砂铸铝是一种以砂型为模具的铝合金铸造工艺,属于重力铸造的一种。其原理是将熔融的铝合金浇入砂型型腔,经冷却凝固后获得所需形状的零件。砂铸铝工艺成本低、灵活性高,适合中小批量生产及复杂结构零件的铸造,广泛应用于汽车零部件、机械配件、建筑五金、航空航天等领域。以下介绍制作流程:

1. 模具制备
砂型类型:
黏土砂型:以黏土为粘结剂,与原砂、水混合制成,成本低但强度较低,适用于简单零件。
树脂砂型:使用树脂(如呋喃树脂、酚醛树脂)作为粘结剂,强度高、尺寸精度好,适合复杂铸件。
消失模(实型铸造):用泡沫塑料制作模型,埋入砂型后直接浇铸,模型汽化消失,适用于无分型面的复杂零件。
制模步骤:
设计并制作木模 / 金属模(需预留收缩量,铝合金收缩率约为 0.8%~1.2%);
将模具放入砂箱,填入型砂并紧实,形成上下砂型;
开设浇冒口系统(浇口、冒口、排气道),确保铝液平稳充型和补缩。
2. 铝合金熔炼
常用铝合金牌号:
铸造铝合金:如 ZL101(Al-Si 系)、ZL104(Al-Si-Mg 系)、ZL201(Al-Cu 系),具有良好的铸造性能和力学性能。
杂质控制:严格控制 Fe、Si、Cu 等元素含量,避免产生脆性相(如 FeAl₃)或降低耐腐蚀性。
熔炼要点:
炉料(铝锭、回炉料)预热去除水分,防止氢气吸入;
熔融状态下加入精炼剂(如六氯乙烷、C₂Cl₆),搅拌除气除渣;
温度控制:浇注温度一般为 680~750℃,温度过高易吸气和氧化,过低易产生冷隔、浇不足。
3. 浇铸与冷却
浇铸操作:
平稳缓慢浇入铝液,避免卷入空气或冲刷砂型;
浇口杯需保持充满状态,防止熔渣进入型腔。
冷却方式:
自然冷却:砂型保温性好,适合厚壁零件,冷却速度慢,晶粒较粗大;
强制冷却:在砂型中预埋金属冷铁,加速局部冷却,细化晶粒,减少缩孔。
4. 落砂与后处理
落砂:待铸件冷却至室温后,去除砂型,取出铸件。
后处理:
清理:切除浇冒口,喷砂或抛丸去除表面粘砂和氧化皮;
热处理:根据需求进行时效处理(如 T4 固溶 + 自然时效、T6 固溶 + 人工时效),提高强度和硬度;
机加工:对装配面、孔等部位进行切削加工,达到尺寸精度要求;
表面处理:阳极氧化、喷漆、电镀等,提升耐腐蚀性和外观质量。