铝合金铸造技术篇Word文档下载推荐.docx

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因此，可想而知的是氢气的来源必然可观。

三、铝汤处理之目的：

在铝汤有由原材料在熔解过程中发生的氢气或氧化物等非金属介在物之外，尚含钠碱性金属之不纯物，这些不纯物混入铸件时，不仅在铸件中产生针孔，使展伸材发生起泡等表面缺陷而影响机械性，因此，铝汤处理目的即把上述不纯物在熔汤的阶段就除去或降低不纯物含量到能接受的范围内。

1、氢气

熔汤中之氢气的主要来源分为附着于放入熔解的原材料之水分燃油、气、燃烧气体中之水蒸气，铸材的水分等，和铝熔汤反应而进入铝汤中。

2、氢在铝水中的溶解量

熔炼环境中的水蒸气，是铝水中氢气重要来源之一，根据计算在温度25度，相对湿度80%时，每一立方公尺空气中，约含18的水蒸气，而水气在铝中的反应式为：

3H2O+2Al=3H2+Al2O3，由反应中产生的氢则为气孔的来源之一，而反应中产生的氧化铝则是渣的来源，二者均是铸件的缺陷，也是熔炼时所不希望得到的东西。

3、除气方法

在知道铝水中氢气的来源及其影响后，则熔炼时应尽量防止氢气的吸收，但无论如何防止，铝水多少总会吸收一部份的气体，此时，除气的工作即显出重要性。

✧通氮气

使用氮气除气的效果较氯气差，因为氮气除气的原理与其不同，氮气的作用为一种机械作用，利用产生的气泡，让铝中的氢，经扩散作用进入气泡，而后被带出铝水，因此，在使用时，气泡甚多则除气效果较佳，而要气泡量多则有赖于通气管之设计，通气管的材质常为石墨。

以机械作用的原理除气，除了可以用氮气外，亦可用其他的气体，例如：

氩气等惰性气体，但有鉴于价格的因素，仍以使用氮气为主，此外亦有人使用氮气与氯气的混合气体。

四、浇道系统设计目的：

A、为了让金属液流经绕道系统进入模穴时，能减少乱流，由于铝液极易因乱流而形成氧化渣及气体卷入金属液内而形成渣孔，气孔等铸造毛病。

B、减少卷气及模内气体陷入金属液内，当绕道系统设计不当时易于浇注过程中造成低压地区而造成气体卷入或吸气作用。

C、当金属液流经绕道系统进入模穴时，能够达到减低金属液流速。

如此才可以减少模壁被铝水冲蚀现象，而且使得进入模内之渣及气泡易于往上浮，减少铸件缺陷。

D、使模穴能够快速填满，以便防止铝液局部先凝固现象,而造成水纹,冷接或滞流情形。

E、造成良好之温度梯度，以便促进方向性凝固造成良好之补充效果，可以减少微缩孔之情形。

F、提高铸件之成品率，良好之绕道系统设计可以达到以最少量之铝液铸造出高品质之铸件，降低成本。

G、控制稳定之流速，可以减少因个人浇注技术之差异，而造成铸件品质不稳定现象。

目前为减少人为浇注技术及速度之差异，已大量采用ABB自动手臂浇注。

五、铝合金凝固特性：

A、铝液凝固过程中有形成糊状之特性，因此一般来说，冒口设计均比钢铁来得大。

大冒口可以帮助维持良好温度梯度，以便于补充铸件。

B、由于铝合金于凝固过程中，不易形成固化膜，因此任何部位局部过热均易造成表面缩孔过热成因通常是太多金属液流经同一部位或者冒口太靠近铸件所致。

C、由于铝合金于凝固特性，所以要减少微缩孔，必须要有显著之温度梯度，一般说可使用冷铁或利用肉厚差，才易达成。

六、铝合金铸疵分析

铝合金铸件常发生的疵病依类型大致可分为五类：

1、气孔2、缩孔3、夹渣4、裂缝5、外型铸疵

1、气孔

气孔为铝合金铸件最常见，最常发生，也是种类最多也最难完全克服铸疵。

依气孔的来源及形成的可分为三类：

（A）空气孔（B）氢气孔（C）反应气孔

A、空气孔

空气孔此为铝合金经常发生的一种铸疵，且铝合金比重低所以空气很容易以机械混合的方式卷入铝合金熔液中，且空气一旦进入就很难突破出来。

于铸造过程中如果铝合金在流入模穴的过程中产生乱流，便很容易将空气卷入铝水中，并随之进入模穴内形成空气孔。

空气孔的缺陷具下列特征：

a．空气孔的形状大致呈圆形，由断面观察气孔表面圆滑常附有氧化膜或浮渣。

b．空气孔的体积通常较大，于喷砂后可于铸件表面以肉眼很轻易观察到。

c．由于空气孔是在熔液凝固前被卷入，空气孔易向上浮升，所以空气孔发生的位置大都在上模面。

d．空气孔分布的位置与大小并无一定之类别，与流动的方向稍有关系，于靠近入水口的区域较常出现。

气孔的分布与凝固方向无关，所以铸件薄区或有冷铁的区域也会出现空气孔。

e．空气孔铸疵的形态再现性很差，相同的铸件疵病的位置与分布并无一定的模式。

✧空气孔是由于机械式的混合作用所造成，所以要避免发生此种铸疵必须使铸入模穴的金属熔液尽量得保持平稳减少乱流的发生。

要达到这项要求必须由同样铸造方案设计，改善浇注方法及严格控制浇注技巧等项目上着手改进。

2、氢气孔

氢为一般相信最容易熔入液态铝合金的气体，由于氢在铝合金中固相与液体的熔解度差异很大所以液相中所熔入的氢会在凝固过程中释放出来。

这些氢在铸成的组织中以气相的形态析出造成孔穴，即所谓之氢气孔。

3、缩孔

几乎大部分的金属于凝固时均产生收缩，如果这些必然会收缩的体积没有被适当补充便于最后凝固的部位形成缩孔。

缩孔的形态、位置、大小、分布等与使用合金种类含氢量，水口位置、冒口位置、冷却位置，铸模的散热等有极为密切的关系，引起缩孔的原因，必须由彻底的检讨这些因素的影响来设法改善。

七、铝合金铸造之制程品管：

铸造厂中，制程品管的确切实施，对提高生产铸件之品质，必会有明显的效果，当然铸件之品质亦受材料、设备、温度、气候状况人员技术及混液等多项变动因素的影响，利用统计分析归纳的方法，制定标准化作业程序，则可使品质达到更稳定均一的程度。

国兴金属制品有限公司教育训练教材

CNC车床加工技术篇

一、前言

铝合金轮圈之加工，已由仿削式加工进步改为电脑数控式车床（CNC车床）加工方法要完成一个铝合金轮圈成品，需分成四个步骤加工作业，即一）、第一工程二）、钻气孔三）、钻P.C.D孔四）、第二工程，在这四个工作站，各有其不同的夹持方式和加工要素，现就其各站分别详加说明如后：

（一）第一工程之加工

本站加工有二种因素，会直接影响后三站，因此加工前，必需确认二件事情，即

1）一工程加工完成后的一工程半成品工件的长度。

A、如果一工程加工后之工件长度比标准要求还长，则会造成下列困扰：

1、安装面黑皮2、二工程外胎环黑皮3、气孔厚度异常4、一工程内胎环黑皮5、A面切削太多。

B、如果一工程加工后长度比标准要求还短的话，则会产生下列问题：

1、安装面切削太多，可能会发生装车上的干扰，诸如刹车来令会卡到无法装车

2、一工程外胎环会黑皮

3、A面无法依要求准确尺寸加工，黑皮亦多。

因此一工程长度可说相当重要，需严格要求。

2）工件夹持是否正确在夹持治具同圆心内加工（即一工程夹具之正确使用）。

如果夹持点和工件无法有效而适当之接合，太松亦或太紧均会在加工完成后，御下工件，即发生变形或黑皮现象，造成肉厚不均，平衡不良。

A）太紧之夹持，在加工后工件取下不易并会造成椭圆形状之加工物。

B）太松之夹具则左右肉厚不均，造成平衡不良，且二工程A面切削时无法依工件形状均匀切削，造成加工不良品产生。

C）三爪夹紧工件后亦需检查工件在三爪部位，工件是否紧贴垫块之平面上，如果有一爪工件无法紧贴垫块平面上，加工切削时，非常容易产生震力并且工件容易飞出造成撞车事故，非常危险。

3）中心孔尺寸之车削其精确度尤其重要，尤其是车轴配置之车子一定要在规格内

A、太大，车子会抖动以至平衡不良B、太小，无法装车

因此必需以钻石刀把头确保尺寸之精密度。

（二）钻气孔之加工

本公司钻气孔机台为自制手动夹持工件之钻孔机，钻气孔之角度及深浅，均需用人调整，因此加工后，必需确认所钻孔之角度及肉厚是否正确，才能继续生产，且生产中要随时注意品质及尺寸，因为气孔机所钻出的品质极不稳定（目前引进之钻气孔机均在M/C机器上较准确）。

✧

ARE之工件如果汽嘴孔之位置在铆钉孔之中间必须校正，或先钻铆钉孔后再钻汽孔。

（三）P.C.D钻孔之加工

本站之钻孔作业采用电脑自动数控钻孔机器（M/C），其工件之夹持，靠人工定位脚踏式油压中心伸缩夹持方式，因此在操作上相当简便，但在上下工件及夹持加工时，仍需注意下列几点：

A．定位必需以气孔点为基准，采顺时针方式固定，不让其工件因钻孔而产生轻微滑动。

（反时针方式易滑动）并切忌使用逆时针方式为固定点，因为逆时针方式固定工件，极易造成工件蠕动而偏差，造成P.C.D不在准确位置钻孔，甚至不能装车。

B．挂工件时，必需绝对清除夹持点所堆积之铝屑，及中心仔周边所附着之铝屑，以免造成P.C.D真圆度之不良。

C．钻孔前目视切削液喷出量及喷出方向，必需对准钻刃才能不致影响刀具寿命及所钻出之孔径尺寸和品质。

D．钻孔完成后，必需即刻测量其真圆度，如有不良应立即追查原因并作改善后才能继续生产。

（四）二工程之加工

本站工程为最后一站加工，在工件夹持方式系采用全周爪夹持，将整个工件以圆周紧贴夹盘，以适中之油压压力夹持住工件加工，其一二工程接刀缝的好坏，则全赖油压压力及三片爪子的同心度决定之，若稍有变异即产生二工程真圆度不良或接刀不良现象，因此在加工前，必需确认三爪的精确度，若有异常请以百分表测量其异常问题并作矫正，二工程加工完成则需测量平衡度，真圆度，各部位尺寸，并用目视检查其外观品质诸如接刀缝，盖子实配，中心孔等，依品检表格要求一一检查记录。

（五）结论

观诸整个加工系统，有几点尚需在管理及教育训练上有待加强，兹将详述如下：

A．机台定期保养：

为求产量及品质之稳定，必需要如期保养机台设备，有效掌握机器保持最优良的性能，才可产出良好的产品品质，任何机器设备在使用一段时间绝对需要重新检查及校正其精密度，任何一个小毛病，不能疏忽，否则会更恶化严重。

B．夹治具的检查更不可随便应付了事，除了定期检查校正之外，更需要在使用中经常了解其性能及夹持的准确性。

实为最重要的一件事，稍有疏忽，势将造成整批不可挽救的损失。

人为挂工件位置亦影响工件切削大小边。

C．人员的教育训练：

再好的设备，以及再完美的制程条件，如果不能配合良好的作业人员之操作技术，也是无法产生零缺点的稳定品质。

整个制程教育，以及相关的操作技巧，是有绝对必需人人都需熟练，才能在量与质的要求上发挥淋漓尽致。

D．持续不断的有效管理，及追踪改善：

当任何一点瑕疵出现都需立即做有效改善，同时纠正作业者正确的制作方法，以及各种可能发生不良的因素，要确实让生产作业者完全了解，尽量防止不良品产生，尤其在加工生产过程中，必需要随时以目视方式，观察外在品质的变化情况，加以改善，如此才能有稳定的品质水准，在整体上，加工品质的稳定，必需依赖程式制作上的配合以及机台性能的优越和操作者正确的职业道德观，不能只论计件而不管品质的心态去生产加工，则品质产量才能稳定。

二、试车加工规范

（一）、试车作业分外作业，内作业方式分段进行，以提高工作效率。

（二）、在确知试车时间之前，必需完成如下各项准备工作。

A．各量具必需全部齐全以便测量减少临时找量具而浪费时间。

B．拆却夹治具用的工具必需整套准备完成。

C．试车之工件型号所使用之各种夹治具必需在试车之前收集完成。

D．试车所使用之程式必需输入电脑箱以备用之。

E．试车所用之工件必需事先准备放置车床附近。

（三）、在未试车前先了解试车之工件的各部尺寸要求。

及特别注意事项，并记下各刀具设定点之座标。

（四）、记录正在使用中的工件程式代号及各原点及刀具补正。

（五）、记录正在使用中的工件所属夹治具规格。

（六）、拆卸夹治具必需注意，以免夹治具碰伤车床床轨。

（七）、装夹治具必需彻底清除夹治具上所附着之铝屑及杂物，以求其精确度。

（八）、夹治具装完一定要校正其精确度，方可使用。

（九）、如下各项是试车必需特别注意事项：

1、一工程长度是否正确？

2、轮安高度是否正确？

3、PCD孔方位角是否正确？

4、气孔角度厚度是否正确？

5、一二工程接刀是否正常？

6、安装面及中心孔直径是否正确？

7、盖子嵌合度是否正确？

8、各部尺寸是否正确符合标准？

9、中心孔尺寸尤其有车轴配时更需精密。

（十）、各部位尺寸，均依规定试车，如还发现工件出现黑皮现象，则需检查是否工件挂置不正，并校正之。

（十一）、测量胎环必需用分厘卡及环规同时并用之。

（十二）、试第二工程必须使用正确之盖子，并要实际和工件配合校对之。

（十三）、确实记录试车记录表，并签名，以确保责任区分。

（十四）、发现困难问题，及变异状况，必需记载于试车记录表的上。

（十五）、程式更改部份，必需记载于试车记录空格上。

试车前确实做到二至五项之外作业规定。

试车时，正确控制尺寸，并力求工件挂置在正确位置上方能试出完美标准的成品出来。

三、确保品质做好防呆和品保制度之配合

（一）力求设备在制程能力的稳定性及防呆改善：

1．每二周由组长---定期检测P.C.D钻孔机台之精度（利用求心计校正）。

2．每二周由加技---定期检测CNC车床各轴之精度。

3．每二周由加技---定期检测空压机压力控制系统。

4．铆钉钻头改为防呆尺寸，以目视即可控制深度。

5．各线加装P.C.D真圆度测量治具。

全部检测确保品质。

（二）各项设备依排程做保养，及检测。

目前仍在继续推动进行中。

（三）加强自主品检功能：

1．每位员工仍需依QC工程表所要求做自主品质检查。

2．要求检查频率改为每一栈板，必需检查一只并作记录。

3．作业员所做自主品检之工件必需放在每个栈板之最上层，或指定地方置放供品保抽查用。

（四）加强稽核及人性防呆：

1．领班必需依QC工程表，规定抽检作业员所做之自主品管各项测量记录的可靠性，并作记录。

2．为防止领班因工作繁忙而疏忽品质方面之异常产生。

在领班日报表上依例行工作项目，顺序上做强制规定以达人性防呆措施。

3．要求品保单位能配合，定期抽查稽核，确保品质。

（五）要求责任区分及加强督导，定期自主品质检查规则及工作要求。

每位作业员均需在自己产品上敲上个人代号，以示责任。

（六）定期检讨及改善：

1．订定日期,领班及加工人员定期检讨各项推动成果并检讨需改善方案。

2．待稳定后改为每月召开一次检讨改善会议。

（七）各单位测量仪器及治具，由品管单位定期校正，确保可靠性。

及准确性。

四、自主品管检查规则及工作要求须知

（一）上班先和前一班同仁，交接工作中各项应注意事项。

（二）第一个工件加工前，请先核对生产传票上的各项资料：

如工件区别，加工规范号码，CAP编号：

程式号码，钻杆尺寸，PCD程式及气孔钻头尺寸---等，是否正确而无误。

（三）第一个工件产生出完成后，即须依规定作各项自主品管检查，并做记录以作为凭据。

（四）生产中：

每个产品均需刮除毛边，并用目视检查外观是否异常，诸如铆钉孔、气孔、PCD孔、接力痕---等等，以免刀具，钻头断裂而造成加工整批不良无法挽救而报废。

（五）生产中，如遇更换型号，或更换制令，以及更换刀具，钻杆---等，必须依第三项规定做自主品管检查并记录于品检表内。

（六）依自主品质检查标准，确实做好各项要求者。

（七）若未依规定做自主品质检查，经领班或品检人员，上级主管查觉，或是以不实记录虚报者，扣款，以示惩罚。

（八）自主品检完成后之工件，放置于栈板上之最上层或现定之放置位置，以便稽核人员复检之，未留工件者不给奖金。

（包含第五项之各种首件产品）

（九）凡试车工件必需由领班签字，每次试车不得超出二只报废，第三个起每只扣奖金，特殊情形须经主管或加技，品保人员签名，得以不扣款论。

（一十）黑皮或变形工件，未经领班更改程式而自行加工，该批黑皮整修工件，不以计算生产奖金论，更改后之程式，请登记于领班日报表内，以备查核。

（一十一）凡经后工作站退回之欲整修品，一律由产出者自行负责整修，否则不计奖金论。

五、设备维修及人员教育

（一）品质之稳定除了制程条件的正确性外，设备性能的好坏直接影响品质，因此设备如何维持良好的性能，实为不可忽略的事项，在现有的阶段，我们可说只做到故障修理，根本谈不上定期保养，事实上，定期保养检查校正是有绝对性必要的加工机械设备，其精度的误差直接影响产品的品质，尤其加工后产品的平衡度、真圆度、尺寸的精密度，全靠机械设备的性能是否稳定而决定。

目前加工设备均是最先进的机械，只要定期校正CNC机台的各传动轴的间隙，且维持在标准要求范围内，定期的清理各传动润滑系统的污泥杂质保持正常运作状态，其周边的附属设备诸如夹治具亦需经常维持及校正其精确性，并且在各项维修保养之记录要确实填写，并持续性的导入正轨，如此有了良好的设备维修及持续性的定期保养，设备的性能必会稳定，也会助于品质的稳定。

（二）在人员教育上，目前确实欠缺了整体的规范，如果谈“品质”绝对强调品质不是检查出来的，品质一定要用做出来的，要做出好品质一定要靠作业者，他必需具备有纯熟的制程能力，他必需完全懂如何做好产品，要懂得具有有此一技术，则有赖工作教育，即所谓在职训练，加工课每位作业人员都必需要他们懂得如何悬挂夹持工作物，要懂得如何测量检查产品各项要求及标准。

如何做检查、如何改善克服、设备如何正确使用，则必需每位同仁都要彻底了解，才能有把握做出良好品质来。

因此教导再教导，直到作业人员完全会做为止，才是人员教育的最终要求。

六、气孔尺寸要求注意事项

1、加工时气孔须与倾斜部成90度角。

（依机台另订）

2、钻孔位置，必须铸件预留定位孔一致。

3、确定夹紧工件后，方可进刀加工。

4、钻气孔完成后测量厚度为3.3/m---4/m之间为正常。

（依规范）

5、孔径尺寸有二种规格：

必需依图面要求为准

A为11.5*16

B为11.5*18

七、一二工程加工尺寸要求注意事项

1、中心孔直径依图面要求，其公差为+0.15、+0.05也就是目前加工课所使用的中心孔专用GONDGO治具的公差范围。

（规范只能正不能负，且依加工规范指示）

2、外胎环直径之测量，因为加工机械是自动数位控制机械（即CNC加工机）式切削方法，所以只要用600mm的油标尺测量外环耳部直径，厚度高度在标准内，即能确保其他部位尺寸在程式控制之要求范围内。

3、盖子（CAP）之配合，一定要用盖子实物去配合，才能符合实际需要，亦不致于太松或太紧。

4、如果客户要求车亮面则需预留1mm厚度给三工程精加工表面用。

加工品质异常问题点及对策方法

一、不良项目：

真圆度（振幅）不良.

原因：

1.机台精确度不良2.夹持治具不良3.操作不当

对策：

1.校正机台精确度2.更换中心夹具3.铝屑清除干净

二、不良项目：

平衡度不良.

1.工件基准面不良2.夹持治具不良3.操作不当

1.工件变形量固定2.随时校正夹具3.正确悬挂工件

三、不良项目：

盖子实配不良（高、低不一，尺寸不良，扣脚嵌合不良）

1.工件面拉模变形2.加工尺寸不良

1.工件变形量固定2.按时测量尺寸

四、不良项目：

震刀

1.刀片松动2.夹持治具不良3.刀把过长4.刀座损坏

1.旋紧刀片2.更换校正夹具3.更换刀把4.更换刀座

五、不良项目：

PCD孔震刀

1.钻孔钻杆不良2.夹持治具不良3.皮带松动

1.更换钻杆2.检查校正夹具3.上紧调整皮带

六、不良项目：

黑皮未车净

1.工件变形2.夹持治具不良3.操作不当4.尺寸异常

1.工件整形2.随时校正夹具3.正确悬挂工件4.按规范加工

七、不良项目：

二工程真圆度异常

1.夹持治具不良2.操作不当

1.随时校正夹具2.正确悬挂工件

铝合金热处理技术篇

一、前言

热处理乃是铝合金为达到其最佳机械性质，不可缺少的过程，此外，热处理尚有其它之功能：

A．使铸造各部组织均匀结构相同。

B．消除凝固收缩，所造成的内应力。

C．使尺寸稳定，不再改变。

D．增加材料之加工性。

F．增加材料之耐蚀性。

二、热处理基本原理

1．二元合金之凝固过程

二元合金之凝固时因初晶之合金与共晶合金之成份往往不同，使铸件之各部份之成份不同，以铝铜合金平衡为例，含铜10%之铝合金凝固时，当温度降至液相线时，初晶之固溶体含铜量2%，而使未凝固之液体含铜量渐渐增加，当温度降至同相线时，固溶体为饱合之铝、铜合金，含铜5.7%，而液体含铜33%，当温度再降低时含33%铜之合金，则以共晶相析出，若含铜量小于5.7%则因固溶体偏析之关系，最后凝固者亦可能为含铜33%之共晶相，此共晶相对机械性质有不良之影响，而热处理正可解决此问题。

2．热处理的种类

铝合金常添加之元素有锌、镁、铜、锰、矽、锶六种，依此发展出来的合金分为可热处理与不可热处理两种。

可热处理者为析出硬化型之铝合金，基本热处理步骤为高温固溶淬火，再析出硬化处理，可将铸造偏析之合金均匀的溶入基地内，而后急冷至常温，产生过饱和状态，析出硬化时，过饱和之溶质再均匀析出，达到硬化效果。

不可热处理者无析出硬化现象，热处理对机械性质无甚大之影响，只能做硬力消除或一般退火之热处理。

三、铝合金热处理的目的

此制程的目的是为了使多量可使用之硬化元素，如铜、镁、锌或多溶解合固体而变成固熔体须于高温535度---550度之间保持一段足够长的时间6-8小时,而获得较于均质的固溶体。

1．铝合金固溶温度

铝合金轮圈固溶态点为5