探讨降低铝合金扁锭废品率的有效途径
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【摘 要】随着我国经济的快速发展，对铝板带材的需求量越来越大，对制造工艺也提出了更高的要求。减少铸锭缺陷，提高成品率，降低成本已经是必然的趋势。我国铝合金铸造技术行业和国际水平还存在着一定的差距，尽管引进了一些先进铸造技术和生产线，但是铝合金铸造整体水平的提高还需要继续努力。本文结合理论与现场实践，提出了几点建议，希望可以为技术人员提供借鉴，从而降低铝合金扁锭废品率。
【关键词】降低；铝合金扁锭；废品率；途径
1 铝合金扁锭裂纹常见的几种形式
1.1表面裂纹
扁锭的表面裂纹，一般只在铸锭的宽面发生，并且是在铸造过程中产生的，表面裂纹是一种扁锭常见裂纹。它在扁锭大面上的分布可能是连续的，也可能是断续的，裂纹向铸锭内部的扩展深度不等。软合金扁锭的表面裂纹常常是可见的，而硬合金扁锭因被表面偏析浮出物覆盖，通常在铸锭铣面后才能发现，并且有可能导致整个铸锭开裂。
1.2 底部裂纹
底部裂纹也是扁锭常见的一种裂纹。扁锭的底部裂纹是指从铸锭底部开始的裂纹。纯铝等软合金扁锭底部裂纹通常不波及整个铸锭，而仅限于离铸锭底部几十毫米到一百多毫米的范围内，而硬合金，往往可以延伸到整个铸锭，甚至使整个铸锭开裂。底部裂纹一般在铸造过程中产生。
1.3 浇口裂纹
浇口裂纹是在铸锭停止浇注和随后的凝固过程中产生的。软合金铸锭即使发生浇口裂纹，也不扩及整个铸锭，而硬合金的浇口裂纹往往可以使整个铸锭开裂，并伴有强烈的声响，甚至损坏铸造工具，威胁人身安全。
1.4 侧面裂纹
侧面裂纹只在硬合金扁锭上面发生，裂纹时发出很大声响。
2 减小铸造应力
2.1降低铸造温度
因为降低铸造温度，使进入液穴的熔体温度降低。
2.2降低冷却强度
降低冷却强度可使铸锭表面温度升高，减少铸造应力。
2.3适当控制扁锭的宽/厚比
扁锭的宽厚比越大，则窄边和中部的温差越大，铸造应力也越大。
2.4适当控制铸造速度
因为铸造速度过高，液穴深度增加，液穴底部与表层的温差加大，铸造应力增加。
3 使应力均匀分布
3.1防止过高的铸造速度
铸造速度与液穴深度成正比，铸造速度越高液穴越深，当液穴过深时，将在液穴中心的底部出现曲率半径很小的液穴区段。
3.2合理分配液流
铸造扁锭时，所采用的是向铸锭窄面导流的长方形漏斗（目前多采用分流带），其长度和导流口宽度均应遵循在铸锭宽度方向上不产生曲率半径很小的液穴区段这个原则。
3.3铸造操作正确
为防止产生曲率半径很小的液穴区段，除了正确选择分流袋以外，铸造操作也应正确。原因是：如果分流袋的预热不够，或是安放的位置不正，导流不均等，都可能产生局部曲率半径很小的液穴。这对应力的均匀分配是不利的，往往容易在该处产生裂纹。
3.4防止水冷不均
水冷不均时，在水冷弱的部分将出现曲率半径很小的液穴区段，该区段局部温度较高，最后收缩时受拉应力较大。
4 减少淬火应力
4.1铸造速度不能过低
铸造速度过低，金属在结晶器中停留时间长，铸锭表层被二次加热的温度高，同时液穴壁加厚，甚至可能出现液穴底不出结晶器的情况（也称铸锭悬挂）。
4.2防止冷却强度过大
冷却强度越大，铸锭表层温度越低，淬火效应明显。
4.3减小结晶器锥度
结晶器的锥度大，在结晶器内的铸锭表层和结晶器内壁之间空隙大，导热条件差，铸锭表层二次加热温度高。
5 降低铸锭收缩阻碍应力
这里所说的收缩阻碍应力，是指铸锭收缩时所受铸锭内层的阻碍而造成的应力，不是指以前提到的机械收缩阻碍应力，不是指铸锭进入第三阶段以后铸锭中心层收缩时所受外层的收缩阻碍应力。
5.1采用窄边（侧面）提前冷却的结晶器
采用窄边（侧面）提前冷却的结晶器，扁锭窄边提前见水凝固冷却，同时沿宽边方向发生强烈收缩；由于宽面见水滞后于窄边，形成的液穴壁较薄，窄边收缩时不会遇到很大的收缩阻碍，有利于避免侧面裂纹。
5.2避免铸造速度过低
铸造速度过低，铸锭见水强烈收缩时的液穴壁较厚，对铸锭外层收缩阻碍较大。这项措施对铸锭塑性较低的合金更为适用。
6 避免应力集中
6.1避免铸造速度过低
铸造速度过低，单位时间内金属的流量小，在相同的散热条件下，金属液面的温度降低，金属流动性变差，容易在铸锭周边形成冷隔。
6.2防止铸造温度偏低
铸造温度低，金属流动性差，容易在铸锭周边形成冷隔。
6.3分流袋不能过小、过短
分流袋过小或过短不利于将温度较高的金属液流导向铸锭周边，也易形成冷隔。
6.4防止结晶器温度过低
结晶器温度过低，敞露液面靠近结晶器周边的冷却强度过大，也容易在周边形成冷隔。
6.5浇管不能沉入太深
浇管沉入太深，敞露液面的金属得不到更新，因敞露液面的金属温度降低而形成冷隔。
6.6注意操作，防止铸锭夹渣。
7 消除铸锭浇口应力
在直接水冷半连续铸造条件下，铸锭的浇口和底部一样，都处于拉应力状态。
铸锭浇口拉应力产生的原因，是由于熔融金属停止供给后，铸锭中部的冷却收缩受铸锭周边已凝固金属的阻碍。浇口部拉应力的大小与铸锭规格尺寸有关，因为铸锭规格尺寸增大，收缩的绝对值增加。对于低塑性的、不是靠增加共晶量来提高合金补缩能力和焊合能力的合金大规格铸锭，为了防止浇口裂纹，通常用“自身”回火法来消除浇口应力。
所谓铸锭浇口部的自身回火，就是停止注入熔融金属后，在浇口未完全凝固时停止向铸锭供冷却水，此时浇口部尚未凝固的金属将铸锭浇口部加热，从而消除铸锭浇口部的拉应力。对于其它合金铸锭不采取回火措施，浇口也不会裂纹，但应注意浇口操作——除尽浇口夹渣——避免应力集中。
8 总结
降低铝合金扁锭废品率的方法有很多种，我们在平时的工作中要注意积累经验，针对不同的条件下采用相应的途径，对于出现的不足和问题及时进行改进。经过技术的不断成熟，我相信我国的铝合金铸造水平一定会迈向一个新的台阶。
参考文献：
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