Kernanforderungen für das Rohstoff- und Kompositionsdesign
Auswahl hochreiner Rohstoffe: Das Gießen von Nichteisenmetalllegierungen (wie Aluminium- und Kupferlegierungen) erfordert Metallbarren mit einer Reinheit von mindestens 99,7 % (siehe GB/T 8733-2016). Der Gehalt an Verunreinigungselementen (wie Fe und Si) muss streng auf unter 0,1 % kontrolliert werden, um eine Versprödung der Korngrenzen zu vermeiden. Beispielsweise erfordert die Aluminiumlegierung 7075 in Luft- und Raumfahrtqualität einen Zn-Gehalt von 5,6 % bis 6,1 % und einen Mg-Gehalt von 2,1 % bis 2,5 %. Eine Zusammensetzungsabweichung von mehr als ±0,2 % führt zu einer Verringerung der Festigkeit um 10–15 %.
Präzise Steuerung des Legierungsanteils: Der Einsatz einer Zwischenlegierungs-Vormischtechnologie sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Spurenelemente (wie Ti und B). Am Beispiel von Kupferlegierungen nimmt die Leitfähigkeit bei jeder 0,1-prozentigen Erhöhung der Sn-Zugabe um etwa 1,5 % ab (Daten aus dem *Non-Ferrous Metals Processing Handbook*). Die Zusammensetzung muss in Echtzeit mit einem Spektrometer überwacht werden; Schwankungen der Zusammensetzung im Schmelzofen sollten kleiner oder gleich ±0,05 % sein.
Schlüsselparameter für Schmelz- und Gießprozesse
Temperaturmanagement
Schmelztemperatur: Aluminiumlegierungen werden typischerweise auf 700–750 Grad und Kupferlegierungen auf 1100–1200 Grad kontrolliert. Eine Überschreitung dieser Temperatur um 10 Grad verstärkt die Bildung von Oxidschlacke.
Gießtemperatur: Je nach Legierungstyp angepasst. Beispielsweise beträgt die Gießtemperatur für die Aluminiumlegierung ZL104 680–720 Grad. Eine zu niedrige Temperatur führt zu Kaltverschlussdefekten.
Gas- und Einschlusskontrolle
Um einen Wasserstoffgehalt von weniger als oder gleich 0,15 ml/100 g sicherzustellen (siehe ASTM E29), sollte eine Argon-Raffinierung (Durchflussrate 0,5–1,5 l/min·kg) oder eine Flussmittelbedeckung (z. B. KCl+NaCl-Mischsalz) verwendet werden. Lassen Sie die Mischung vor dem Gießen 5 bis 10 Minuten lang stehen, damit die Einschlüsse an die Oberfläche schwimmen können. Die Dicke der Schlackenschicht sollte betragen<3 mm.
Qualitätsprüfung und Fehlervermeidung
Standards für zerstörungsfreie-Tests
Ultrasonic testing (defect size >0,5 mm erfordert Nacharbeit) und Röntgenprüfung (Porosität).<2% is acceptable) are industry-standard methods. For example, aluminum profiles for high-speed rail must meet the Class B testing requirements of EN 12004-2.
Häufige Fehlerlösungen
Schrumpfungshohlräume: Verbessert durch Kontrolle der Formtemperatur (±5 Grad) und Steigrohrdesign (Höhe größer oder gleich dem 1,5-fachen der Gussdicke).
Heißrissbildung: Die Zugabe von 0,01 % bis 0,03 % Sr oder TiB₂ verfeinert die Körner und verringert das Risiko einer Rissbildung.
Ausrüstungs- und Umgebungsanforderungen
Auswahl der Schmelzausrüstung
Mittelfrequenz-Induktionsöfen (Wirkungsgrad größer oder gleich 85 %) sind Widerstandsöfen überlegen und müssen mit einem automatischen Temperaturregelsystem (Genauigkeit ±3 Grad) ausgestattet sein. Die Druckparameter der Gießmaschine sollten entsprechend der Fließfähigkeit der Legierung angepasst werden. Beispielsweise erfordert der Druckguss einer Magnesiumlegierung 150 bis 300 MPa.
Werkstatt-Umweltkontrolle
Luftfeuchtigkeit muss sein<60%, dust concentration <5 mg/m³ (GBZ 2.1-2019) to prevent hydrogen absorption and oxidation of the metal.
