​铝合金铸造加工是一种将铝合金材料熔化后，注入特定的铸型型腔中，经过冷却凝固，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的铝合金铸件的制造工艺。它是现代金属加工领域中广泛应用的技术，用于生产各种机械零件、汽车零部件、航空航天部件以及建筑和装饰构件等。
成分检验：
铝合金铸造的原料主要是铝锭以及各种合金元素添加物。在投入铸造前，必须对原材料的成分进行精确检验。例如，对于常见的铝 - 硅合金（如 ZL101），硅的含量应在 6.5% - 7.5% 之间。使用光谱分析仪等设备，确保合金元素的含量符合规定标准，任何偏差都可能影响铸件的力学性能、耐腐蚀性等。
还要检查原材料中的杂质含量。像铁、钠等杂质元素对铝合金性能有不良影响。例如，过多的铁会降低铝合金的韧性和耐腐蚀性，其含量一般要控制在较低水平，如在某些铝合金中，铁含量应低于 0.6%。
原料预处理：
对铝锭和合金元素添加物进行清洁处理，去除表面的油污、氧化膜和灰尘等杂质。这些杂质如果进入熔液，可能会导致气孔、夹杂等缺陷。例如，可以采用机械打磨或化学清洗的方法来处理原材料。对于铝锭表面的氧化膜，可以用碱洗的方式去除，然后用清水冲洗干净，确保原材料表面纯净。
熔炼过程质量保障
熔炉选择与维护：
根据铝合金铸造的规模和要求选择合适的熔炉。例如，对于中小批量生产，电阻炉是一种常用的选择；对于大规模生产，燃气炉或感应电炉效率更高。无论哪种熔炉，都要定期维护。检查炉衬的完整性，炉衬损坏可能导致热量散失、金属液泄漏等问题。同时，要确保熔炉的加热系统、温度控制系统等正常工作。
熔炼温度与时间控制：
不同铝合金有不同的熔点和最佳熔炼温度范围。例如，铝 - 硅合金熔点在 577℃ - 630℃之间，实际熔炼温度一般控制在 700℃ - 750℃。温度过高会导致合金液吸气（吸收氢气等）、氧化加剧，产生气孔和夹杂物；温度过低则合金元素不能充分熔解，影响合金成分均匀性。熔炼时间也需要合理控制，过长的熔炼时间会增加金属液与空气接触时间，导致吸气和氧化，同时浪费能源。
精炼与除气处理：
铝合金在熔炼过程中容易吸收气体，主要是氢气。可以采用多种除气方法，如吹气精炼法。使用惰性气体（如氩气或氮气）通过旋转喷头或多孔塞吹入合金液中，气泡在上升过程中会吸附氢气并带出液面。同时，添加精炼剂也很重要，精炼剂可以去除合金液中的氧化物和夹杂物。例如，使用六氯乙烷等精炼剂，它在高温下分解产生的气体能够吸附夹杂物，使夹杂物上浮到液面被去除。
造型与制芯环节质量控制
造型材料选择：
铝合金铸造常用的造型材料有砂型、金属型和熔模铸造用的陶瓷型等。对于砂型铸造，要根据铸件的要求选择合适的型砂。例如，对于高精度、复杂形状的铸件，可选用树脂砂。树脂砂具有较高的强度、良好的溃散性和尺寸精度，能够很好地复制模具形状，并且在铸件凝固后容易清理。要确保型砂的透气性、强度和耐火性等性能符合铸造要求。透气性差会导致铸件产生气孔，强度不足会使砂型在浇注过程中损坏，耐火性不够则可能造成铸件表面粘砂。
造型工艺控制：
在造型过程中，严格控制砂型的紧实度。紧实度过高会降低砂型透气性，导致铸件产生气孔；紧实度过低则砂型强度不够，可能在浇注时被冲垮。例如，手工造型时，通过控制舂砂的力度和次数来调节紧实度；机器造型时，调整好造型机的参数，确保砂型的紧实度均匀一致。同时，注意砂型的分型面设计和脱模方式，避免在脱模过程中损坏砂型。
制芯工艺控制：
芯子用于形成铸件的内腔，其质量直接影响铸件内部质量。制芯材料和工艺与造型类似，但芯子要求更高的强度、透气性和退让性。退让性是指芯子在铸件凝固收缩时能够适当变形，避免阻碍铸件收缩而产生裂纹。例如，对于一些细长的芯子，可以采用中空结构或添加退让性材料来提高退让性。制芯后要对芯子进行烘干处理，去除水分，提高芯子的强度和稳定性。
浇注过程质量把关
浇注温度控制：
浇注温度对铝合金铸件质量至关重要。浇注温度过高，合金液流动性好，但会增加缩孔、缩松等缺陷的产生几率，同时使铸件的晶粒粗大，影响力学性能；浇注温度过低，合金液流动性差，可能出现浇不足、冷隔等缺陷。对于不同形状和尺寸的铸件，浇注温度要根据铸件的形状、尺寸和壁厚等因素来确定。例如，对于薄壁铝合金铸件，浇注温度要相对高一些，以确保合金液能够充满型腔；对于厚壁铸件，浇注温度可以适当降低，防止产生过多的缩孔。
浇注速度控制：
浇注速度要适中。浇注速度过快，合金液对砂型的冲击力大，容易造成砂型损坏、冲砂等缺陷，同时会使合金液卷入气体，产生气孔；浇注速度过慢，合金液可能在浇注过程中冷却凝固，出现浇不足或冷隔现象。根据铸件的大小和复杂程度来调整浇注速度。例如，对于大型、简单形状的铸件，浇注速度可以稍快一些；对于复杂形状的铸件，浇注速度要适当放慢，使合金液能够平稳地充满型腔。
浇注系统设计：
浇注系统包括浇口、直浇道、横浇道和内浇道等部分，其设计要合理。作用是引导合金液平稳、均匀地进入型腔。浇口的位置要选择在有利于合金液流动和排气的地方，一般位于铸件的最高处或壁厚较大的部位。直浇道的高度和直径要根据铸件的高度和重量来确定，横浇道和内浇道的尺寸和形状要能够控制合金液的流速和流向。例如，采用开放式浇注系统可以使合金液平稳地流入型腔，避免产生飞溅和涡流。
铸件后处理质量保证
清理工艺控制：
铸件凝固后，首先要进行清理，去除铸件表面的粘砂、浇冒口和芯子等。清理方法有机械清理（如抛丸、喷砂）和化学清理（如碱洗）等。抛丸清理是利用高速旋转的叶轮将弹丸抛射到铸件表面，去除粘砂和氧化皮。在抛丸过程中，要注意弹丸的大小、速度和抛射角度等参数。弹丸过小，清理效果不佳；弹丸过大，可能会损伤铸件表面。喷砂清理适用于清理形状复杂的铸件，其原理与抛丸类似，但使用的是砂粒作为喷射介质。碱洗清理主要用于去除铸件内部的芯子和一些难以用机械方法清理的粘砂，要控制碱液的浓度、温度和洗碱时间，避免铸件过度腐蚀。
热处理工艺控制：
根据铝合金铸件的性能要求，可能需要进行热处理。热处理可以改善铸件的力学性能、消除内应力等。例如，对于一些铝合金铸件，进行时效热处理可以提高其强度和硬度。在热处理过程中，要严格控制加热温度、保温时间和冷却速度。加热温度过高或保温时间过长，可能会导致铸件过烧或变形；冷却速度过快，可能会产生新的内应力。同时，要选择合适的热处理设备，确保温度均匀性和工艺的可重复性。
质量检测与修补：
对铝合金铸件要进行全面的质量检测。检测内容包括外观检查（查看是否有气孔、缩孔、裂纹、砂眼等缺陷）、尺寸精度检测（使用量具测量铸件的尺寸是否符合设计要求）、力学性能检测（如拉伸试验、硬度测试等）和内部质量检测（如采用 X 光探伤、超声波探伤检查铸件内部的缺陷）。对于检测出的小缺陷，可以采用修补的方法进行处理。例如，对于表面气孔和砂眼，可以采用补焊、浸渗等方法修复；对于尺寸偏差较小的铸件，可以通过机械加工进行修正。