A356鑄造鋁合金生產工藝流程
 
目錄
第一章  概述
第一節  鋁合金的定義、性質和用途
第二節  鋁合金的分類及表示方法
第三節  A356合金的成分、組織和性能
第四節  A356合金的生產設備

第二章  A356合金的生產工藝
第一節  A356合金的生產工藝流程第二節熔煉
（1）  鋁熔體的特點
（2）  鋁熔體的精煉與凈化
（3）  熔煉工藝參數對鑄錠質量的影響
第三節  鑄造
（1）  鑄造方法的分類
（2）  鑄造原理
（3）  鑄造工藝參數對鑄錠質量的影響
第四節  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合金常見缺陷及預防措施
第一節  化學成分
第二節  外觀質量
第三節  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來源
（4）  預防針孔形成的工藝措施
 
第一章  概述
 
第一節  鋁合金的定義、性質和用途
所謂鋁合金就是在工業純鋁中加入適量的其他元素，使鋁的本質得到該善，以滿足工業上和人們生活中的各種需要。由于其比重小，比強度高，具有良好的綜合性能，因此，被廣泛用于航空工業、汽車制造業、動力儀表、工具及民用器皿制造等方面。
第二節  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。
變形鋁合金牌號的表示方法大致有兩種：
1、國家標準
用第一個字母L表示工業純鋁或鋁合金，（取鋁的漢語拼音第一個字母）。
第二個字母表示鋁合金類別，下面幾個字母分別表示：
G——工業高純鋁  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
字母后面的數字表示該類合金的序號。如LF3表示3號防銹鋁合金；LD2表示2號鍛造鋁合金；LY12表示12號硬鋁合金；LC4表示4號超硬鋁合金；LT21表示21號特殊鋁合金。
2、引用美國四位數鋁合金牌號表示方法，作為國家標準第一位數字表示鋁合金系列，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
最后兩位數字表示某種具體的鋁合金或鋁的純度，第二位數字表示對原來的合金或雜質范圍的修改。
鑄造鋁合金牌號的表示方法：
1、部頒標準
AL－Si ZLD101－111  AL－Cu ZLD202－203
AL－Mg ZLD302     AL－Zn ZLD401
2、A356.2是等效采用美國ASTMB179－96標準中合金錠牌號
A356.2等同于ZL101A  其中A表示優質合金錠
3、數字式系統牌號表示方法
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
C   表示標識代號
.1  表示由于雜質含量的改進或優質合金的同一組別的不同合金
第三節  A356合金的成分、組織和性能
A356合金的化學成分如下：

A356合金具有良好的鑄造性能和抗蝕性能，采用加鍶變質后鑄態強度可達到150Mpa以上，硬度HB50以上，延伸率在5%以上。主要用來制作汽車輪轂；同時，本產品還廣泛應用于電器、建筑、航空航天、交通運輸及生活用品、包裝材料等行業。
A356合金中各種化學元素及其作用
Si  使鋁的流動性增加，改善鑄造性能，降低熔體的熔點。
Mg  生成Mg₂Si能大大提高抗拉和屈服強度。
Fe  生成AL₉Fe₂Si₂惡化機械性能。
Sr  提高鑄件的強度和硬度，破壞氧化膜。
Ti  調整欽含量，細化晶粒起異質晶核的作用。
第四節  A356合金的生產設備
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、成分調整。
電磁挽拌器  減輕工人的勞動強度，保證爐內熔體的均勻性，有效防止偏析。
連續鑄造生產線  用于生產普通鋁錠或鋁合金錠。
橋式起重機  用來吊運抬包和其它重物。
過濾箱  過濾凈化鋁液。
精煉罐  用來裝精煉劑精煉用。

第二章  A356的生產工藝
 
第一節  A356合金的生產工藝流程
烤硅（回爐料）－原鋁－除渣－細化－加鎂－一次
精煉－攪拌－扒渣－爐前分析－成分調整－靜置－二次
精煉（變質）－攪拌－扒渣－覆蓋－二次靜置－過濾－鑄造（取樣）－堆垛－打捆－驗斤－入庫
第二節  熔煉
熔煉是為了獲得溫度、化學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程的首道工序，也是至關重要的環節。要生產具有一定的物理、化學和機械性能的優質產品，除需先進的加工工藝外，首先必須提高鋁合金熔體與鑄錠的冶金質量，如嚴格保證合金的化學成分、減少氣體和非金屬夾雜、獲得均一細小的等軸晶粒以及其它缺陷的消除等，這些冶金質量的控制完全取決于合金的熔煉工藝。因為熔煉工藝的不當往往產生后序加工工藝所無法消除的缺陷，直接影響到產品質量。同時，隨著現代科學技術的不斷進步，對材料的組織性能要求越來越苛刻，這對熔煉工藝提出了更高的要求。如杲沒有先進科學的熔煉工藝，就不可能生產出高質量的合金材料。
用原鋁直接配制A356.2鋁合金，避免了二次重熔燒損，有利于節能減排。
招炫體的特點：
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
鋁合金炫煉過程中，除極易與氧生成AU03外，同時也極易吸收氣體【丨丨】，而且AL203含量越高，【H】的含量也越高。
1）氮氣精煉法（分壓差脫氣原理）
利用氣體分壓對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，這樣就產生較大的脫氣驅動力，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與熔體的氧化膜
及其它非金屬夾雜物發生吸附、溶解和化學作用而實現的。
①吸附作用：當熔劑進入鋁液后便熔化，熔融狀態下的熔劑與夾雜物接觸時，在它們的接觸面上，降低表面能并產生潤濕與吸附。夾雜物進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。
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物，特別是氧化鋁的作用。
③化學作用：通常是用氯化鹽作熔劑，這些熔劑加入熔體后與鋁發生下列置換反在：
3MeCl+Al－AlCh+3Me
生成的A1C13沸點是178－183°C，在炫體中呈蒸汽狀態，溢出時將按精性氣體原理與炫體作用而除氣，被置換出來的元素將進入合金中；如該合金不含此元素時，將成為雜質？但有些被置換出來的元素對合金起細化晶粒作用，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。生產上采用電磁攪拌技術，用氮氣為載體，熱會使熔體中的很多可作為晶核的小質點熔化，因而容易產生粗大晶粒組織，增加鑄錠裂紋的傾向性。
靜置時間過長也會促使熔體含氣量增加，并降低爐子生產率；當靜置時間過長時，應再次進行精煉。
第三節鑄造
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，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，其機械性能檢測結果如下：
產品類別 低倍針孔度 抗拉強度 硬度 延伸率
豎井生產A356 1級 228.8Mpa 67.9HB 13.2%
平模鑄造A356 1級 158.7Mpa 51.3IIB 6.6%
 

第四節熔鑄工藝
 
鑄造原理
凝固是金屬從液態轉變為固態的過程，在一般情況下，固態金屬是晶體（原子在三維空間作有規則的周期性重復排列的物質稱為晶體），所以金屬的凝固過程，通常也叫結晶過程。金屬結晶時，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大，這種作為結晶核心的微小晶體，稱為晶核。結晶就是不斷形成晶核和晶核不斷長大的過程。晶核越多，晶核長大越慢，則凝固后的晶體越小，反之晶粒粗大。生產中加入一些變質劑（如Al－Ti中間合金）就是增加晶核數，從而使鑄錠組織細密。
用連續鑄造法生產鋁合金鑄錠時，鑄錠的結晶過程是從鑄健表面向中心，由底部向上部逐漸擴展的。金屬溫度降至其熔點以下（即金屬在過冷狀態下），才具有結晶的動力，因此，鑄造時必須進行冷卻。
鑄造工藝參數對鑄健質量的影響
鑄造工藝參數主要有鑄造溫度、鑄造速度、冷卻強度，其次是液位高度、鑄造開始與結束條件等。
1） 鑄造溫度
鑄造溫度通常是指液體金屬從保溫爐通過轉注工具注入分流盤的過程中有良好流動性所需要的溫度。鑄造溫度低，煉體粘度增大，液體在在凝固時氣體來不及上浮逸出液面，造成氣孔、疏松，還可能產生夾渣及冷隔等鑄疑質量缺陷；鑄造溫度最高不宜超過熔煉溫度；提高鑄造溫度，使液穴變深通常使裂紋廢品增多。科學規范鑄造溫度應指注入分配器內的液體溫度一般情況下鑄造溫度比合金的實際結晶溫度高50UC~7（TCa
2） 鑄造速度
連續鑄造時，單位時間鑄錠成形的長度稱為鑄造速度。鑄造速度的快與慢對鑄錠裂紋、鑄錠表面質量、鑄錠組織和性能有很大影響，在保證鑄疑質量的前提下，應采用最高的鑄造速度。一般規律是冷裂紋傾向性較大的合金及鑄錠規格，應提高鑄造速度；而熱裂紋傾向較小的合金及鑄錠規格，則應降低鑄造速度。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，使其機械性能有所下降。
3）冷卻強度
冷卻強度也稱為冷卻速度。冷卻強度不但對鑄捷的裂紋有影響，而且對鑄錠的組織影響更大、隨著冷卻強度的增大，鑄健結晶速度提高，晶內結構更加細化；隨著冷卻強度增大，鑄健液穴變淺。過渡帶尺寸縮小.使金屬補縮條件得到改善，減少或消除了鑄錠中的疏松、氣孔等缺陷.鑄捷致密度提高。另外還可以細化一次品化合物的尺寸，減小區域偏析的程度。冷卻強度對冷卻水溫度的要求是不可忽視的，通常情況下，冷卻水溫設定在20度，但是由于地區氣候條件。供水設施條件及廠房溫度等不同導致變化較大，因而出現地區性或季節性鑄健質量缺陷。鑄錠的機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，將特效精煉劑以霧狀噴入鋁熔體，除保持熔劑良好的潤濕性，吸附能力，還在氮氣泡周圍形成一層熔劑膜，改善氮氣的去氣效果。同時氮氣泡將冰晶石等活性熔劑吹入熔池底部，當其從底部向上浮起的過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浪費地起反應，充分發揮氯氣的優良除氣效果。整個精煉程序形成一個三重精煉的優良精煉過程。
精煉方法
將所需的精煉劑加入精煉罐內蓋好，打開精煉罐開關，通氮氣，待精煉鐵管內有精煉劑噴出時，即可將之插入爐內，并在爐內各處緩慢移動2－3次，罐內熔劑全部噴盡時，先把精煉管從鋁液中抽出，然后關閉氮氣。（附圖）
精煉注意事項
①精煉時間隨熔鋁量的增加而延長。
②通過開啟精煉罐低部開關的大小來控制送粉速度，原則是在精煉時間范圍內都有粉噴出。
③精煉管端頭以插進鋁液深度2/3為宜，左右前后移動，不要破爐壁和爐底，以防堵管。
④精煉溫度710－750度，精煉時間15－25分鐘，氮氣壓力1.5－2.5kg/mm2，用量1.5－3.Okg/T.A1。
⑤通過控制氮氣壓力來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到凈化的效果。一般顆粒越細，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。總的說來，要保證一定的靜置時間。A356合金的靜置時間，約15－25分鐘，不宜超過30分鐘。
4）過濾
過濾就是讓炫體通過中性或活性材料制成的過濾器，使炫體中處于懸浮狀態的夾雜物，受到過濾器機械地阻隔或與其材料起化學作用而達到分離排除的目的。由于機械的阻隔，物理和化學吸附，使夾雜物不能通過，加強了熔體的凈化效杲，使氣體含量降低，也使晶粒長大，這是因為過濾把部分結晶核心除掉了的緣故。生產上一般采用陶瓷過濾板進行過濾。
熔煉工藝參數對鑄健質量的影響
合適的熔煉溫度對生產優質的鑄錠起著決定性的作用。當熔體過熱時，含氣量增加，鑄錠組織中的晶界加寬；更重要的是熔體過
 

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成分，并符合該合金對成分的要求方可使用。
②所使用原材料必須是清潔、干燥、無泥、無油無污、無腐蝕。
③廢鋁料和原鋁的比例，應以保證鋁液溫度為前提。
2. 化學成分的控制
配料計算時，首先執行公司的內控標準，準確計量，鎂按中、上限配，硅按中、下限配，鈦和鍶考慮實收率及添加時的溫度。
2） 熔煉工藝
1. 爐子準備
①新爐及大修后的爐子嚴格按工藝規程進行烘爐，檢修后需投產使用的爐子，根據具體情況，確定烘爐時間。
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爐膛，減少金屬燒損，先加工業硅和廢鋁料，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，為防止氧化燒損，需加入覆蓋劑
④在熔煉溫度下，取試樣進行光譜分析，根據結杲，確定加鎂量和補硅量及鈥和鍶的添加量。
⑤成分合格后進行精煉，精煉在熔煉溫度下進行。
⑥精煉時要使精煉劑通往整個溶體。
⑦氮氣和精煉劑要保持足夠的純度和干燥度。
3）鑄造工藝
1. 鑄造工藝準備
①檢查機械、電氣、和冷卻水系統是否正常。
②打渣鏟、鑄模和分流盤預熱良好。
③鑄造速度調到最大，鑄模內鋁錠清理干凈。
2. 鑄造
①過濾箱烘烤溫度700度以上。
②鑄造溫度680－710。C水壓0.5－1.0Kg/mm2
③冷卻強度開至最大，增強冷卻效杲，減少不脫模鋁錠。
④根據鋁液流量、溫度和外觀質量調整鑄造速度，要保持分流盤的金屬平穩。
⑤鑄造完后，應將溜槽和其它鑄健工具清理干凈，及時維修，以備下次再用。
4） 取樣工藝
1. 化學成分
每3－5捆為一個批次，取一組三個試樣，一組化驗用，一組送質檢科，一組封存備用，分別打上批號。
2. 低倍試樣
每3－5捆為一個批次，并從該批鑄錠中任取一錠，在洗口對面健長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。