A356鑄造鋁合金生產(chǎn)工藝流程
 
目錄
第一章  概述
第一節(jié)  鋁合金的定義、性質(zhì)和用途
第二節(jié)  鋁合金的分類及表示方法
第三節(jié)  A356合金的成分、組織和性能
第四節(jié)  A356合金的生產(chǎn)設(shè)備

第二章  A356合金的生產(chǎn)工藝
第一節(jié)  A356合金的生產(chǎn)工藝流程第二節(jié)熔煉
（1）  鋁熔體的特點(diǎn)
（2）  鋁熔體的精煉與凈化
（3）  熔煉工藝參數(shù)對(duì)鑄錠質(zhì)量的影響
第三節(jié)  鑄造
（1）  鑄造方法的分類
（2）  鑄造原理
（3）  鑄造工藝參數(shù)對(duì)鑄錠質(zhì)量的影響
第四節(jié)  熔鑄工藝
（1）  配料工藝
（2）  熔煉工藝
（3）  鑄造工藝
（4）  取樣工藝
第三章  A356合金常見缺陷及預(yù)防措施
第一節(jié)  化學(xué)成分
第二節(jié)  外觀質(zhì)量
第三節(jié)  低倍針孔度
（1）  針孔的定義與分類
（2）  針孔形成的原因
（3）  形成氣孔的H2來(lái)源
（4）  預(yù)防針孔形成的工藝措施
 
第一章  概述
 
第一節(jié)  鋁合金的定義、性質(zhì)和用途
所謂鋁合金就是在工業(yè)純鋁中加入適量的其他元素，使鋁的本質(zhì)得到該善，以滿足工業(yè)上和人們生活中的各種需要。由于其比重小，比強(qiáng)度高，具有良好的綜合性能，因此，被廣泛用于航空工業(yè)、汽車制造業(yè)、動(dòng)力儀表、工具及民用器皿制造等方面。
第二節(jié)  鋁合金的分類及表示方法
鋁合金可分為兩大類：變形鋁合金和鑄造鋁合金，變形鋁合金要先鑄成錠，用于壓延或拉伸，如：管、棒和板等；鑄造鋁合金，用于鑄造固定鑄件，如：活塞、汽缸和支架等。
變形鋁合金牌號(hào)的表示方法大致有兩種：
1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
用第一個(gè)字母L表示工業(yè)純鋁或鋁合金，（取鋁的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母）。
第二個(gè)字母表示鋁合金類別，下面幾個(gè)字母分別表示：
G——工業(yè)高純鋁  F——防銹鋁合金  Y——硬鋁合金
C——超硬鋁合金  D——鍛造鋁合金  T——特殊鋁合金
字母后面的數(shù)字表示該類合金的序號(hào)。如LF3表示3號(hào)防銹鋁合金；LD2表示2號(hào)鍛造鋁合金；LY12表示12號(hào)硬鋁合金；LC4表示4號(hào)超硬鋁合金；LT21表示21號(hào)特殊鋁合金。
2、引用美國(guó)四位數(shù)鋁合金牌號(hào)表示方法，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第一位數(shù)字表示鋁合金系列，如：
1XXX 表示純鋁
2XXX 表示AL－Cu系合金
3XXX 表示AL－Mn系合金
4XXX 表示AL－Si系合金
5XXX 表示AL－Mg系合金
6XXX 表示AL－Mg－Si系合金
7XXX 表示AL－Zn系合金
8XXX 表示AL和其它元素的合金
9XXX 表示尚未使用的系列
最后兩位數(shù)字表示某種具體的鋁合金或鋁的純度，第二位數(shù)字表示對(duì)原來(lái)的合金或雜質(zhì)范圍的修改。
鑄造鋁合金牌號(hào)的表示方法：
1、部頒標(biāo)準(zhǔn)
AL－Si ZLD101－111  AL－Cu ZLD202－203
AL－Mg ZLD302     AL－Zn ZLD401
2、A356.2是等效采用美國(guó)ASTMB179－96標(biāo)準(zhǔn)中合金錠牌號(hào)
A356.2等同于ZL101A  其中A表示優(yōu)質(zhì)合金錠
3、數(shù)字式系統(tǒng)牌號(hào)表示方法
3ｘｘC.ｘ　表示鋁硅（加鎂）鑄造鋁合金
 
其中：
３　表示合金組別
01  表示順序號(hào)
C   表示標(biāo)識(shí)代號(hào)
.1  表示由于雜質(zhì)含量的改進(jìn)或優(yōu)質(zhì)合金的同一組別的不同合金
第三節(jié)  A356合金的成分、組織和性能
A356合金的化學(xué)成分如下：

A356合金具有良好的鑄造性能和抗蝕性能，采用加鍶變質(zhì)后鑄態(tài)強(qiáng)度可達(dá)到150Mpa以上，硬度HB50以上，延伸率在5%以上。主要用來(lái)制作汽車輪轂；同時(shí)，本產(chǎn)品還廣泛應(yīng)用于電器、建筑、航空航天、交通運(yùn)輸及生活用品、包裝材料等行業(yè)。
A356合金中各種化學(xué)元素及其作用
Si  使鋁的流動(dòng)性增加，改善鑄造性能，降低熔體的熔點(diǎn)。
Mg  生成Mg₂Si能大大提高抗拉和屈服強(qiáng)度。
Fe  生成AL₉Fe₂Si₂惡化機(jī)械性能。
Sr  提高鑄件的強(qiáng)度和硬度，破壞氧化膜。
Ti  調(diào)整欽含量，細(xì)化晶粒起異質(zhì)晶核的作用。
第四節(jié)  A356合金的生產(chǎn)設(shè)備
熔煉爐  熔化、精煉、保溫、配料、熔化少量次品。
靜置爐  精煉、保溫、靜置、成分調(diào)整。
電磁挽拌器  減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證爐內(nèi)熔體的均勻性，有效防止偏析。
連續(xù)鑄造生產(chǎn)線  用于生產(chǎn)普通鋁錠或鋁合金錠。
橋式起重機(jī)  用來(lái)吊運(yùn)抬包和其它重物。
過(guò)濾箱  過(guò)濾凈化鋁液。
精煉罐  用來(lái)裝精煉劑精煉用。

第二章  A356的生產(chǎn)工藝
 
第一節(jié)  A356合金的生產(chǎn)工藝流程
烤硅（回爐料）－原鋁－除渣－細(xì)化－加鎂－一次
精煉－攪拌－扒渣－爐前分析－成分調(diào)整－靜置－二次
精煉（變質(zhì)）－攪拌－扒渣－覆蓋－二次靜置－過(guò)濾－鑄造（取樣）－堆垛－打捆－驗(yàn)斤－入庫(kù)
第二節(jié)  熔煉
熔煉是為了獲得溫度、化學(xué)成分和純凈度都符合要求，以便鑄成不同形狀和尺寸的鑄錠熔體。鋁合金的熔煉是鋁合金加工過(guò)程的首道工序，也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。要生產(chǎn)具有一定的物理、化學(xué)和機(jī)械性能的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，除需先進(jìn)的加工工藝外，首先必須提高鋁合金熔體與鑄錠的冶金質(zhì)量，如嚴(yán)格保證合金的化學(xué)成分、減少氣體和非金屬夾雜、獲得均一細(xì)小的等軸晶粒以及其它缺陷的消除等，這些冶金質(zhì)量的控制完全取決于合金的熔煉工藝。因?yàn)槿蹮捁に嚨牟划?dāng)往往產(chǎn)生后序加工工藝所無(wú)法消除的缺陷，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)材料的組織性能要求越來(lái)越苛刻，這對(duì)熔煉工藝提出了更高的要求。如杲?jīng)]有先進(jìn)科學(xué)的熔煉工藝，就不可能生產(chǎn)出高質(zhì)量的合金材料。
用原鋁直接配制A356.2鋁合金，避免了二次重熔燒損，有利于節(jié)能減排。
招炫體的特點(diǎn)：
電解鋁液的基本特性：（1）溫度高（2）夾雜多（3）氣體含量高，主要是H和少量的CO、C02、和N2，H的含量在金屬中隨著溫度的升高而增大。精煉凈化的目的就是清除或盡量降低這些夾雜和氣體，提高金屬的凈化程度。精煉包括除氣和除法兩方面。
鋁液凈化的方法常用的有熔劑凈化法和氣體凈化法兩種。
鋁熔體的精煉和凈化
鋁合金炫煉過(guò)程中，除極易與氧生成AU03外，同時(shí)也極易吸收氣體【丨丨】，而且AL203含量越高，【H】的含量也越高。
1）氮?dú)饩珶挿ǎǚ謮翰蠲摎庠恚?/span>
利用氣體分壓對(duì)其溶解度影響的原理，控制體系中氫的分壓，造成熔體中的氣體與外界的氣體存在很大的分壓差，這樣就產(chǎn)生較大的脫氣驅(qū)動(dòng)力，使氛很快排除。
2） 熔劑增煉法
熔劑增煉法的除渣作用主要是通過(guò)與熔體的氧化膜
及其它非金屬夾雜物發(fā)生吸附、溶解和化學(xué)作用而實(shí)現(xiàn)的。
①吸附作用：當(dāng)熔劑進(jìn)入鋁液后便熔化，熔融狀態(tài)下的熔劑與夾雜物接觸時(shí)，在它們的接觸面上，降低表面能并產(chǎn)生潤(rùn)濕與吸附。夾雜物進(jìn)入熔劑后便較處理前有更大的上升（或下沉）能力，從而將夾雜物從熔體中分離出來(lái)。
一般是采用與夾雜物界面上的表面張力減小的NaCl+KCl混合物作熔劑。
②溶解作用：熔劑中加入氯鹽（冰晶石Na3ALF6），使熔劑具有溶解雜質(zhì)物，特別是氧化鋁的作用。
③化學(xué)作用：通常是用氯化鹽作熔劑，這些熔劑加入熔體后與鋁發(fā)生下列置換反在：
3MeCl+Al－AlCh+3Me
生成的A1C13沸點(diǎn)是178－183°C，在炫體中呈蒸汽狀態(tài)，溢出時(shí)將按精性氣體原理與炫體作用而除氣，被置換出來(lái)的元素將進(jìn)入合金中；如該合金不含此元素時(shí)，將成為雜質(zhì)？但有些被置換出來(lái)的元素對(duì)合金起細(xì)化晶粒作用，如TiAU等。
精煉原理
特效精煉劑是以三元熔劑為基本加入冰晶石等活性吸附劑和六氯乙烷等造氣劑組成的。生產(chǎn)上采用電磁攪拌技術(shù)，用氮?dú)鉃檩d體，熱會(huì)使熔體中的很多可作為晶核的小質(zhì)點(diǎn)熔化，因而容易產(chǎn)生粗大晶粒組織，增加鑄錠裂紋的傾向性。
靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)促使熔體含氣量增加，并降低爐子生產(chǎn)率；當(dāng)靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)再次進(jìn)行精煉。
第三節(jié)鑄造
鑄造方法的分類將熔融的金屬或合金澆入一定形狀和尺寸的鑄模內(nèi)，冷卻以獲得鑄健的方法，稱為鑄造。
鑄造方法大致分為平模鑄造和豎井鑄造兩大類，其機(jī)械性能檢測(cè)結(jié)果如下：
產(chǎn)品類別 低倍針孔度 抗拉強(qiáng)度 硬度 延伸率
豎井生產(chǎn)A356 1級(jí) 228.8Mpa 67.9HB 13.2%
平模鑄造A356 1級(jí) 158.7Mpa 51.3IIB 6.6%
 

第四節(jié)熔鑄工藝
 
鑄造原理
凝固是金屬?gòu)囊簯B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，在一般情況下，固態(tài)金屬是晶體（原子在三維空間作有規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物質(zhì)稱為晶體），所以金屬的凝固過(guò)程，通常也叫結(jié)晶過(guò)程。金屬結(jié)晶時(shí)，不斷在液體中形成一些微小的晶體，它們能成為核心逐漸長(zhǎng)大，這種作為結(jié)晶核心的微小晶體，稱為晶核。結(jié)晶就是不斷形成晶核和晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程。晶核越多，晶核長(zhǎng)大越慢，則凝固后的晶體越小，反之晶粒粗大。生產(chǎn)中加入一些變質(zhì)劑（如Al－Ti中間合金）就是增加晶核數(shù)，從而使鑄錠組織細(xì)密。
用連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋁合金鑄錠時(shí)，鑄錠的結(jié)晶過(guò)程是從鑄健表面向中心，由底部向上部逐漸擴(kuò)展的。金屬溫度降至其熔點(diǎn)以下（即金屬在過(guò)冷狀態(tài)下），才具有結(jié)晶的動(dòng)力，因此，鑄造時(shí)必須進(jìn)行冷卻。
鑄造工藝參數(shù)對(duì)鑄健質(zhì)量的影響
鑄造工藝參數(shù)主要有鑄造溫度、鑄造速度、冷卻強(qiáng)度，其次是液位高度、鑄造開始與結(jié)束條件等。
1） 鑄造溫度
鑄造溫度通常是指液體金屬?gòu)谋貭t通過(guò)轉(zhuǎn)注工具注入分流盤的過(guò)程中有良好流動(dòng)性所需要的溫度。鑄造溫度低，煉體粘度增大，液體在在凝固時(shí)氣體來(lái)不及上浮逸出液面，造成氣孔、疏松，還可能產(chǎn)生夾渣及冷隔等鑄疑質(zhì)量缺陷；鑄造溫度最高不宜超過(guò)熔煉溫度；提高鑄造溫度，使液穴變深通常使裂紋廢品增多?？茖W(xué)規(guī)范鑄造溫度應(yīng)指注入分配器內(nèi)的液體溫度一般情況下鑄造溫度比合金的實(shí)際結(jié)晶溫度高50UC~7（TCa
2） 鑄造速度
連續(xù)鑄造時(shí)，單位時(shí)間鑄錠成形的長(zhǎng)度稱為鑄造速度。鑄造速度的快與慢對(duì)鑄錠裂紋、鑄錠表面質(zhì)量、鑄錠組織和性能有很大影響，在保證鑄疑質(zhì)量的前提下，應(yīng)采用最高的鑄造速度。一般規(guī)律是冷裂紋傾向性較大的合金及鑄錠規(guī)格，應(yīng)提高鑄造速度；而熱裂紋傾向較小的合金及鑄錠規(guī)格，則應(yīng)降低鑄造速度。鑄造速度加快，鑄錠的組織和成分的不均勻性及疏松程度增加，使其機(jī)械性能有所下降。
3）冷卻強(qiáng)度
冷卻強(qiáng)度也稱為冷卻速度。冷卻強(qiáng)度不但對(duì)鑄捷的裂紋有影響，而且對(duì)鑄錠的組織影響更大、隨著冷卻強(qiáng)度的增大，鑄健結(jié)晶速度提高，晶內(nèi)結(jié)構(gòu)更加細(xì)化；隨著冷卻強(qiáng)度增大，鑄健液穴變淺。過(guò)渡帶尺寸縮小.使金屬補(bǔ)縮條件得到改善，減少或消除了鑄錠中的疏松、氣孔等缺陷.鑄捷致密度提高。另外還可以細(xì)化一次品化合物的尺寸，減小區(qū)域偏析的程度。冷卻強(qiáng)度對(duì)冷卻水溫度的要求是不可忽視的，通常情況下，冷卻水溫設(shè)定在20度，但是由于地區(qū)氣候條件。供水設(shè)施條件及廠房溫度等不同導(dǎo)致變化較大，因而出現(xiàn)地區(qū)性或季節(jié)性鑄健質(zhì)量缺陷。鑄錠的機(jī)械性能一般隨冷卻加快而提高，這是冷卻速度加快使形核率增加的緣故。
借助于噴粉機(jī)，將特效精煉劑以霧狀噴入鋁熔體，除保持熔劑良好的潤(rùn)濕性，吸附能力，還在氮?dú)馀葜車纬梢粚尤蹌┠?，改善氮?dú)獾娜庑ЧＭ瑫r(shí)氮?dú)馀輰⒈然钚匀蹌┐等肴鄢氐撞?，?dāng)其從底部向上浮起的過(guò)程中和氧化物夾雜懸浮體充分接觸，可吸附造渣，又可化合造渣，其中的六氯乙烷在熔體中毫無(wú)浪費(fèi)地起反應(yīng)，充分發(fā)揮氯氣的優(yōu)良除氣效果。整個(gè)精煉程序形成一個(gè)三重精煉的優(yōu)良精煉過(guò)程。
精煉方法
將所需的精煉劑加入精煉罐內(nèi)蓋好，打開精煉罐開關(guān)，通氮?dú)?，待精煉鐵管內(nèi)有精煉劑噴出時(shí)，即可將之插入爐內(nèi)，并在爐內(nèi)各處緩慢移動(dòng)2－3次，罐內(nèi)熔劑全部噴盡時(shí)，先把精煉管從鋁液中抽出，然后關(guān)閉氮?dú)?。（附圖）
精煉注意事項(xiàng)
①精煉時(shí)間隨熔鋁量的增加而延長(zhǎng)。
②通過(guò)開啟精煉罐低部開關(guān)的大小來(lái)控制送粉速度，原則是在精煉時(shí)間范圍內(nèi)都有粉噴出。
③精煉管端頭以插進(jìn)鋁液深度2/3為宜，左右前后移動(dòng)，不要破爐壁和爐底，以防堵管。
④精煉溫度710－750度，精煉時(shí)間15－25分鐘，氮?dú)鈮毫?.5－2.5kg/mm2，用量1.5－3.Okg/T.A1。
⑤通過(guò)控制氮?dú)鈮毫?lái)控制鋁液的翻騰高度，原則是在不堵管的情況下，翻騰高度小些為好，最好控制在15cm以下。
3）靜置
煉體的靜置也是一種凈化方法，靜置就是利用液體與夾雜物之間的比重差，使夾雜物下降或上升而達(dá)到凈化的效果。一般顆粒越細(xì)，則上浮或下沉的速度愈慢；顆粒呈球狀，下沉速度較大，呈片狀則上浮容易。總的說(shuō)來(lái)，要保證一定的靜置時(shí)間。A356合金的靜置時(shí)間，約15－25分鐘，不宜超過(guò)30分鐘。
4）過(guò)濾
過(guò)濾就是讓炫體通過(guò)中性或活性材料制成的過(guò)濾器，使炫體中處于懸浮狀態(tài)的夾雜物，受到過(guò)濾器機(jī)械地阻隔或與其材料起化學(xué)作用而達(dá)到分離排除的目的。由于機(jī)械的阻隔，物理和化學(xué)吸附，使夾雜物不能通過(guò)，加強(qiáng)了熔體的凈化效杲，使氣體含量降低，也使晶粒長(zhǎng)大，這是因?yàn)檫^(guò)濾把部分結(jié)晶核心除掉了的緣故。生產(chǎn)上一般采用陶瓷過(guò)濾板進(jìn)行過(guò)濾。
熔煉工藝參數(shù)對(duì)鑄健質(zhì)量的影響
合適的熔煉溫度對(duì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鑄錠起著決定性的作用。當(dāng)熔體過(guò)熱時(shí)，含氣量增加，鑄錠組織中的晶界加寬；更重要的是熔體過(guò)
 

1） 配料工藝
1. 原材料的選擇
①配料所需的原料，包括鋁健、鎂健、鈦劑、鋁鍶合金和廢鋁料等必須有化學(xué)成分，并符合該合金對(duì)成分的要求方可使用。
②所使用原材料必須是清潔、干燥、無(wú)泥、無(wú)油無(wú)污、無(wú)腐蝕。
③廢鋁料和原鋁的比例，應(yīng)以保證鋁液溫度為前提。
2. 化學(xué)成分的控制
配料計(jì)算時(shí)，首先執(zhí)行公司的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確計(jì)量，鎂按中、上限配，硅按中、下限配，鈦和鍶考慮實(shí)收率及添加時(shí)的溫度。
2） 熔煉工藝
1. 爐子準(zhǔn)備
①新爐及大修后的爐子嚴(yán)格按工藝規(guī)程進(jìn)行烘爐，檢修后需投產(chǎn)使用的爐子，根據(jù)具體情況，確定烘爐時(shí)間。
②洗爐：新爐、大、中修后的爐子，要清理干凈，并用純鋁或A356合金廢料洗爐。
2. 裝爐
裝爐的原則是要保護(hù)爐膛，減少金屬燒損，先加工業(yè)硅和廢鋁料，再加鋁捷及大塊鋁，鈥和鎂在精煉前加入，鍶在氯鹽精煉后加并用電磁攬拌器攪拌均勻。
3.熔煉
①熔煉溫度T< 760°C
②精煉溫度710－750。C
③熔煉時(shí)，為防止氧化燒損，需加入覆蓋劑
④在熔煉溫度下，取試樣進(jìn)行光譜分析，根據(jù)結(jié)杲，確定加鎂量和補(bǔ)硅量及鈥和鍶的添加量。
⑤成分合格后進(jìn)行精煉，精煉在熔煉溫度下進(jìn)行。
⑥精煉時(shí)要使精煉劑通往整個(gè)溶體。
⑦氮?dú)夂途珶拕┮３肿銐虻募兌群透稍锒取?/span>
3）鑄造工藝
1. 鑄造工藝準(zhǔn)備
①檢查機(jī)械、電氣、和冷卻水系統(tǒng)是否正常。
②打渣鏟、鑄模和分流盤預(yù)熱良好。
③鑄造速度調(diào)到最大，鑄模內(nèi)鋁錠清理干凈。
2. 鑄造
①過(guò)濾箱烘烤溫度700度以上。
②鑄造溫度680－710。C水壓0.5－1.0Kg/mm2
③冷卻強(qiáng)度開至最大，增強(qiáng)冷卻效杲，減少不脫模鋁錠。
④根據(jù)鋁液流量、溫度和外觀質(zhì)量調(diào)整鑄造速度，要保持分流盤的金屬平穩(wěn)。
⑤鑄造完后，應(yīng)將溜槽和其它鑄健工具清理干凈，及時(shí)維修，以備下次再用。
4） 取樣工藝
1. 化學(xué)成分
每3－5捆為一個(gè)批次，取一組三個(gè)試樣，一組化驗(yàn)用，一組送質(zhì)檢科，一組封存?zhèn)溆?，分別打上批號(hào)。
2. 低倍試樣
每3－5捆為一個(gè)批次，并從該批鑄錠中任取一錠，在洗口對(duì)面健長(zhǎng)四分之一處銀切厚度為25mm－30mm的試樣，將其斷面加工至表面粗糙度Ra值不大于1.6um0并用汽油、酒精或丙酮清洗干凈，在背面打上批號(hào)。