重力铸造技术和设计要求

铸造产品优异的品质不仅要靠先进的设备来保障，模具在铸造中的作用也同样非常重要，尤其是对铝合金重力铸造来说，模具的硬度和耐久性对产品质量的影响非常明显。 在金属铸造过程中，模具更多的是为了形成铸型型腔，所以一般情况模具本身并不直接与金属液接触，对于形状复杂的非金属模铸造件更是如此。但铝合金重力铸造则不同，由于铝合金熔点较低，铸造性能好，在大量生产时，铸件的外形需要由模具直接形成。 利用铝合金重力铸造模具直接成形的方式不仅有利于提高劳动生产率，更重要的是还能通过调节模具不同部位的温度分布，来控制铸件的组织结构和晶粒大小，提高铸件质量。另外还有一个好处，那就是避免了大量使用造型材料而带来的环境污染，改善了车间的劳动条件。 随着铸件形状复杂程度不同，铝合金重力铸造模具也各不相同；即使是同一零件，采用不同的铸造工艺，所需的模具形式也是不同的。但不管如何，铝合金重力铸造模具还是有其共性的。 要想达到良好的铸造效果，首先要选择合适的铸造工艺，它的好坏直接关系到铸件质量和工艺出品率的高低。其次，作为铝合金重力铸造模具要有好的容热能力，不仅是为了有效保证模具寿命，更是为了能对连续工作中的温度进行调节。 另外，铝合金重力铸造模具还要有较可靠的冷却系统和拔气系统，通过冷却，提高生产率，并控制好铸件机械性能，防止和克服铝合金开裂和缩陷。

重力铸造--铝合金铸件的氧化膜夹层介绍

铝合金在熔炼过程中、自熔炉内倾出时、变质处理过程中、以高气流速度进行喷吹净化处理时以及浇注过程中，铝合金液都会受到强烈的扰动。液态金属表面的扰动，会拉动其表面上的氧化膜，使之扩展、折叠、断开。氧化膜断开处露出的清洁合金液面，又会被氧化而产生新的氧化膜。氧化膜的折叠会使其朝向大气一侧的干燥表面互相贴合，并在两干燥表面间裹入少量空气，成为‘氧化膜夹层’。 氧化膜夹层易于卷入金属液中，还会在扰动的金属液作用下被挤成小团。由于Al2O3的熔点比铝合金液的温度高一千多摄氏度，而且具有高度的化学稳定性，小团不会熔合，也不会溶于铝合金中。虽然Al2O3的密度略高于铝合金液，但裹入空气后的氧化膜夹层的密度就比较接近于铝合金液。因此，除在大型保温炉内长时间静置过程中氧化膜夹层可能下沉外，在一般铸造生产条件下，都会比较稳定地悬浮于铝合金液中。 已经悬浮有氧化膜夹层的铝合金液，再次受到扰动时，又会产生更多的氧化膜夹层。铸件生产过程中，合金的熔炼、自熔炉倾出、变质处理、净化处理、浇注等作业都会使铝合金液产生强烈的扰动，铝合金液中除保留原有的氧化膜夹层外，还会因再次扰动而不断增加新的氧化膜夹层。因此，进入型腔的金属液中都含有大量微小的氧化膜夹层。 金属液充满型腔后，即处于静止状态，被挤压成团的氧化膜夹层会逐渐舒展成为小片状。金属液冷却到液相线以下后，枝状晶的生核和长大，又是促进被挤压成团的氧化膜夹层舒展的因素。 铸件凝固后，大量小片状氧化膜夹层本身就是小裂纹，起切割金属基体的作用，当然会使合金的力学性能降低，而危害更大的却是诱发气孔和小缩孔的产生。 随着液态金属温度的逐渐降低，氢在金属液中的溶解度不断下降，但是氢以气孔的形式自液态金属中析出是非常困难的。均匀的液相中产生另一种新相（气相）时，总是先由几个原子或分子聚集而成，其体积很小。这种体积微小的新相，其比表面积（即单位体积的表面面积）极大，要产生新的界面，就需要对其作功，这就是新相的界面能，即其表面面积与表面张力的乘积。铝合金液冷却过程中要得到这样大的能量，实际上是不可能的。 即使产生了新相的核心，其长大也需要很大的能量，而且只有在新相的尺寸超过某一临界值后才有可能长大。尺寸小于临界值的新相核心不可能长大，只会自行消失