鑄鋁件的熱處理工藝可以分為如下:
1、退火處理將鋁合金鑄件加熱到較高的溫度,一般約為300℃左右,保溫的時間后,隨爐冷卻到室溫的工藝稱為退火。在退火過程中固溶體發(fā)生分解,相質(zhì)點發(fā)生聚集,可以鑄件的內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定鑄件尺寸,減少變形,增大鑄件的塑性。
2、固溶處理把鑄件加熱到盡可能高的溫度,接近于共晶體的熔點,在該溫度下保持足夠長的時間,并隨后冷卻,使組元大限度的溶解,這種高溫狀態(tài)被固定保存到室溫,該過程稱為固溶處理。固溶處理可以提高鑄件的強度和塑性,合金的性能。固溶處理的效果主要取決于下列三個因素:
(1)保溫時間。保溫時間是由元素的溶解速度來決定的,這取決于合金的種類、成分、組織、鑄造方法和鑄件的形狀及壁厚。鑄造鋁合金的保溫時間比變形鋁合金要長得多,通常由試驗確定,一般的砂型鑄件比同類型的金屬型鑄件要延長20%-25%。
(2)冷卻速度。淬火時給予鑄件的冷卻速度越大,使固溶體自高溫狀態(tài)保存下來的過飽和度也越高,從而使鑄件獲得高的力學(xué)性能,但同時所形成的內(nèi)應(yīng)力也越大,使鑄件變形的可能性也越大。冷卻速度可以通過選用具有不同的熱容量、導(dǎo)熱性、蒸發(fā)潛熱和粘滯性的冷卻介質(zhì)來改變,為了小的內(nèi)應(yīng)力,鑄件可以在熱介質(zhì)(沸水、熱油或熔鹽)中冷卻。
(3)固溶處理溫度。溫度越高,元素溶解速度越快,效果越好。一般加熱溫度的上限低于合金開始過燒溫度,而加熱溫度的下限應(yīng)使組元盡可能多地溶入固溶體中。為了獲得好的固溶效果,而又不便合金過燒,有時采用分級加熱的辦法,即在低熔點共晶溫度下保溫,使組元擴散溶解后,低熔點共晶不存在,再升到高的溫度進(jìn)行保溫和淬火。固溶處理時,還應(yīng)當(dāng)注意加熱的升溫速度不宜過快,以免鋁合金鑄件發(fā)生變形和局部聚集的低熔點組織熔化而產(chǎn)生過燒。固溶熱處理的悴火轉(zhuǎn)移時間應(yīng)盡可能地短,一般應(yīng)不大于15s,以免合金元素的擴散析出而降低合金的性能。
在大型鋁鑄件砂型鑄造的生產(chǎn)實踐中會遇到以下情況。一是由于鑄件的尺寸很大,難以找到合適的砂箱;二是由于鑄件的形狀較為復(fù)雜,不止一個面上有較復(fù)雜的腔室結(jié)構(gòu),此種情況下采用組芯(型)造型方法會有較好的效果。在大型鋁鑄件的組芯造型中,由于芯(型)砂塊的零散性,使得組芯(型)方案的確定重要。這里的問題是鑄件澆注位置的選擇,在工藝設(shè)計時應(yīng)把握好以下四個方面:
一是砂芯放置的穩(wěn)定性,即砂芯在拼芯時不會發(fā)生傾倒及在澆注中不會產(chǎn)生上浮。
二是砂芯定位的準(zhǔn)確性,即通過各種定位方法來鑄件的壁厚及型腔尺寸符合圖紙的精度要求。
三是組芯造型的可操作性,即將復(fù)雜的組芯面設(shè)置在型腔的底部及側(cè)面,便于下芯及測量,盡量避免組芯設(shè)置在上箱,增大吊芯的難度。
四是組芯與其他工藝要素的互容性,即組芯方案應(yīng)與起模、冒口補縮、澆注系統(tǒng)、鑄件出氣等其他工藝要素統(tǒng)一考慮,使其達(dá)到佳結(jié)合。在實際生產(chǎn)中還應(yīng)注意到,組芯造型時,常會出現(xiàn)多塊砂芯相鄰拼接的情況,考慮到芯盒制作的精度和造型操作的方便,同一平面相鄰砂芯之問應(yīng)留出適當(dāng)?shù)拈g隙,以便拼芯過程中的尺寸調(diào)整。組型造型時,組型砂塊之間會有拼縫,且在澆注過程中砂塊容易向上抬起,故要注意在組型砂塊外進(jìn)行圍砂,以防產(chǎn)生漏箱。