徐州市永晟冶金材料有限公司：铝合金熔炼与铸造工艺中的质量控制技术研究

来源：SMM2024-11-30 15:42

徐州市永晟冶金材料有限公司王勇、成会朝、王飞、温琴此前发布了名为《铝合金熔炼与铸造工艺中的质量控制技术研究》的文章，其中提到，铝合金普遍作用于铝合金构件、铝板、铝带等领域，尤其是随着社会经济和科学技术的不断发展和进步，铝合金的应用越来越广泛。同时，在铝合金铸件质量控制中，一定要充分考虑质量控制成本，妥善处理质量成本比，优化现行质量控制措施，同时不断改进铝合金冶炼工艺，充分发挥质量管理的效益。

以下是具体原文：

铝合金熔炼与铸造工艺中的质量控制技术研究

王勇成会朝王飞温琴

徐州市永晟冶金材料有限公司 221000

摘要：铝合金因其良好的力学性能和铸造性能，在工业上得到广泛应用，特别是在汽车、造船、航空航天等制造业，铝合金铸件的质量往往受到熔炼和铸造过程中诸多环节的影响。本文旨在探讨铝合金熔炼和铸造过程中的质量控制技术，通过分析铸造过程中的原料配比、精炼工艺、炉料控制以及针孔、氧化夹渣和缩孔的控制措施，提高铝合金铸件的质量。

关键词：铝合金；熔化过程；铸造工艺；质量控制；针孔缺陷；氧化夹渣

引言

铝合金作为一种重要的轻金属材料，在工业生产中有着广阔的应用前景，铝合金铸件的质量一直是制约其应用的关键因素之一。熔铸过程的质量控制技术对提高铝合金铸件的质量至关重要，本文将从铝合金熔铸技术的角度探讨质量控制技术的具体应用。

一、铝合金熔炼工艺中的质量控制

1.1材料配比和装料控制

在铝合金熔炼过程中，原料配比和炉料控制是影响铸件质量的核心环节，炉料的清洁度很重要，任何油、水分或其他杂质都可能对铝合金的性能产生负面影响，所有炉料在入炉前都必须经过严格的清洗和干燥处理，以保证其纯度。此外，再生材料(即废铝合金铸件或边角料)的使用要慎重，虽然这有助于降低成本，但过多的回收材料可能会导致铸造性能的下降，回收材料需要重新熔化和提炼，以去除可能的杂质和缺陷，应严格控制新老配料比例，一般建议返回配料比例不超过40%，以保证铝合金铸件的质量和一致性。[1]在配料方面，必须根据铸件的化学成分和物理性能要求，准确计算出所需原料的比例，这包括添加主要合金元素(如铜、镁、锌等。)和微量元素的精确控制。在配料过程中，还需要考虑配料在后续脱气、排渣、变质处理中的损失，适当提高配料质量，以保证最终铝液中各元素含量的准确性，配料时还应注意原材料的批次管理，避免不同批次之间化学成分差异对铸件质量的影响。

1.2精炼过程

精炼过程是铝合金熔炼过程中不可缺少的一部分，其目的是去除铝液中的气体(如氢气)和非金属氧化物(如氧化铝)，以提高铝液的纯度和流动性，减少铸件中的气孔和夹杂物。氩气作为惰性气体，可以有效防止铝液在精炼过程中与空气中的氧气发生反应，精炼剂可以吸收和去除铝液中的气体和杂质，采用网状精炼技术，可以保证精炼剂在铝液中均匀分布，使炉内每个角落都能得到充分精炼，不留死角。精炼过程中除去除气体和杂质外，还可加入适量的钛或其他细化剂，以细化铝液的晶粒结构，提高铸件的机械性能和表面质量，晶粒细化可以减少铸件中的应力集中点，提高疲劳强度和韧性。另外，二次精炼是保证铝液质量的关键步骤，通常在一次精炼后的一段时间内进行，通过氩气吹扫进一步去除铝液中可能残留的气体和非金属氧化物，以确保铝液的纯度达到最高标准。

1.3化学成分检测和控制

化学成分的变化直接影响铸件的强度、硬度、耐蚀性等物理机械性能，熔炼完成后，需要对铝液的化学成分进行检测，光谱分析仪作为一种高效、准确的检测手段，广泛应用于铝合金熔炼过程的化学成分分析，可以快速准确地检测铝液中各种元素的含量，而不会破坏铝液。检测时，应随机抽取多个样本进行检测，以保证数据的代表性和准确性，通过计算所有样品的平均值，可以得到铝液中各元素的大致含量，然后，将测量值与国家标准或客户要求进行比较。如果测量值超过规定范围，应立即采取措施进行调整，如调整成分比例、增加精炼次数或其他必要的处理，直到铝液中的化学成分符合要求，这一步对于保证铝合金铸件的质量稳定性和一致性非常重要。

二、铝合金铸造工艺中的质量控制

2.1针孔缺陷控制

针孔缺陷的存在不仅影响铸件的外观质量，而且降低其力学性能和耐腐蚀性能，从而影响产品的使用寿命和安全，针孔缺陷产生的原因复杂多样，但主要可归结为熔炼和铸造过程中的一系列不当操作。熔炼工具烘烤不充分是造成针孔缺陷的重要原因。如果熔炼工具没有完全干燥，其表面残留的水分在接触到高温铝液时会迅速汽化，形成气泡，进而在铸件上留下针孔，在铸造前，熔炼工具必须经过严格的预热和干燥，以确保其表面干燥无水分。熔化时间过长也是导致针孔缺陷的一个因素，长时间熔化会增加铝液中气体和杂质的含量，同时铝液温度会逐渐升高，导致气体溶解度降低，更容易形成气泡和针孔，所以在冶炼过程中，要严格控制冶炼时间，避免不必要的延长。

2.2氧化物夹渣缺陷的控制

氧化夹渣缺陷是铝合金铸造过程中另一种常见且不可避免的缺陷，它的存在不仅影响铸件的外观质量，而且降低其力学性能和耐腐蚀性能，氧化物夹渣缺陷的形成与多种因素有关，包括返矿比高、炉料质量差、排渣不彻底等。高返比是氧化产生夹渣缺陷的重要原因。返回是指铸造过程中产生的废铸件或废料，如果将它们重新加入熔炉中进行熔炼，将会带入大量的氧化物和杂质，如果返回比过高，这些氧化物和杂质就不能完全去除，从而在铸件中形成氧化物夹渣缺陷，因此，在铸造过程中，应严格控制返回比，避免返回比过高对铸件质量造成不利影响。

[2]炉料质量差也是导致氧化夹渣缺陷的重要因素，如果炉料中含有过多的氧化物、水分等杂质，将直接影响铝液的纯度和质量，在铸造前，必须对炉料进行严格的质量检查和筛选，以确保其符合铸造要求。

三、质量控制技术的优化与应用

3.1技术优化

随着科学技术的进步和工业的发展，越来越多的先进技术应用于铝合金熔铸领域，为质量控制提供了强有力的支持，采用先进的冶炼设备和铸造技术是提高质量控制水平的基础。现代熔炼设备不仅熔炼效率更高，熔炼效果更好，而且配备了先进的温度控制和监测系统，可以实时监测铝液的温度和成分变化，保证熔炼过程的稳定性和可控性，先进的铸造技术，如低压铸造和差压铸造，可以降低铸造过程中的气体和杂质含量，提高铸件的密度和机械性能。高效精炼剂和添加剂的应用也是提高铝液质量和纯度的关键，精炼剂可以去除铝液中的气体和杂质，提高铝液的纯度和质量，添加剂可以改善铝液的流动性和凝固特性，改善铸件的表面质量和内部组织，通过合理选择和匹配精炼剂和添加剂，可以进一步提高铝合金熔铸过程的质量控制水平。此外，先进的检测技术也是优化质量控制技术的重要手段，光谱分析、X射线衍射等现代检测技术可以实时监测铝液中化学元素的含量和变化，及时发现潜在的质量问题，将这些检测技术应用于铝合金熔铸过程，可以实时监测和控制铝液的成分和质量，进一步提高质量控制水平。

3.2成本控制

如何在保证质量控制水平的前提下降低成本控制，是铝合金冶炼铸造企业需要面对的重要问题，合理的冶炼材料配比是降低质量控制成本的有效措施之一。通过对不同材料成分和性能的精确计算和分析，选择最合适的熔炼材料配比，可以在保证铝液质量的前提下降低材料成本，同时也可以考虑回收废铝，进一步降低材料成本。优化精炼工艺也是降低质量控制成本的重要手段，通过改进精炼剂的配方和使用方式，提高精炼效率和质量，可以降低精炼剂的用量和成本，可采用真空精炼、超声波精炼等先进精炼设备和技术，进一步提高精炼效果和质量。[3]此外，提高设备利用率也是降低质量控制成本的有效途径，通过加强设备的维护，延长设备的使用寿命和性能稳定性，可以降低设备更换和维护的成本，可以采用先进的生产计划和调度系统，优化生产工艺和设备利用率，进一步提高生产效率和质量水平。

四、结语

总之，铝合金普遍作用于铝合金构件、铝板、铝带等领域，尤其是随着社会经济和科学技术的不断发展和进步，铝合金的应用越来越广泛。同时，在铝合金铸件质量控制中，一定要充分考虑质量控制成本，妥善处理质量成本比，优化现行质量控制措施，同时不断改进铝合金冶炼工艺，充分发挥质量管理的效益。

公司专注铝合金辅助材料20年!

公开资料显示，徐州市永晟冶金材料有限公司成立于2003年，位于徐州市东郊，注册资金1000万元。占地面积16000平方米，其中建筑面积6000平方米，是集研发、生产、销售、服务为一体的股份制企业。同中南大学、北京科技大学、中国矿业大学、盐城工学院具有长期的合作关系。企业拥有生产金属熔剂、金属添加剂、铝中间合金、铜中间合金、稀土中间合金、铸造铝合金6个大系列50余个品种的生产工艺和生产设备。企业现有职工78人，高级技师1人，中级技师2人，所有职工上岗前都经过严格的培训。