入精密鋼模，適合大批量生產(chǎn)復(fù)雜薄壁件，如電子設(shè)備外殼，具有高效率和表面光潔度優(yōu)勢。低壓鑄造采用氣壓推動(dòng)金屬液自下而上平穩(wěn)充型，減少氧化夾渣風(fēng)險(xiǎn)，常用于汽車輪轂等要求力學(xué)性能的部件。消失模鑄造利用泡沫模型氣化形成型腔，可實(shí)現(xiàn)無拔模斜度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但后續(xù)處理工序較多，多用于原型開發(fā)或小批量生產(chǎn)。關(guān)鍵優(yōu)勢與應(yīng)用價(jià)值輕量化與強(qiáng)度平衡鋁合金鑄件在保持高比強(qiáng)度的同時(shí)顯著減輕重量，廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)件及新能源汽車電池托盤。復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成型通過鑄造工藝可直接生產(chǎn)帶內(nèi)部空腔或異形曲面的零件，減少后續(xù)機(jī)加工量，降低生產(chǎn)成本。耐腐蝕與導(dǎo)熱性能鑄鋁件表面可形成致密氧化膜，適用于化工設(shè)備或散熱器組件，兼具耐久性與熱管理需求。資源利用率高廢鋁回收重熔后仍可保持優(yōu)異性能，符合可持續(xù)發(fā)展要求，循環(huán)經(jīng)濟(jì)價(jià)值顯著。02鑄造方法類型砂型鑄造過程砂型制備選用合適的型砂（如硅砂、鋯砂等）與粘結(jié)劑（黏土、樹脂等）混合，通過造型機(jī)制成鑄型，確保砂型具有足夠的強(qiáng)度和透氣性以承受高溫金屬液沖擊。01澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道，控制金屬液流動(dòng)速度和方向，減少渦流和氧化夾雜，保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量。冷卻與落砂澆注后需根據(jù)鑄件材質(zhì)和厚度控制冷卻時(shí)間，避免過快冷卻導(dǎo)致應(yīng)力裂紋，隨后通過振動(dòng)落砂機(jī)分離鑄件與砂型。后處理工藝包括去除澆冒口、噴丸清理、熱處理（如退火消除內(nèi)應(yīng)力）及尺寸精度檢測等工序。020304高壓高速注射采用冷/熱室壓鑄機(jī)，在50-150MPa壓力下將熔融鋁液以10-50m/s速度注入鋼制模具，確保薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)的充型完整性。模具溫度控制保持模具在180-300℃恒溫狀態(tài)，通過冷卻水道調(diào)節(jié)溫度梯度，減少熱疲勞變形并延長模具壽命。合金成分優(yōu)化常用ADC12、A380等壓鑄鋁合金，需嚴(yán)格控制硅含量（9-12%）以平衡流動(dòng)性和機(jī)械性能。真空輔助技術(shù)應(yīng)用真空抽氣系統(tǒng)減少型腔內(nèi)氣體殘留，降低鑄件氣孔率，提升致密度和表面光潔度。壓鑄技術(shù)要點(diǎn)熔模鑄造流程蠟?zāi)Ｖ谱魇褂米⑸涑尚蜋C(jī)將低溫蠟料壓入金屬模具，制成精確的蠟?zāi)＝M件，經(jīng)手工組焊形成模組樹。多層型殼構(gòu)建交替浸涂硅溶膠粘結(jié)劑和鋯英粉/鋁礬土耐火材料，重復(fù)6-8次形成5-10mm厚型殼，每層需充分干燥硬化。脫蠟與焙燒將型殼置于高壓蒸汽釜或閃燒爐中去除蠟?zāi)?，隨后在900-1100℃高溫焙燒4-6小時(shí)使型殼完全燒結(jié)。澆注與清理采用重力或離心澆注熔融金屬，冷卻后通過振動(dòng)脫殼、切割、噴砂等工序獲得精密鑄件，尺寸公差可達(dá)CT4級(jí)。03材料準(zhǔn)備與處理鋁錠選擇標(biāo)準(zhǔn)純度等級(jí)要求根據(jù)鑄造產(chǎn)品的性能需求選擇不同純度等級(jí)的鋁錠，高純度鋁錠適用于對導(dǎo)電性、耐腐蝕性要求高的產(chǎn)品，工業(yè)級(jí)鋁錠則用于普通結(jié)構(gòu)件。雜質(zhì)含量限制嚴(yán)格控制鐵、硅、銅等雜質(zhì)元素的含量，避免因雜質(zhì)超標(biāo)導(dǎo)致鑄件力學(xué)性能下降或出現(xiàn)裂紋等缺陷。外觀與尺寸規(guī)范鋁錠表面應(yīng)無氧化皮、油污或夾渣，尺寸需符合熔煉爐投料要求，確保熔煉過程均勻受熱。合金成分控制要求鋁硅、鋁鎂等合金的主元素配比需精確到±0.1%，以保證鑄件的強(qiáng)度、延展性及耐熱性等核心性能。鍶、鈦等微量元素的添加需通過光譜分析實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止過量或不足影響晶粒細(xì)化效果。采用直讀光譜儀對熔體進(jìn)行多點(diǎn)采樣檢測，確保合金成分在熔池內(nèi)分布均勻，避免偏析現(xiàn)象。主元素配比精度微量元素添加標(biāo)準(zhǔn)成分均勻性檢測預(yù)處理工藝步驟鋁錠表面清洗通過噴砂或化學(xué)清洗去除鋁錠表面的氧化物和油污，減少熔煉過程中雜質(zhì)引入。預(yù)熱與干燥處理對大尺寸鋁錠進(jìn)行機(jī)械破碎和篩分，確保投料塊度均勻，提升熔煉效率及合金成分穩(wěn)定性。將鋁錠置于恒溫烘干爐中預(yù)熱至規(guī)定溫度，消除內(nèi)部水分并降低熔煉能耗。破碎與分級(jí)04加工過程核心步驟熔化與保溫技術(shù)采用電感應(yīng)熔爐或燃?xì)馊蹱t時(shí)，需精確控制熔煉溫度范圍，確保鋁液達(dá)到最佳流動(dòng)性且不發(fā)生氧化燒損，通常需配合熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測與自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。熔爐溫度控制根據(jù)產(chǎn)品性能要求，在熔煉過程中添加硅、鎂、銅等合金元素，通過光譜分析儀確保成分偏差不超過0.5%，并采用電磁攪拌技術(shù)實(shí)現(xiàn)均勻混合。合金成分調(diào)配使用旋轉(zhuǎn)除氣裝置通入氬氣或氮?dú)?，去除鋁液中氫氣和夾雜物，使含氫量降至0.1ml/100g以下，同時(shí)采用陶瓷過濾板進(jìn)行雙重過濾凈化。熔體凈化處理鋁液轉(zhuǎn)入保溫爐后需維持恒定溫度，采用雙層爐襯結(jié)構(gòu)減少熱損失，配合覆蓋劑防止氧化，保溫時(shí)間不超過工藝規(guī)定上限以避免晶粒粗化。保溫爐管理澆注操作規(guī)范澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階梯式或底注式澆道系統(tǒng)，保證鋁液平穩(wěn)充型，避免紊流導(dǎo)致卷氣，澆口截面積需通過流體模擬軟件優(yōu)化計(jì)算。02040301澆注速度調(diào)節(jié)通過傾轉(zhuǎn)式澆注機(jī)或定量澆包實(shí)現(xiàn)流速控制，復(fù)雜件采用慢-快-慢三段式澆注曲線，確保型腔充滿同時(shí)減少?zèng)_刷缺陷。澆注溫度控制采用紅外測溫儀監(jiān)控鋁液溫度，薄壁件澆注溫度比液相線高50-70℃，厚壁件則控制在30-50℃范圍，溫差波動(dòng)需小于±5℃。模具預(yù)處理澆注前對模具噴涂氮化硼基離型劑，預(yù)熱至150-200℃以消除水分，型腔表面粗糙度需保持在Ra3.2μm以下。對重要受力件采用水冷銅?；蚍謪^(qū)加熱裝置，建立單向溫度梯度，使晶粒沿主應(yīng)力方向定向生長，提升機(jī)械性能20%以上。定向凝固技術(shù)鑄件脫模后立即轉(zhuǎn)入時(shí)效爐進(jìn)行分級(jí)降溫，每小時(shí)降溫速度不超過30℃，必要時(shí)施加振動(dòng)應(yīng)力消除處理，使殘余應(yīng)力降至80MPa以下。應(yīng)力消除措施通過風(fēng)冷、霧冷或模溫機(jī)實(shí)現(xiàn)差異冷卻，薄壁區(qū)域采用強(qiáng)制冷卻防止熱裂，厚大部位實(shí)施緩冷避免縮松，冷卻速率偏差控制在15%以內(nèi)。冷卻速率調(diào)控010302凝固與冷卻管理使用金相顯微鏡和電子背散射衍射儀分析晶粒尺寸與取向，確保柱狀晶比例符合ASTME112標(biāo)準(zhǔn)，二次枝晶臂間距不大于50μm。微觀組織檢測0405質(zhì)量控制與檢驗(yàn)常見缺陷檢測方法X射線探傷檢測通過X射線穿透鋁鑄件，檢測內(nèi)部氣孔、縮松、夾雜等缺陷，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件的無損檢測。利用高頻聲波在鋁鑄件中的反射信號(hào)，識(shí)別內(nèi)部裂紋、分層等缺陷，尤其適用于厚壁鑄件的質(zhì)量評估。通過噴涂顯色劑或熒光滲透液，檢測鑄件表面微裂紋、冷隔等缺陷，操作簡便且成本較低。對鋁鑄件取樣并拋光腐蝕后，通過顯微鏡觀察晶粒結(jié)構(gòu)、相分布及夾雜物，評估材料內(nèi)部組織均勻性。超聲波探傷技術(shù)滲透檢測法金相顯微分析力學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)測定鋁鑄件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率，依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)（如ASTMB557）進(jìn)行試樣制備與試驗(yàn)。拉伸性能測試采用布氏硬度計(jì)或洛氏硬度計(jì)測量鑄件表面硬度，評估材料抗變形能力及熱處理效果。模擬循環(huán)載荷條件，評估鋁鑄件在長期使用中的耐久性，為設(shè)計(jì)壽命提供數(shù)據(jù)支持。硬度測試通過夏比沖擊試驗(yàn)機(jī)測試鑄件在動(dòng)態(tài)載荷下的斷裂韌性，分析其脆性傾向與能量吸收能力。沖擊韌性試驗(yàn)01020403疲勞性能測試?yán)酶咚購椡铔_擊鑄件表面，形成壓應(yīng)力層以提高抗疲勞性能，常用于航空鋁鑄件的后處理。噴丸強(qiáng)化處理表面處理與后加工通過電解氧化在鋁鑄件表面生成致密氧化膜，增強(qiáng)耐腐蝕性并改善外觀，可選著色處理。陽極氧化工藝采用CNC機(jī)床對鑄件進(jìn)行銑削、車削等加工，確保關(guān)鍵尺寸公差與裝配精度符合設(shè)計(jì)要求。精密機(jī)械加工在鋁鑄件表面沉積鎳磷合金層，提升耐磨性與導(dǎo)電性，適用于電子器件外殼等特殊應(yīng)用場景?；瘜W(xué)鍍鎳技術(shù)06應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展鋁鑄造廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體、輪轂等關(guān)鍵部件，具有輕量化、高強(qiáng)度和高耐腐蝕性的特點(diǎn)，顯著提升車輛性能。飛機(jī)起落架、渦輪葉片等精密部件采用鋁鑄造工藝，滿足極端環(huán)境下的力學(xué)性能和穩(wěn)定性要求。筆記本電腦、智能手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的外殼通過鋁壓鑄實(shí)現(xiàn)輕薄化設(shè)計(jì)，同時(shí)兼顧散熱和電磁屏蔽功能。泵體、閥門及液壓系統(tǒng)部件通過鋁鑄造實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成型，降低生產(chǎn)成本并提高耐用性。主要應(yīng)用產(chǎn)品示例汽車零部件航空航天結(jié)構(gòu)件電子設(shè)備外殼工業(yè)機(jī)械組件行業(yè)挑戰(zhàn)與解決方案鋁液凝固過程中易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷，通過優(yōu)化模具設(shè)計(jì)、采用真空壓鑄技術(shù)及控制冷卻速率可顯著改善成品率。氣孔與縮松缺陷不同批次鋁錠成分差異可能影響力學(xué)性能，需嚴(yán)格實(shí)施光譜分析及熔煉工藝標(biāo)準(zhǔn)化以保障一致性。材料性能波動(dòng)鋁鑄件易出現(xiàn)氧化和粗糙表面，需結(jié)合噴砂、陽極氧化或電鍍工藝提升外觀質(zhì)量與耐磨性。表面處理難度010302熔煉環(huán)節(jié)的能耗與排放問題可通過余熱回收、低氮燃燒技術(shù)及綠色熔劑替代方案實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。環(huán)保合規(guī)壓力04通過納米顆粒增強(qiáng)或稀土元素添加，研制兼具輕量