1、模(mó)具設計與製造環節
模型精度控製(zhì)
尺寸設計:
鋁合金鑄造加工在設計(jì)鑄造模(mó)具(包括木模、金屬模或塑料(liào)模)時,要充分考慮鋁合金(jīn)在凝固過程中的收縮率。不同成分(fèn)的(de)鋁合金收縮率不同,一般在 1% - 2% 左右。
根據所使用的鋁合金材料準確計算收縮餘量,在模型尺寸(cùn)上預先放大相應的比例(lì),確保鑄件冷卻(què)後的尺寸符(fú)合要(yào)求。例如,對於一個最終尺寸要求為 100mm 的鋁合金鑄件,若收縮(suō)率為 1.5%,則模型相應尺寸應設計為 100×(1 + 1.5%) = 101.5mm。
公差設定:合理設定模具(jù)的尺寸公差。對於有(yǒu)配合要求的部位,公差應控製在較小範圍內(nèi)。例如,對於機械加工後需要裝(zhuāng)配的(de)鋁(lǚ)合金零件,鑄造模具的尺寸公(gōng)差可根據(jù)零件的精度等級要求,參照國家標準(如 GB/T 6414 - 2017《鑄(zhù)件 尺寸公差與(yǔ)機械加工餘(yú)量》)設定為(wéi) IT8 - IT12 級公差範圍。同時,要考(kǎo)慮模具在製造過程中的加工精度,確保模具尺寸精度能夠滿足鑄件尺寸精度要求。
表麵質量控製:模具的表麵粗糙度會影響鑄件的表麵質(zhì)量和(hé)尺寸精度。模(mó)具表(biǎo)麵應(yīng)進行精細加工,使表麵粗糙度達到 Ra1.6 - Ra0.8μm。對於有高精度尺寸(cùn)要求的部位,如鋁合金(jīn)發(fā)動機缸體的缸筒內壁對應的(de)模具部分,表麵粗糙度可控製在 Ra0.4μm 以下,以減少鑄件脫模時的(de)摩擦力,防止拉傷鑄件表麵,保證尺寸精度。
模具材料選擇與製造工藝
模具材料:根據鑄件的批(pī)量、複雜(zá)程度和精度要求選擇合適的模具材料。對於小批量(liàng)、形狀簡單的鑄(zhù)件,可選用木材或塑料製作模具(jù)。木模容易加工,但強度和耐磨(mó)性較(jiào)低;塑料模具有較好的耐磨性和(hé)一定的強度,適合中等批量生產。對於大批量(liàng)、高精度的鑄件,應選用(yòng)金屬模具(如鋼模)。鋼(gāng)模具有高硬度、高強度和良好的耐磨性,能夠保證在多次使用過程中模具尺(chǐ)寸的穩定性。例如,采用 Cr12MoV 等模具鋼製作鋁合金壓鑄模具,其熱(rè)處理後的硬度可達 HRC58 - 62,能有效抵抗鋁合金液的衝刷和磨損。
製造工藝:在模具製造過程中(zhōng),采用先進的加工工藝(yì)來(lái)保證模具(jù)精度。如采用數控加工(CNC)技術(shù),通過(guò)精確的編程控製(zhì)刀具路徑,加工出高精度的模(mó)具型腔和型芯。對於複雜形狀的模具,還可采用電火花加工(EDM)來(lái)加工一些難以用傳(chuán)統機械加工方法完成的部位。同時,模具製造完成後要進行嚴格的檢(jiǎn)測,可使用三坐標測量儀等精密檢測設備對模具的尺(chǐ)寸和形狀進行測量,確保模具符合設計(jì)要求。
2、熔煉與澆注環節
熔煉溫(wēn)度控製
鋁合金(jīn)鑄造(zào)加工嚴格控製(zhì)鋁合金的熔煉溫度(dù)。溫(wēn)度過高會導致鋁(lǚ)合金液吸氣嚴重,使鑄件產生氣孔等缺(quē)陷,同時可能會增加鋁合金的收縮率,影響尺寸精度。不同成分的鋁合金熔煉溫度(dù)有所不同,一般(bān)在 650 - 800℃之間。例如,對於常用(yòng)的 ZL101 鋁合金(Al - Si - Mg 係(xì)),熔煉溫度宜控製在 700 - 750℃。在熔煉過程中,要使用(yòng)高精度的溫度測量設(shè)備(如熱(rè)電偶溫度計)實時監測溫度(dù),並通過熔煉爐的溫控係統進行精確控製。
澆注係統設計與澆注工藝(yì)
澆注係統設計(jì):合理的澆注係統可以保證鋁合金(jīn)液平穩地充滿型腔,減少(shǎo)金(jīn)屬(shǔ)液的飛濺和紊流,從而避免因卷(juàn)入氣體或衝刷砂型而(ér)導致的尺寸誤差。澆注係統包括澆口、直澆道、橫澆道和內澆道等(děng)部分。澆口的位置(zhì)和形狀要根據鑄件的形狀和尺寸來確定,對於(yú)薄壁(bì)鑄(zhù)件(jiàn),澆口應(yīng)盡(jìn)量保證金屬液能夠均勻(yún)地流(liú)入型腔各(gè)個部位,防止出現澆不足的現(xiàn)象。例如,對於薄壁鋁合金殼體鑄件,可采用多點進澆的方式,使鋁合金液快速、均勻地填充型(xíng)腔。
澆注工藝參數控製:鋁合金鑄(zhù)造加工澆注速度也是影響(xiǎng)鑄件尺寸精度的重要因素。澆注速度(dù)過快會對砂(shā)型產生較大的衝擊力(lì),可能導(dǎo)致砂型變形或損壞,使(shǐ)鑄件尺寸變大;澆(jiāo)注(zhù)速度過慢則可(kě)能使金屬液在澆(jiāo)注過程中提前(qián)凝(níng)固,產生澆不(bú)足或冷隔缺陷,影響鑄件尺寸(cùn)完整性。要根(gēn)據鑄(zhù)件的大小、複雜程度和砂型的透(tòu)氣性等因素,通過試驗確定合(hé)適的澆注速度。同(tóng)時,澆注時的金屬液液位高度也要控製好,避免(miǎn)因液位過高產生較大的壓力,影響鑄件的(de)尺寸(cùn)精度。
3、造型(xíng)與凝固環節
砂型緊實(shí)度與強度控製
鋁合金鑄造加工在(zài)造型過程中,要保證砂型的緊實度(dù)均勻一致。緊實度不足會導致砂型在澆注(zhù)過程中變形,影響鑄件尺寸精度;緊實度過高則可能會降低砂型(xíng)的透氣(qì)性,導致鑄件產生氣孔等缺陷。對於手工造型,可通過控製(zhì)舂砂的力度和次數來保證緊實度;對於機械造型,要(yào)根據(jù)砂型的類(lèi)型(如粘(zhān)土砂型、樹脂砂型)和鑄(zhù)件的(de)要求,調整造型設備的緊(jǐn)實參數(如振動頻率、時間等(děng))。同時,要保證砂型的強度,防止在澆注(zhù)過程中砂型破裂,使砂粒進入鑄件,影響尺寸精度。可通過選擇合適的型砂和粘結劑,以及控製砂型的烘幹溫度和時間(如果需要烘幹)來提高砂型(xíng)強度(dù)。
凝固順(shùn)序控製
鋁合金在凝固過程中的收縮會影響鑄件尺寸。通過合(hé)理(lǐ)控製凝固順序,可以減少縮孔、縮鬆等(děng)缺(quē)陷,保證鑄件尺(chǐ)寸精度。例如,在鑄件厚壁部分和熱節處放置冷鐵,加快這些部位的冷卻速度(dù),使鑄件從薄壁部位向厚壁(bì)部位順序凝固(gù),從而有效補償收縮。同時,合理設計冒口的大小、位置和形狀,冒口可以在鑄(zhù)件凝固過程中補充(chōng)金屬(shǔ)液,防止因收縮(suō)而產生縮孔。冒口的(de)凝固時間應晚於鑄件主體(tǐ)部分,以確保其補縮作用的發揮。
4、後處理環(huán)節
清理工藝控製
鋁合金鑄造加工鑄件落砂後,需要(yào)進行清(qīng)理,去除表麵的型砂、氧化皮和毛(máo)刺等。清理過(guò)程中要避免損傷鑄件表麵和尺寸。例如,采用噴砂清(qīng)理(lǐ)時(shí),要控製噴(pēn)砂(shā)的壓力和砂粒的粒度,防止過度噴砂導致鑄件尺寸變小。對於有高精度尺寸要求的部位,可采用手工(gōng)清理或(huò)使用較細的(de)磨料進(jìn)行清理。
尺寸檢測與修(xiū)正
鑄件清理後,要進行全麵的尺寸檢測。可使用量具(如卡尺、千分尺、三坐標測量儀等)對鑄件的關鍵尺寸進行(háng)測(cè)量。對於尺寸超(chāo)差的鑄件,根據超差情況和鑄件的用途,采取相應的修正措施。如(rú)果(guǒ)尺寸偏差較小,可通過機械加(jiā)工(如(rú)車(chē)削、磨削等)進行修正;如果尺寸(cùn)偏差較大且無法通(tōng)過加工修正,可能(néng)需要報廢或重新鑄造。同時,要對(duì)尺(chǐ)寸檢測數據進行記錄和分析,找出尺寸偏差的原因,反饋到前麵的鑄造加工環節,以便采取措施改進工藝,提高尺寸精度控製水平(píng)。