鋁合金圓鑄錠質(zhì)量缺陷分析

1、鋁合金圓鑄錠質(zhì)量缺陷分析熔煉與鑄造是變形鋁合金材料制備與加工的第一道工序，也是控制鋁合金材料冶金質(zhì)量的關(guān)鍵工序，而且熔煉缺陷子在后續(xù)加工中具有遺傳性，對產(chǎn)品的終身質(zhì)量都有影響。因此，加強對鋁合金圓鑄錠的檢查，提高鑄錠質(zhì)量，對提高產(chǎn)品質(zhì)量具有極其重要的意義。本文通過實際生產(chǎn)過程中6063 鋁合金圓鑄錠在熔煉與鑄造過程中常見質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生原因的分析以及解決和預(yù)防措施。2.鋁合金的特性6063鋁合金是屬鋁一鎂一硅系列可熱處理強化型鋁合金，6063鋁合金的化學成份見表2-1。當化學成分的范圍很大時，其性能差異會在很大范圍內(nèi)波動，以致型材的綜合性能會無法控制在AIMgSi系合金中，主要強化相是Mg2Si

2、，合金在淬火時，固溶于基體中的Mg2Si越多，時效后的合金強度就越高，反之，則越低。溫度對Mg2si在AI中的固溶度影響很大，淬火溫度越高，時效后的強度越高，反之，淬火溫度越低，時效后的強度就越低。3鋁合金圓鑄錠的質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因及解決措施3.1 化學成分該合金的化學元素含量范圍比較寬, 在線化學成分的控制比較容易, 同時, 由于各元素在合金中所起的作用不同, 因此必須考慮合金中各元素的含量及其相互搭配后對合金性能的影響, 保證獲得較為理想的性能, 并提高成品率以取得較好的經(jīng)濟效益。3.2 偏析瘤在半連續(xù)熱頂鑄造過程中，在鑄錠表面上產(chǎn)生的瘤狀偏析漂流物被稱為偏析瘤。產(chǎn)生的原因： 結(jié)晶器的有效過

3、高較大； 鑄造溫度較高，使鑄錠表面出現(xiàn)二次重熔； 鑄造速度較快，使鑄錠表面與結(jié)晶器的工作面產(chǎn)生了間隙，從而是鑄錠表面出現(xiàn)二次重熔的現(xiàn)象； 結(jié)晶器內(nèi)部局部缺水。解決措施： 結(jié)晶器的有效高度適當降低； 適當降低鑄造溫度和鑄造速度； 適當提高冷卻強度，結(jié)晶器內(nèi)部不能缺水。對擠壓產(chǎn)品的危害：若偏析瘤未清除，在擠壓過程中易帶入擠壓制品，造成夾雜和局部力學性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象。3.3 拉痕和拉裂在鑄錠表面縱向存在的條痕，成為拉痕。在鑄錠表面橫向存在的小裂口，成為拉裂。鑄錠表面的拉痕深度不能超過1.5mm，拉裂是不允許存在的。產(chǎn)生的原因：鑄錠冷卻是由外向內(nèi)開始，即先冷卻鑄錠表面，進而冷卻鑄錠內(nèi)部。 鑄造速度過快

4、，加大了鑄錠表面與結(jié)晶器工作面的摩擦力，從而使鑄錠表面的冷凝殼出現(xiàn)拉痕或拉裂； 鑄造溫度較多，使鑄錠表面冷凝殼的強度較低，抵抗不了鑄錠表面與結(jié)晶器之間的摩擦力； 結(jié)晶器表面不光滑，存在毛刺、殘鋁和固體顆粒等； 結(jié)晶器的滑石粉潤滑效果太差。解決措施： 適當降低鑄造速度和鑄造溫度； 保證結(jié)晶器光滑和滑石粉的潤滑效果； 安裝結(jié)晶器時要將其擺正，降低摩擦力。對擠壓產(chǎn)品的危害：若使用了具有該缺陷的圓鑄錠，在擠壓制品中易出現(xiàn)夾雜、制品劃破或劏模的現(xiàn)象。3.4 彎曲 鑄錠縱向線不在一條直線上，成為彎曲。 產(chǎn)生的原因： 鑄造時鋼絲繩運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)； 結(jié)晶器安裝不正或者固定不牢，鑄造時錯動； 結(jié)晶器內(nèi)部冷卻強度不均

5、勻。解決措施： 鑄造機安裝鋼絲繩時，嚴格計算好各條的長度，避免其運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的拉力不一樣； 結(jié)晶器安裝牢固并擺正； 確保每個結(jié)晶器內(nèi)部冷卻強調(diào)均勻。對擠壓產(chǎn)品的危害：若彎曲程度較大，鑄錠在擠壓棒爐中不易翻滾，同時也造成其在熱剪工序，難以剪切。（針對長棒爐）3.5 冷隔在鑄錠表皮上呈近似圓形、半圓形或圓弧形不合層，不合層處金屬呈溝狀凹下。在低倍上，可看出其在鑄錠表皮下有一條黑色的圓弧線或黑色的圓弧裂紋。產(chǎn)生原因： 金屬流量太小，熔體不能充分補充； 鑄造速度太慢； 鑄造溫度較低；解決措施： 提高鑄造速度，加大熔體供流量； 適當?shù)奶岣哞T造溫度； 保證熔體流量穩(wěn)定。對擠壓制品的危害：破壞金屬的連續(xù)性

6、，容易引起制品產(chǎn)生裂紋（尤其是實心制品）。3.6 中心裂紋在圓鑄錠中心產(chǎn)生的裂紋，稱為中心裂紋。其形狀近似“Y”字。產(chǎn)生的原因：鑄錠在凝固過程中，由于鑄錠中心產(chǎn)生的抗應(yīng)力超過金屬的允許最大變形量時，便會產(chǎn)生中心裂紋。解決措施： 降低鑄造速度； 適當降低鑄造溫度； 保證變質(zhì)劑的效果； 加大冷卻強調(diào)； 鋁熔體不能在爐內(nèi)停留太長時間。對擠壓制品的危害：中心裂紋是一種具有遺傳性的冶金缺陷，影響金屬的連續(xù)性，同時會使制品在加工過程中開裂，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。3.7 粗大晶粒在低倍組織中出現(xiàn)均勻或不均勻的大晶粒，稱為粗大晶粒。產(chǎn)生原因：在鑄造過程中，結(jié)晶核的數(shù)量較少，晶粒長大的速度較大，易產(chǎn)生粗大晶粒。當熔

7、體過熱或在爐內(nèi)停留時間較長時，也會產(chǎn)生粗大晶粒。解決措施： 加大冷卻強度，提高結(jié)晶速度； 保證鋁熔體溫度均勻，熔體不能過熱； 熔體不能在爐內(nèi)停留過長時間； 保證變質(zhì)劑的變質(zhì)效果； 合金成分與雜質(zhì)含量配置適當，適當增加晶粒細化劑的含量。對制品的影響：晶粒粗大的鑄錠擠壓成型后，其制品的晶粒度也較大。同時在做堿砂處理后，易在型材表面形成不均勻或均勻的較大晶粒。3.8 光亮晶粒在低倍組織中存在色澤明亮的樹枝狀組織，稱為光亮晶粒。產(chǎn)生原因： 結(jié)晶器有效高度較大； 鑄造盤沒有充分預(yù)熱，使熔體在結(jié)晶器底部生產(chǎn)樹枝狀晶體； 鋁熔體供流不穩(wěn)定； 合金成分中銅含量較高； 冷水的質(zhì)量太差。解決措施： 合理控制結(jié)晶器

8、的有效高度，降低鑄錠的液體部分的過冷帶； 長時間沒使用的鑄造盤，使用前要充分預(yù)熱，保證金屬的流動性； 提高鑄造溫度和鑄造速度，防止鑄錠底部產(chǎn)生底結(jié)物； 合理控制熔體中的銅含量； 保證冷卻水的水質(zhì)。對制品的影響：光亮晶粒部分的化學成分低于正常組織，從而使其的硬度較低，塑性較高，使合金組織不均勻。3.9 夾雜夾雜分非金屬夾雜、金屬夾雜和氧化物夾雜兩種。在低倍組織中，在基體界面上產(chǎn)生的黑色凹坑，稱為非金屬夾雜。在組織中存在的外來金屬，成為金屬夾雜。在低倍組織中，存在灰褐色的物質(zhì)，稱為氧化夾雜。產(chǎn)生原因：在熔煉和鑄造過程中，將來自爐渣、爐料和工具等金屬、氧化物、碳化物等雜質(zhì)帶入熔體中，并在除渣和精煉過程中除渣不扯底，鑄造后在鑄錠中就會產(chǎn)生夾雜。解決措施： 將原輔材料中的油污、泥土、灰塵等清除干凈； 爐子、操作工具、鑄造盤等要處理干凈； 提高鑄造溫度，增加金屬的流動性，使渣上?。?熔煉過程中盡量減少多次補料或沖淡，攪拌使液面盡量平穩(wěn)； 精煉溫度不能過低，精煉時間不能太短，氮氣純度要高。對制品的危害：夾雜破壞金屬的連續(xù)性，氧化后在其表面形成針孔狀凹坑，影響制品的使用性能和美觀性。3.10 氣孔和疏松在低倍組織中，鑄錠試片上存在的圓形孔洞，稱為氣孔。在低倍組織中，鑄錠試片上存在的黑色針孔，稱為疏松。產(chǎn)生原因：熔體中氣體未除干凈，氫氣含量較高，在鑄造過程中，氣體未能逸出而造成