铝合金铸造技术篇要点.pdfVIP

国兴金属制品有限公司教育训练教材 铝合金铸造技术篇 一、 前言： 铝合金为目前使用极为广泛的一种金属。在铸造上而言，不 论重力铸造，砂模铸造、压铸精密铸造┄等各种铸造方法均可见到大量的 铝合金铸件，由于这些方法铸造，其原因乃在于铝合金具有质量轻、机械 质 良、耐腐蚀、美观以及机械加工容易等 点。因而不仅大量使用于一 般生活用品，例如：运输工具、通信器材、运动器材料、家庭五金┄等商业 用途上，亦大量使用于航空太空载具及武器系统等军事装备。 铝合金铸造技术的发展时间，已有数十年历史，由于机械设计及 加工观念的改变与要求以及机械设计的日趋复杂，加上新的合金不断的 被发展出来，部份的铸造用铝合金机械强度甚至超过一些锻造用铝合金， 如 A201 、A206 等，因而铸造的重要性再度被肯定,在铸造一般生活用品时, 铝合金的铸造并非一困难工作，但要铸造高品质的铸件时，则铝合金的 铸造就非想象中的容易。 影响铸件品质的要素有八点，例如：铸造方案的设计，材料的选择 以及铝水的品质等，其中铝水的品质，则系熔炼的工作。 二、 熔炼设备 熔炉: 铝合金熔炼用的炉子，以热源区分，可分为两个主要的种类 ：燃料及 电力。 在使用燃料的熔炉中，则又分为油炉及瓦斯两种。 而电力炉则可区分为反应炉及电阻炉。 在选择炉子时，值得考虑的因素甚多，例如：熔解量的多寡；能源 的价格；原始设备的成本，安装的价格，设备维护的难易，厂房设施配合；以 及产品的种类。就一般铝合金铸造的：由于铝件的重量有限，为求操作上 的方便，以及成本的考虑，绝大部份均系采用坩锅炉（目前已大量改用连续 1 炉）。 以不同加热方式的炉子而言，使用油炉或气炉，或可降低成本。但 是，不论油炉或 电炉，均有机会增加铝水中的氢气量。一般而言，在使用 油炉时，所使用的燃油中带含有 10-20%的水气，对气炉而言，例如瓦斯不 包含空气之中，因温度而含的水分，而仅计算燃烧所产生水蒸气，至少在 消耗气体量的两倍以上。而不论使用燃油或瓦斯气体为热源时，燃烧后产 生的水气，必然是包围着熔解炉。因此，可想而知的是氢气的来源必然可 观。 三、 铝汤处理之目的： 在铝汤有由原材料在熔解过程中发生的氢气或氧化物等非金属介在 物之外，尚含钠碱性金属之不纯物，这些不纯物混入铸件时，不仅在铸件中 产生针孔，使展伸材发生起泡等表面缺陷而影响机械性，因此，铝汤处理 目的即把上述不纯物在熔汤的阶段就除去或降低不纯物含量到能接受的 范围内。 1、 氢气 熔汤中之氢气的主要来源分为附着于放入熔解的原材料之水分燃油、 气、燃烧气体中之水蒸气，铸材的水分等，和铝熔汤反应而进入铝汤中。 2、 氢在铝水中的溶解量 熔炼环境中的水蒸气，是铝水中氢气重要来源之一，根据计算在温度 25 度，相对湿度 80%时，每一立方公尺空气中，约含 18 的水蒸气，而水气 在铝中的反应式为：3H O+2Al=3H +Al O ，由反应中产生的氢则为气孔的 2 2 2 3 来源之一，而反应中产生的氧化铝则是渣的来源 ，二者均是铸件的缺陷，也 是熔炼时所不希望得到的东西。 3、 除气方法 在知道铝水中氢气的来源及其影响后，则熔炼时应尽量防止氢气的吸 收，但无论如何防止，铝水多少总会吸收一部份的气体，此时，除气的工作 即显出重要性。 2  通氮气 使用氮气除气的效果较氯气差，因为氮气除气的原理与其不同，氮 气的作用 为一种机械作用，利用产生的气泡，让铝中的氢，经扩散作用进 入气泡，而后被带出铝水，因此，在使用时，气泡甚多则除气效果较佳，而要 气泡量多则有赖于通气管之设计，通气管的材