鑄造鋁合金在艦船裝備應(yīng)用中存在的問題及發(fā)展趨勢

夏爽

沈陽度維科技開發(fā)有限公司 遼寧沈陽 130022

我國現(xiàn)在常用的鑄造工藝手段有以下幾種，例如砂型鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造等。因為鑄造鋁合金的整體較為復(fù)雜，在把破壁結(jié)構(gòu)零件的成型過程中具有特別的優(yōu)勢，在艦船裝備中具有更加廣泛的應(yīng)用前景。

1 分析鋁合金鑄造技術(shù)在艦船裝備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于艦船裝備長時間處于海洋的工作環(huán)境中，工作環(huán)境的溫度差距較大，受到海水的長時間侵蝕，因此要求其制作零件具備一定的耐腐蝕性能，而鋁合金產(chǎn)品不僅具有較為良好的耐腐蝕性，同時在不同的環(huán)境溫度下，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，金屬的膨脹系數(shù)較小等優(yōu)點，然而在鑄造鋁合金產(chǎn)品的實際應(yīng)用過程中，總是會受到各種因素的影響，對鋁合金產(chǎn)品的應(yīng)用效能造成阻礙，還會出現(xiàn)由于鑄造質(zhì)量出現(xiàn)問題而產(chǎn)生故障的現(xiàn)象[1]。

2 鑄造鋁合金的應(yīng)用問題

2.1 鑄造過程的氣孔問題

技術(shù)人員需要針對缺陷位置進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，氣孔缺陷問題經(jīng)常發(fā)生在水密防護(hù)罩的安裝面上，安裝面是由冷鐵制造而成的，首先需要對缺陷位置的工藝特性進(jìn)行分析，通過對合金液體、澆筑時間、充型效率、鑄造材料、鑄造工藝、以及型腔表面烘烤狀況等進(jìn)行分析，探究型腔表面是否存在發(fā)氣的異物，然后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的原因主要是由于型腔表面存在油污。通過對冷鐵表面進(jìn)行細(xì)致檢查，發(fā)現(xiàn)部分冷鐵表面遭受油污污染。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是，利用風(fēng)鏟清理型砂過的程中，需要連續(xù)添加機(jī)油、導(dǎo)致部分冷鐵在清理之后表面依然存有少量機(jī)油，油污與金屬表面接觸之后，產(chǎn)生難聞的氣體，氣體進(jìn)入到鑄件中，形成了氣孔缺陷。

對氣孔問題進(jìn)行有效解決的措施。由于鑄件的水密防護(hù)罩安裝面位置，一直出現(xiàn)內(nèi)部缺陷問題，而且使用超聲波的檢驗方式，不能將內(nèi)部缺陷位置完全檢驗出來，所以，這對這種問題的發(fā)生，技術(shù)人員可以利用斜向照射、雙層透射的方式進(jìn)行X光檢驗，可以有效檢驗出問題的發(fā)生位置。

2.2 鑄造鋁合金的疏松問題

在鑄造鋁合金產(chǎn)品的前期工藝過程中，因為沒有選取合適的冒口位置和高度，導(dǎo)致鑄件在凝固過程中，出現(xiàn)補縮不及時的現(xiàn)象，由于原冷鐵的激冷效果較弱，鑄件不能長時間凝固，致使導(dǎo)致鑄件本體在冒口周圍的鉚釘位置晶粒粗大，鋁合金鑄件出現(xiàn)疏松現(xiàn)象。通過分析鑄件的整體質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)鑄件力學(xué)性能的抗拉強(qiáng)度、伸長效率等不符合規(guī)定要求，同時部分位置的硬度也不滿足要求，抵抗沖擊能力較弱，致使鉚接孔處出現(xiàn)開裂。

針對這種現(xiàn)象可以采取以下措施進(jìn)行改善，首先，增加冒口的高度，加大冒口根部尺寸，提升補縮的壓力、促使補縮時間延長、提高補縮面積，可以有效改善疏松缺陷，其次需要對冷鐵進(jìn)行改進(jìn)，促使?jié)仓^程的冷卻速度加快，將晶粒細(xì)化，防止晶界的晶粒過大，提升鑄件的力學(xué)性能。最后，需要對冒口位置進(jìn)行調(diào)整，防止鉚接部位冒口根部的熱量集中，致使鑄件的力學(xué)性能變?nèi)酢?/p>

3 提升鋁合金鑄造技術(shù)質(zhì)量的發(fā)展策略

3.1 對成形技術(shù)加強(qiáng)研究

目前我國為了提升鋁合金產(chǎn)品的使用性能，部分研究專家對此開展了大量的數(shù)據(jù)實驗，鑄造鋁合金的應(yīng)用性能作為主要的研究項目，由于之前對高強(qiáng)鋁合金成形的研究較少。所以，現(xiàn)在特別需要對合金的成形性能以及成形技術(shù)方式進(jìn)行深入探究。在商業(yè)應(yīng)用中，AI-Cu系合金主要應(yīng)用于商業(yè)產(chǎn)品中，由于AI-Cu系合金具有優(yōu)良的切削性能，在熱處理后具有較高的力學(xué)性能，但是鑄造工藝較為復(fù)雜，但鑄造較為困難，流動性差，容易產(chǎn)生裂紋缺陷[2]。

鋁合金屬的成形性能的高低對其在艦船裝備中的應(yīng)用具有直接的影響。因此，技術(shù)人員需要提升合成材料的鑄造性能，對材料的成型技術(shù)進(jìn)行完善。未來應(yīng)用于高強(qiáng)韌鑄造鋁合金的成形技術(shù)，可能會有以下幾種，例如低壓鑄造、差壓鑄造、擠壓鑄造、半固態(tài)擠壓成形、半連續(xù)鑄造、超聲鑄造和磁流鑄造等，雖然部分成型技術(shù)還不太完善，并且沒有實現(xiàn)完全的商業(yè)化應(yīng)用，但是這為我國鑄造鋁合金形技術(shù)的未來發(fā)展提供了理論支持。

3.2 開發(fā)新型的合成材料

通過研究新型的高強(qiáng)韌合成材料，人們在合金化方面獲取了一定的技術(shù)成果。伴隨新型合金元素的出現(xiàn)，需要研究其再鑄造高強(qiáng)韌鋁合金中的作用機(jī)理，例如Sc，Li等元素。除此以外，需要注重高強(qiáng)韌鑄造鋁合金材料的凈化技術(shù)研究。通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)鋁合金的組織具有遺傳性能，合成材料的純凈性會對高強(qiáng)韌鋁合金的應(yīng)用性能造成直接影響，不但對高強(qiáng)韌鋁合金的合金化研究造成阻礙，而且嚴(yán)重影響高強(qiáng)韌鋁合金在艦船裝備中的應(yīng)用。相比于其他國家，我國目前在鋁合金純凈化技術(shù)的研究方面還存在一定的差距，因此，需要在深入推進(jìn)合金化研究的同時，注重研究鋁合金純凈化技術(shù)。

4 結(jié)語

因為鋁合金鑄造工藝的特殊性嗎，尤其鑄造大型的鋁合金樣品，鑄件內(nèi)部時常發(fā)生結(jié)構(gòu)疏松、孔洞等基體金屬結(jié)構(gòu)的缺陷問題。因此，技術(shù)人員需要對鑄造工藝進(jìn)行積極改進(jìn)，開發(fā)新型的鑄造工藝，研究新型的合成材料，同時研發(fā)出相應(yīng)的鑄件配套設(shè)備，促使鋁合金鑄造技術(shù)在未來艦船裝備中得到廣泛應(yīng)用。