铝合金铸造过程中收缩与生产的关系

金属从液态到固态的冷却过程中，体积都要发生变化。对于铝合金而言，从铸造温度到常温，不管中途体积如何变化，最后体积总是缩小，这一现象称为收缩。

产生收缩的基本原因是金属温度下降和状态发生变化时，空穴数量减少、原子间距缩短，因而体积缩小。金属的收缩如果以其体积改变量来表示，则称为体收缩。金属在凝固阶段及随后的冷却阶段所产生的沿水平方向的线尺寸的改变量，称为线收缩。通常，金属的液态收缩不会造成铸锭沿水平方向线尺寸的缩短。因此，对于在固定温度下结晶的合金，其线收缩是在金属完全凝固以后才开始的。对具有一定结晶温度范围的合金，其线收缩则是在结晶温度范围内的某一温度开始的。即在这一温度之上，合金虽然已开始结晶，但结晶体还比较少，不能形成连续而坚固的骨架，这时主要还是呈现液态物质的性质，即高的流动性。

但在这一温度之下，结晶体彼此相连构成了连续而坚固的能承受收缩力的骨架，这时合金则主要具有固态物质的性质即能保持原来的形状，合金的线收缩即从这一温度开始发展，我们把这个温度称为线收缩开始温度。显然，合金的线收缩开始温度，也就是铸锭内形成结晶骨架所必需的固相临界量，取决于品粒的大小、形状和树枝晶的分叉程度。通常，晶粒愈细小，分枝愈少，则线收缩开始温度愈低。

在直接水冷半连续铸造的实际条件下，铝合金铸锭的实际线收缩率通常要比铝合金的自由线收缩率大得多。这是由于铸锭内层和外层的冷却速度和收缩过程不一致，内层最后收缩时，使铸锭外层受到弹性和塑性压缩，产生附加收缩的结果。在正常条件下，铸锭的线收缩率随铸造速度的提高、铸锭直径的增大、结晶器有效高度的降低而增大。

收缩是铝合金的重要铸造性能之一。通常，合金在铸造过程中的液态收缩不造成危害，但凝固收缩是造成铸锭疏松和热裂的重要原因，而合金的固态收缩对铸锭中应力的产生、冷裂纹的形成、铸锭尺寸和形状的改变(翘曲、弯曲等)起着主要作用。此外，收缩造成铸锭与结晶器壁之间出现空气隙，使冷却速度下降，引起偏析发展，并影响到结品组织。因此，掌握合金的收缩规律对于获得优质的铸锭具有重要意义。