3.2.2 铸造机
铸造机运行平稳性较好，在铸造时底座的倾斜、晃动愈小，对铸锭的弯矩就愈小，铸锭不易产生裂纹。故铸造机运行平稳可靠，可减小铸锭裂纹。
3.3 合理选择铸造工艺条件
在铸锭结晶凝固时，由于受到摩擦阻力和收缩应力的作用，故有形成铸锭裂纹的倾向。这主要与铸锭规格、冷却强度、铸造速度和铸造温度等铸造条件有关。
3.3.1 铸锭规格
在一般条件下，铸锭愈厚或直径愈大，铸锭中心愈易产生疏松，铝及铝合金的铸态性能愈差，产生裂纹的倾向性愈大。对于扁锭，裂纹倾向性还随宽厚比增大而增强。目前，国内大多数工厂在半连续铸造时采用的铸锭长度是6~7m。
3.3.2 冷却强度(冷却速度)
冷却强度也称为冷却速度。当冷却强度增大时，铸锭的液穴深度减小，但液穴在边部却变陡，铸锭次表面的温度梯度较大。而根据铸锭结晶凝固收缩应力可用数学式表达：σ=E?a(t1-t2)[9]可知，收缩应力σ与温度差(t1-t2)是成正比的，故在铸锭内部会产生较大的收缩应力。而铸锭内部是羽毛状晶，其横向晶界分布较多，晶界处又常常聚集杂质和偏析化合物而形成脆性区，其强度较低，易导致铸锭裂纹。此外，冷却强度的均匀性十分重要，若二次冷却不均匀或水温变化较大，会产生不均匀的收缩应力，易产生铸锭裂纹。
连续铸造时，决定铝铸锭冷却速度的基本因素有：(1)冷却水的流量(水压)、流速和温度;(2)结晶器的结构(高度、锥度、喷水孔角度、内套壁的厚度和材质);(3)铸造速度。对于指定合金，结晶器的结构和铸造速度及水温通常是固定（词条“固定”由行业大百科提供）的，因此，控制冷却水的流量和流速是调节铸锭冷却速度的基本手段，一般是通过改变水压来控制和调节的。
对于扁锭，要求其水压通常比圆铸锭和空心铸锭的大。在铸锭规格相同的情况下，冷却水压按1xxx系合金→3xxx系合金和6xxx系合金→2xxx系合金→高合金5xxx系合金→高合金7xxx系合金的次序递减。但扁铸锭小面水压以硬铝型合金最大，以消除侧面冷裂纹;以Al-Zn-Mg-Cu系最小，以消除热裂纹。而对于同一合金，铸锭规格愈大，则水压愈小，以降低倾向性。但是，对于软合金和裂纹倾向性较小的合金，也可随规格增大而增大水压，以保证获得良好的铸态性能。
3.3.3 铸造速度
铸造速度对裂纹缺陷的产生影响最大，连续铸造时，单位时间铸锭成型的长度称为铸造速度[10]。文献[11]指出，铸锭液穴深度与铸造速度成正比。一般随铸造速度增大，熔体液穴下降，铸锭接触二次水冷时温度偏高，导致温度梯度增大，大大增大了组织应力，使铸锭形成冷裂纹的倾向性降低，而使形成热裂纹的倾向增加。因为加快铸造速度使铸锭中已凝固部分的温度升高，而合金在温度升高时塑性显著增加。如果把铸造速度增大到使铸锭凝固层的拉伸变形发生在具有足够塑性的温度区间(>200～300℃)，则铸锭就不会发生冷裂纹。同时，随铸造速度加快，铸锭各层冷却速度差别更大，导致拉伸变形量增大，因而使铸锭形成热裂纹的倾向增大。
(1)扁铸锭：对于没有冷裂纹倾向的软合金，随铸锭宽厚比增大，应降低铸造速度。对于冷裂纹倾向较大的硬合金，随铸锭宽厚比增大，应提高铸造速度。在铸锭厚度和宽厚比一定的条件下，热裂纹倾向较大的合金，应降低铸造速度。
(2)圆铸锭：对于小直径圆铸锭，由于热裂纹倾向性和过渡带绝对尺寸都不大，在保证铸锭具有良好表面质量的条件下，可以选择较高的铸造速度。反之，对于大截面圆铸锭应该采用较低的铸造速度。同一种合金，铸锭直径越大，铸造速度越低。铸锭直径相同时，铸造速度按软合金→6xxx系合金→高镁合金→高成分2xxx系合金→高合金7xxx系合金的次序递减。
3.3.4 铸造温度
铸造温度越高，会减小熔体的过冷度，使形核率下降，晶粒变得粗大，使铝及铝合金结晶凝固期间的强度降低，塑性变差。单位表面上的液膜数量、厚度增大，且增大了铸锭的液穴深度及温度梯度，铸造的收缩应力也增大，从而易产生铸锭裂纹。
在实际生产中，铸造温度多选择比合金液相线温度高50~110℃。对于扁铸锭，应选择较低的铸造温度。对于圆铸锭，铸锭裂纹倾向性和铸造温度的关系不太敏感[12]。为了加强铸锭结晶时析气补缩的能力，创造顺序结晶的条件，以提高铸锭致密度，故铸造温度多偏高选取。
常用铝合金的铸造温度如表3所示。
表3常用铝合金的铸造温度
3.3.5 防止熔体过热和静置时间过长
为降低合金的裂纹、粗晶和羽毛晶倾向，保证合金组元的充分溶解，减少铝合金熔体的吸气和氧化，所有铝合金都有规定的熔炼温度范围。合金在熔炼铸造过程中局部或全部熔体的温度超过规程允许的最高熔炼温度的现象，则称为熔体过热。
以Al-4%Cu合金为例，如图7，熔体过热温度越高，晶粒度变大，裂纹的形成倾向变大。原因分析如下：熔体过热时异质晶核减少，形核率降低，易产生晶粒粗大现象，使铸锭中羽毛状晶明显增多，晶粒表面积减小，单位表面上的液膜数量和厚度增大，从而使铸锭热裂倾向增大。而在熔化后的熔体静置时间过长，由于熔体中存在大量的结构起伏(或相起伏)和能量起伏[13]，熔体的局部产生形核及长大，以致后来变得粗大，同样增大了单位表面上的液膜数量和其厚度，因而使铸锭的抗裂性下降。因此，炉料（词条“炉料”由行业大百科提供）从装熔炼炉开始到出炉完毕，总时间不超过16小时为宜，金属导入静置炉后到铸造开始的总时间不应超过8小时。
图7 熔体过热温度与晶粒度、裂纹倾向性之间的关系(Al-4%Cu合金)
3.4 细化晶粒组织
细化晶粒组织是提高合金塑性的最直接方法。细化晶粒能提高脆性温度区间的相对延伸率，降低线收缩开始温度，并减小有效结晶区间的线收缩值，从而降低合金的热裂纹倾向。晶粒细小、组织均匀的材料，其抵抗应力变形的能力明显增强，故向熔体中添加外来结晶核心是细化晶粒组织，提高组织强度，抑制裂纹的有效措施。工业上一般采用向铝合金熔体中加入细化剂的方法进行晶粒细化处理，而常用的晶粒细化剂有Al-Ti、Al-Ti-B、Al-B中间合金等文献[14]表明，Al-B中间合金对Al-Si合金的细化效果甚至比Al-Ti和Al-Ti-B中间合金更好。
4.结束语
在铝及铝合金加工中，铸锭的质量对后续各道工艺的加工质量的影响较大，甚至会影响到最终的铝制品质量。故对铸锭表面、内部裂纹都需严加控制，只有减少或完全避免铸造裂纹，才能生产出高质量的铝制品。在生产实践中，通过以上措施的实施，可以显著提高铸锭的成品率，保证铝制品的质量。
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