铝合金知识

一、铝合金的特点
  铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金形材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
  铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。
铝及铝合金与其它金属材料相比，具有以下一些特点。
1、密度小
  铝及铝合金的密度接近2.7g,约为铁或铜的1/3。
2、强度高
  铝及铝合金的强度高。经过一定程度的冷加工可强化基体强度,部分牌号的铝合金还可以通过热处理进行强化处理。
3、导电导热性好
  铝的导电导热性能仅次于银、铜和金。
4、耐蚀性好
  铝的表面易自然生成一层致密牢固的AL2O3保护膜，能很好地保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。
5、易加工
  添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。
二、铝合金的加工工艺
  铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。铸造铝合金的力学性能不如变形铝合金，但铸造铝合金有良好的铸造性能，可以制成形状复杂的零件，不需要庞大的加工设备，并具有节约金属、降低成本、较少工时等优点，按成分中铝之外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四大类 变形铝合金有很好的力学性能，适合于变形加工。按性能和实用特点不同，可以分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝四大类。
  由于铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而比强度则较高。因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。
  1.铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。纯铝及铝合金有良好的导热性能，可用在化工生产中的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等。
  2.铝合金具有良好的铸造性能。由于熔点较低（纯铝熔点为660.23℃，铝合金的浇注温度一般约在730～750℃左右），故可以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程比铸钢和铸铁长得多，流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。
  压铸铝铸造是金属冶炼加工的一种工艺，通常是利用金属的重力在模具中进行浇铸。但“压铸铝”不是靠重力完成的,而是施加了一定压力。有点类似“注塑”。但它有一套技术含量较高的抽芯，冷却等系统。总的来说,都是通过一个集中入口将材料送到要铸“注”造的型腔内,形成零件。 适合压铸工艺的铝就是压铸铝，通常是压铸铝合金。摩托车发动机的机体件（譬如：曲轴箱、汽缸体、汽缸盖、盖罩、左右曲轴箱盖等）均采用高压或低压压铸工艺加工而成。下面重点介绍特种铸造中的二种——金属型铸造和压力铸造。
1.金属型铸造
  金属型铸造是将金属熔液直接浇入由耐高温金属材料制成的铸型中以获得铸件的方法。金属型铸造可经数万次的浇铸而不损坏，既节省了造型工时和大量的造型材料，提高了生产率，又能改善劳动条件。所得到的铸件尺寸精确，表面光洁，结晶颗粒细微，机械性能较高。摩托车发动机上使用的活塞就是采用金属模浇铸的，也有采用液态模锻法浇铸。液态模锻法是将熔化的铝液浇入金属模后，在其液态或半液态时加压，一直保持到铸件凝固，因此，有时简称它为“液锻”。这样的毛坯质地致密，各方面的性能都有所提高，但浇铸工艺的难度也比较大。
2. 压力铸造
  压力铸造简称压铸，它是将金属熔液在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行。由于压力铸造法是高压高速下注入金属熔液，故可得到形状复杂的薄壁件，且压力铸造法生产出来的产品致密度较高，高的压力保证了金属熔液的流动性，因而可以适当降低浇注温度，铸型不必使用涂料，提高了零件的精度。压力铸造生产出的产品质量好，生产率高，适用于小型铸件的大批量生产。同时，压力铸造是实现少切削或无切削的有效途径之一。
  一般情况下，摩托车发动机的铝合金件（主要是箱体件）均为高压铸造，只有汽缸盖是例外。这是由于汽缸盖中有进气道、排气道、油道，水冷机还有水道，以及半球形燃烧室，气门导管孔，火花塞孔、凸轮轴半圆座孔，还有用于装配缸头螺栓的通孔，其型腔比较复杂，故采用低压铸造。
三、摩托车发动机用铝合金
  在现代摩托车发动机的机体件中（包括曲轴箱体、汽缸体、汽缸盖、左、右曲轴箱盖及汽缸盖罩壳等铸件），大部分都是由铝合金材料制造的。
  在铝合金成分中，硅能改善合金的铸造性能；“Cu”可提高合金的流动性、抗拉强度和硬度；“Mg” 可提高强度和屈服强度，提高合金的切削加工性、抗腐蚀性好；“Zn”可提高铝合金的流动性、增加热脆性、有较好的铸造性能和机械性能，切削加工性能也较好；“Fe” 铁是有害物质， “Mn”锰在铝合金中能减少铁的有害影响；“Ni” 镍能提高合金的硬度和强度，降低耐蚀性，能减少合金对模具的熔蚀，能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性，在铝合金中加入适当的镍，铸件经过抛光后，能获得较高的光泽表面；而在铝合金中加入微量的钛“Ti”，能显著细化铝合金的显微组织，提高机械性能，降低合金的热裂倾向。铝的比重为2.7，而加入以上这些不同比例的金属元素后，铝合金的比重在2.55～3.00之间。为此，国家对铝合金材料的制造制订了有关标准，规定铝合金成分中各金属元素的含量。同时，制订了《摩托车发动机铝合金压铸件及低压铸件技术条件》。
  由于部分生产厂家一味追求利润，在发动机（铝合金）铸件制造过程中，偷工减料，使铝合金铸件存在针孔、气孔、疏松等铸造缺陷，造成曲轴箱体、汽缸体、汽缸盖等铝合金机件致密度小，尤其是汽缸盖，如果存在这个缺陷，则会直接引起发动机燃烧室的热量不能及时散发出去，从而导致发动机严重过热。对大部分维修人员而言，忽视对铝合金铸件致密度检查的还比较普遍，这是由于大家对其认识还不够充分，有的基本没有认识，因此，在排除发动机过热故障实例中，走弯路是必然的了。铝合金的致密度虽然用眼睛无法判断，但是，只要肯动脑筋想办法，并不太难。如果你怀疑某铝合金铸件存在问题，在零件相同的前提下，可以采用电子秤对比称一下（现在市场上电子秤到处都有，操作起来并不太困难），便见分晓。如果两铸件重量相差5%～10%，即可作出准确的判断：轻一点的铝合金铸件品属于铸件致密度小，应予以更换。

值得收藏。