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深圳鋁合金鑄造(包括砂鑄、壓鑄、金屬型鑄造等)中,澆注溫度是核心工藝參數(shù)之一(通常需控制在 650-750℃,具體取決于合金類(lèi)型和鑄件結(jié)構(gòu))。若澆注溫度過(guò)低(低于工藝要求下限,如設(shè)計(jì) 700℃實(shí)際僅 620℃),會(huì)直接影響鋁液流動(dòng)性、填充能力及鑄件成型質(zhì)量,引發(fā)一系列缺陷,甚至導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。以下從填充性、凝固質(zhì)量、外觀及內(nèi)在性能四個(gè)維度詳細(xì)說(shuō)明影響,并附典型案例:
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一、直接影響:鋁液流動(dòng)性驟降,導(dǎo)致 “填充不良”
鋁合金熔融后的流動(dòng)性(液態(tài)金屬填充型腔的能力)與溫度正相關(guān) —— 溫度過(guò)低時(shí),鋁液粘度急劇升高(類(lèi)似 “蜂蜜遇冷變稠”),無(wú)法順暢填充型腔,具體表現(xiàn)為:
1. 澆不足(型腔未完全填滿(mǎn))
現(xiàn)象:鑄件局部缺失(如薄壁處、遠(yuǎn)離澆口的角落未成型),形成 “殘缺件”(如砂鑄鋁支架的支腳未填滿(mǎn),壓鑄殼體的邊緣缺角)。
原理:鋁液從澆口流入型腔時(shí),需克服型砂(砂鑄)或金屬型(金屬型鑄造)的阻力,低溫鋁液流動(dòng)距離短(如 700℃鋁液可流動(dòng) 50cm,620℃可能僅流動(dòng) 30cm),若鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜(如存在細(xì)長(zhǎng)通道、薄壁區(qū)域),低溫鋁液未到達(dá)型腔末端就已開(kāi)始凝固,導(dǎo)致填充中斷。
危害:直接導(dǎo)致鑄件報(bào)廢(無(wú)法通過(guò)后續(xù)加工彌補(bǔ)),尤其薄壁鑄件(壁厚≤3mm)對(duì)流動(dòng)性最敏感,澆不足概率極高。
2. 冷隔(鑄件表面或內(nèi)部的接合不良)
現(xiàn)象:鑄件表面出現(xiàn)明顯的 “接縫”(類(lèi)似兩個(gè)液體流未完全融合),接縫處易開(kāi)裂,力學(xué)性能極差(如砂鑄鋁閥體的法蘭面出現(xiàn)環(huán)形冷隔,受壓時(shí)易從接縫處斷裂)。
原理:低溫鋁液在型腔內(nèi)分流后(如通過(guò)多個(gè)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔),分流的鋁液前沿已冷卻降溫,匯合時(shí)無(wú)法完全熔合(高溫鋁液匯合時(shí)能重新熔為一體),形成冷隔。
危害:冷隔處是應(yīng)力集中點(diǎn),承受載荷時(shí)易斷裂;若用于密封件(如閥門(mén)),冷隔處易滲漏(無(wú)法通過(guò)浸滲修復(fù))。
二、凝固過(guò)程異常:導(dǎo)致鑄件 “組織疏松”,力學(xué)性能下降
鋁合金鑄件的力學(xué)性能(強(qiáng)度、硬度)取決于凝固后的晶粒結(jié)構(gòu) —— 低溫澆注會(huì)破壞正常凝固過(guò)程,導(dǎo)致組織缺陷:
1. 晶粒粗大,強(qiáng)度降低
原理:鋁液凝固時(shí),高溫鋁液冷卻速度慢,晶粒有足夠時(shí)間生長(zhǎng)(但可通過(guò)變質(zhì)劑細(xì)化);而低溫鋁液本身過(guò)冷度大(溫度低于凝固點(diǎn)較多),加上流動(dòng)中已降溫,凝固速度快,晶粒來(lái)不及細(xì)化就快速生長(zhǎng),形成粗大柱狀晶(正常為細(xì)小等軸晶)。
影響:抗拉強(qiáng)度下降 10%-20%(如 A356 合金正常澆注強(qiáng)度 200MPa,低溫澆注可能降至 160-180MPa),延伸率(塑性)下降更明顯(從 3% 降至 1%-2%),鑄件易脆斷。
2. 縮松增多,致密性差
現(xiàn)象:鑄件內(nèi)部(尤其厚大部位)出現(xiàn)更多微小孔洞(縮松),用 X 光檢測(cè)可見(jiàn)密集的小黑點(diǎn),打壓測(cè)試時(shí)易滲漏(如砂鑄鋁油缸,因縮松無(wú)法承受 1MPa 以上壓力)。
原理:正常澆注時(shí),高溫鋁液能通過(guò)冒口(補(bǔ)縮通道)持續(xù)向凝固區(qū)域補(bǔ)充鋁液(彌補(bǔ)收縮);低溫鋁液流動(dòng)性差,冒口中的鋁液難以流入鑄件厚大部位,導(dǎo)致收縮無(wú)法補(bǔ)償,形成縮松。
影響:縮松會(huì)降低鑄件的耐壓性、氣密性(無(wú)法用于液壓元件、密封容器);同時(shí),縮松處易儲(chǔ)存水分和雜質(zhì),加速鑄件腐蝕(尤其戶(hù)外使用場(chǎng)景)。
三、鑄件外觀與尺寸精度惡化
澆注溫度過(guò)低不僅影響內(nèi)在質(zhì)量,還會(huì)導(dǎo)致外觀缺陷和尺寸偏差,增加后續(xù)加工成本:
1. 表面粗糙,成型不良
現(xiàn)象:鑄件表面凹凸不平(砂鑄件表面可能粘砂 —— 型砂顆粒嵌入表面),無(wú)法直接使用(需額外打磨、拋光);鑄件輪廓不清晰(如花紋、文字標(biāo)識(shí)模糊)。
原理:低溫鋁液流動(dòng)性差,無(wú)法緊密貼合型腔表面(高溫鋁液能填滿(mǎn)型腔細(xì)節(jié)),型砂表面的微小凹凸會(huì)直接印在鑄件表面;若型砂強(qiáng)度不足,低溫鋁液流動(dòng)時(shí)易沖刷砂粒,導(dǎo)致砂粒嵌入鑄件表面(粘砂)。
影響:增加后處理工序(打磨成本增加);若為外觀件(如裝飾鑄件),直接因表面缺陷報(bào)廢。
2. 尺寸偏差增大
原理:低溫鋁液凝固收縮率不穩(wěn)定(高溫鋁液收縮均勻,可通過(guò)模樣預(yù)留收縮量補(bǔ)償),加上填充不良導(dǎo)致的局部凝固速度差異,鑄件冷卻后易產(chǎn)生不規(guī)則變形(如砂鑄鋁支架的平面度超差,無(wú)法裝配)。
影響:尺寸公差超出設(shè)計(jì)要求(如設(shè)計(jì)公差 ±0.5mm,實(shí)際偏差 ±1mm 以上),需通過(guò)機(jī)加工修正(但加工量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致壁厚不均,進(jìn)一步影響性能)。
四、對(duì)模具 / 砂型的間接損害(增加生產(chǎn)成本)
澆注溫度過(guò)低雖不會(huì)直接損壞模具,但會(huì)通過(guò) “填充不良→反復(fù)試澆” 間接增加模具損耗:
砂鑄:低溫鋁液填充不良時(shí),需清理型腔殘留鋁液(凝固后形成 “澆余”),清理過(guò)程易損壞砂型型腔(如刮砂、掉砂),需重新修補(bǔ)砂型(增加工時(shí)和型砂消耗)。
金屬型鑄造 / 壓鑄:低溫鋁液凝固后與金屬型(模具)的粘結(jié)力增大(高溫鋁液有潤(rùn)滑作用),脫模時(shí)易拉傷模具表面(尤其型腔復(fù)雜部位),縮短模具壽命(模具維修成本高)。