课题名称：铝合金铸造工艺学生姓名：何炬学号：1102721433专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1109指导老师：汪华方铝合金铸造工艺摘要：铝合金铸造工艺在我国有着十分广泛的应用：多功能铝合金制造机，铝合金重力浇注模具，铝合金水冷板，铝合金制造工艺CAD/CAE技术等。

关键词：铝合金铸造工艺；铝合金水冷板；铝合金制造工艺CAD/CAE技术。

铸造铝合金为传统的金属材料，由于其密度小、比强度高等特点，广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。

随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金需求量越来越大[1]。

铸造铝合金的研究一直备受关注，由于铝合金的熔点相对较低，故许多学者以其为对象研究铸造过程的机理。

同时，为全面发挥铝合金潜力，在铝合金熔炼工艺及铸造工艺上的研究较多。

此外，许多特种铸造铝合金也相继研制出。

多功能铝合金铸造机铸造机可实现金属型重力铸造，金属型低压铸造、砂犁低压铸造和铝合金熔化功能。

该机主要结构包括：主机，熔化保温炉、液压系统，电气控制系统，液面加压系统等[2]。

(1)主机为龙门式结构，所有合型部件安装在静摸板上。

水平方向有左，右．后三向抽芯，左右抽芯连板尺寸较大(等同于J339型重力铸造机模板)，在重力浇铸时作为合型机构使用。

龙门架上装有动模板和反顶出杆。

金属犁低压铸造时作为水平分型机构使用，重力铸造时可作为上抽芯使用。

整套合型系统可在机架油缸驱动下沿竖直方向移动．以便低压铸造时保温炉的进出。

(2)熔化保温炉采用了坩埚炉，内置不锈钢坩埚，最大容铝量为500kg。

加热方式为辐射式阻带加热，额定功率90kw，在满功率t作状态下化铝时间仅需2—3小时。

炉体下部装有4个行走轮，在液压缸驱动F可沿水平轨道移动。

坩埚卜．配一圆形金属盖板，上面预留一个升液管口和多道T犁槽。

当铝锭熔化完毕后．盖上盖板，插入无保温套的升液管，便形成了一个砂璎低压铸造平台。

而插入带保温套的升液管。

将炉子移入主机F方，即呵配合合型系统进行金属犁低压铸造。

(3)电气控制系统和液面加压系统控制整套设备的动作及低压浇铸，同时检测设备备部分的位置及连锁情况。

工作状态可选择“重力”或“低压”，操作方式分为“点动”，“手动”，“半自动”。

“点动”操作时，按下按钮，设备相应部件产生动作，松开按钮，动作停lE；“手动”操作时。

按一下按钮，设备相应部件完成一步动作；“半自动”操作时．按下。

自动启动”按钮，设备按设定好的程序完成所有动作。

铝合金水冷板铝合金水冷板是用于某大型计算机上的散热零件，其铝合金基座内穿插导热性极好的铜管，通入冷却水进行冷却。

设计要求铸件组织致密，无气孔、缩孔、疏松等铸造缺陷，确保铜管与铝基体紧密接触，无间隙，从而获得最佳的散热效果；为了满足装配要求，需确保管子的直线度及两铜管间距；铸件经,射线探伤，应符合类铸件标准。

在铸造水冷板的过程中，我们经历了铜管在浇注过程中的弯曲、熔化、未熔合、气孔等挫折，几经分析研究，不断修改工艺，终于制成了满足铸件技术要求的合格铸件[3]。

铝合金制造工艺CAD/CAE技术铝合金铸件的质量与铸造因素、合金加热温度、浇冒1=1系统、浇El形状等有关Ⅲ。

铝合金铸造工艺设计是铝合金铸造生产的基本组成部分和关键环节。

长期以来。

主要靠工艺设计人员的经验、习惯进行，难以做到最佳工艺设计．也无法准确、动态地进行分析、预示和控制。

铸造工艺CAD辅助设计者完成工艺设计和所有绘图工作，方便、快捷、准确地代替人工和个人经验来进行铸造工艺设计，能提高设计人员的工作效率。

利用通用的绘图软件自身功能，也可进行铝合金铸造工艺设计。

如采用AutoCAD，人们可以完成二维铸造工艺设计。

实现红蓝铅笔功能，或利用UG，Pro／E等三维软件完成铸件、铸型(芯)等三维实体的建模。

但铝合金铸造工艺设计中[4]。

有许多需要查表、计算的地方，而且，每个企业有自己经常使用的铸造工艺，如冒口、浇注系统、冷铁等，形状和摆放位置、方式都相对固定。

这些重复性大的工作，可以基于通用绘图软件进行二次开发。

以实现专业铸造工艺设计功能。

在开发的过程中利用了计算机数据库技术和计算机图形技术。

设计人员在CAD平台上绘制零件图。

然后通过二次开发的一系列算法和程序，以及建立起来的相关数据库，在零件图上将工艺形状逐一添加上去，最终形成所需的铸造工艺图。

目前三维造型理论和实用化技术已Et趋成熟，三维铸造工艺CAD逐渐成为铸造工艺CAD的主流。

与二维CAD系统相比，三维工艺CAD系统具有设计结果直观、几何信息完整、可实现数据共享、可方便地生成二维工程图、易于与铸造工艺CAE／CAM系统衔接等优点。

铝合金重力浇铸众所周知，铝合金铸造是铝加工生产过程中一道非常复杂的工序。

铸锭的成形和铸锭的好坏直接影响后续加工过程和产品的最终组织性能。

铝合金铸造分为砂型铸造和金属型铸造，砂型铸造又分为砂型重力铸造和砂型低压铸造，金属铸造又分为金属型重力铸造和金属型低压铸造[5]。

砂型铸造即在砂型中生产铸件的铸造方法。

由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铝合金铸造生产中最主要和最基本的工艺方法。

高强韧铸造铝合金材料在高强韧铸造铝合金的发展过程中，A-U5GT占有重要的地位。

A-U5GT是法国人于20世纪初研制成功并投入生产应用的，在目前具有代表性的高强韧铸造铝合金中它的历史最久、应用最为广泛。

A-U5GT已列入法国国家标准和宇航标准，高纯（即w(si)≤0.05%,w(Fe)≤0.1%）的这种铝合金具有很好的力学性能。

我国目前没有与它对应的牌号。

美国铝协会牌号201.0（$!(1968年）和206.0(1967年）都是在A-U5GT基础上经改造而形成的，204.0（1974年）则等同于A-U5GT。

201.0(ALCu4MgMn)的商业名称是KO-1，是受美国专利保护的牌号，具有很好的力学性能和抗应力腐蚀能力。

但由于含有0.4%~1.0% 的银，材料成本很高，仅用于军事或其他要求高的领域，限制了其应用范围。

在高强韧铸造铝合金领域，我国取得了令世界瞩目的成绩。

60年代至70年代，北京航空材料研究院研制成功了ZL205A合金[8]。

ZL205A合金成分复杂，含有Cu,Mn,Zr,V,Cd,Ti,B 等7种合金元素。

ZL205A(T6)的抗拉强度为510MPa，是目前强度最高的铸造铝合金材料。

ZL205A(T5)的强韧性最好，伸长率可达13%。

最近，北京航空材料研究院吕杰等研制出一种与ZL205A成分相近、韧性特别好的铸造铝合金材料（以下称高韧205A）伸长率达19%~23% ，冲击韧度为181~304KJ/m2。

Al-Mg系合金具有优良的力学性能，高的强度、好的延性和韧性，抗蚀稳定性和切削加工性都好。

Mg的质量分数为12%~13%的铝镁合金的力学性能好于ZL301(ZAMg10)[9]，及抗拉强可达295~440MPa,伸长率12%~25%.Al-Mg系合金的主要缺点是裂纹倾向大、易出现氧化夹渣、有自然时效倾向。

美国牌号220,和英国牌号LM10与我国ZL301接近。

AL-Si系合金具有良好的铸造性能、好的抗蚀稳定性和中等的切削加工性能，具有一般的强度和硬度，但塑性较低。

因此一般而言，AL-Si系合金不是高强韧铝合金。

但是，文献报道了一种改良的ZL107[10]合金（以下称ZL107A）。

与ZL107接近的牌号有美国牌号319和英国牌号LM21[6]。

近年来，铸造铝合金的研究也得到相应的发展，其中发展较为迅速的是铸造铝基复合材料。

铸造Al-Si基Sic颗粒增强复合材料的研究和应用相对成熟。

随着Sic颗粒的加入，提高了合金的性能，尤其是刚性和耐磨性，并已应用到航空、航天、汽车等领域，具有广阔的应用前景。

此外，一些新型特种功能的铸造铝合金材料也处于研究应用阶段[7]。

尽管铸造铝合金具有广阔的应用前景，但其研究与应用也面临着严峻的挑战。

首先，随着现代工业的飞速发展，人们对铸件的可靠性等要求越来越高，同时对合金综合性能和特种性能的要求不断提高。

如何使传统的铸造铝合金在新世纪继续保持发展势头，如何开发研制新合金满足各种需要，使得铸造铝合金这种传统的合金材料焕发新的光彩，是摆在我们面前的重要课题。

参考文献[1]. 孙强。

先进的铝合金铸造技术，东北轻合金有限责任公司。

黑龙江哈尔滨。

[2]. 毕建峰。

多功能铝合金铸造机的开发与应用，2010(14) ，济南铸造锻压机械研究所。

[3]. 金建新。

铝合金水冷板的铸造工艺研究，2002(2)。

[4]. 袁贝，廖敦明，周建新。

铝合金铸造工艺CAD／CAE技术的研究与应用，2012,32（4），华中科技大学。

[5]. 刘树声，何贵元，程俊。

关于铝合金重力浇注简易模具之研究，2014(1)。

[6]. 李元元，郭国文，罗宗强，龙雁。

高强韧铸造铝合金材料研究进展，2000(6)，华南理工大学。

[7]. 熊艳才，刘伯操。

铸造铝合金现状及未来发展，1998(4)。

[8]. Davidkow, A.;Jain,M.K.;Petrov,R.H.;WILKinson,D.S.;Mishra,R.K.Strain localization, damage development during bending of AL—Mg Alloy sheets,2012,550.[9]. Amporn wiengmoon; John T.H Pearce; Torranin chairuangsri; Seiji Isoda; Hikaru Saito; Hiroki Kurata, HETEM and HAADF_STEM of precipitates at ageing of cast A319 aluminum alloy, 2013, 45.[10]. Siegfanz, s; Giertler, A; Michels, W.; Krupp, U. Influence of the microstructure on the fatigue damage behavior of the aluminum cast alloy ALSI&Mg0.3,2013,565.。