铸造铝合金熔炼浇注操作规程.docx
- 文档编号:10239968
- 上传时间:2023-02-09
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:22.15KB
铸造铝合金熔炼浇注操作规程.docx
《铸造铝合金熔炼浇注操作规程.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铸造铝合金熔炼浇注操作规程.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
铸造铝合金熔炼浇注操作规程
铸造铝合金熔炼、浇注操作规程
1 铝合金的熔化
1.1坩埚、锭模及熔炼工具的准备
1.1.1石墨坩埚的准备:
1.1.1.1依据熔化量的多少选用容量适当的坩埚;
1.1.1.2新坩埚使用前,应由室温缓慢升温至900℃进行焙烧,以去除坩埚的水分并防止炸裂;
1.1.1.3旧坩埚〔注意同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金〕使用前应检查是否损坏,清除表面熔渣和其它脏物,装料前预热到250~300℃。
1.1.2铁质坩埚一般采纳球铁坩埚,也可用铸钢〔或钢板焊接〕坩埚。
为提升坩埚使用寿命,其外表面可进行液体渗铝处理。
1.1.3坩埚、锭模及熔炼工具,使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净。
1.1.4新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚,使用前应吹砂或用其它方法清除干净,并加热到700~800℃,保温2~4小时,以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。
1.1.5铝镁系合金的熔炼工具,使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。
1.1.6坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。
搪衬的保温坩埚重复使用时,可不涂防护涂料。
1.1.6.1涂料成分可按表1中的规定:
表1 坩埚和工具用涂料
名称成分配比〔重量百分比〕%氧化锌滑石粉水玻璃水T03涂料三号25~30/3~5余量T04涂料四号/20~3061.1.6.2涂料的配制:
涂料成分中的所有固体组元,配制前应磨碎,并经过100~140目过筛,然后混合均匀。
使用时,先将水玻璃倒入80~100℃的热水中搅拌均匀,加入固体组元后再搅拌均匀,冷却后备用。
配好后的涂料停放时间一般不超过8小时。
1.1.6.3将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180~250℃,涂以防腐涂料。
1.1.7用于保温的碳素钢板焊接坩埚,其内表应用耐火材料搪衬。
耐火材料可按表2中的规定:
表2 耐火材料成分配比
成分〔重量百分比〕%耐火熟粘土石英砂耐火土水453520适量〔另加〕1.2原材料
1.2.1配制铝合金所用的金属材料应符合QB004《原材料技术条件及验收标准标准》中的规定。
1.2.2配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的辅助材料也应符合QB004中的规定。
1.3中间合金的配制:
铝基中间合金的配制工艺及配料系数见表3及表4:
表3 常用中间合金的配制工艺参数
名称成分/%原材料块度/㎜加入温度/℃浇注温度/℃铝铜AlCu50含Cu:
48~52电解铜~100×100850~950700~750铝锰AlMn10含Mn:
9~11金属锰10~15900~1000850~900表4常用中间合金的配料系数
序号合金各炉料的配制系数铝锭锰铜01AlCu50100/10002AlMn1010011.11/1.3.1铝铜中间合金熔炼工艺:
1.3.1.1将配制好的炉料充分预热;
1.3.1.2将10~15%的铝及全部铜装炉,随着铜的熔化,分批将剩余铝锭加入熔炉,并充分搅拌,至全部熔化;
1.3.1.3在700℃左右加入精炼剂〔用量按各种精炼剂使用要求配加,如使用AWJ-3精炼剂,加入量为0.5~0.8%〕进行除气精炼处理,扒渣后浇锭〔锭厚≤25mm〕。
1.3.2铝锰中间合金熔炼工艺:
1.3.2.1将配制好的炉料充分预热;
1.3.2.2在石墨坩埚内将75%左右的铝锭熔化,并过热到900~1000℃;
1.3.2.3分批加入锰,每加入一批后,以石墨棒充分搅拌,待熔化后,加入下一批,最后加入余下的铝;
1.3.2.4熔化完后,在850℃左右加入精炼剂〔用量按要求进行配加,如AWJ-3精炼剂加入量为0.5~0.8%〕除气精炼处理后静置5~10分钟浇锭。
为防止锰的偏析,浇锭前要充分搅拌,并应尽快浇注完毕〔锭厚≤25mm〕。
1.4铝合金的配制
配制铝合金采纳金属锭、中间合金及回炉料,也可使用各种牌号的预制合金锭。
1.4.1装料前必须去除炉料表面上的锈迹、泥砂等污物。
1.4.2回炉料分为三级:
表5 回炉料的分级、应用及最大回用量
级别分类 熔炼前的预加工用途回用量一级不是因化学成分报废的铸件,金属型铸件的浇冒口,砂型铸件的冒口。
清除油污、泥沙、杂质及其它附属物可直接用作所有类别工作合金的回炉料<80%二级砂型铸件的浇道,坩埚底部的剩料,因化学成分报废的铸件。
除去夹砂、杂物,可合计喷砂处理,并补加所需元素。
可直接用做Ⅱ、Ⅲ类铸件的合金的回炉料<70%三级溅屑、铸件飞边和碎小的废料分开处理,除去杂物及泥沙用于无气密性要求,或化学成分范围较宽的合金 <30%注:
〔1〕当铸件有特别要求时〔如针孔度等〕,回炉料的用量应酌情减少,如气缸铸件应低于40%;
〔2〕当各级回炉料搭配使用时,回炉料的总量≤80%,其中,三级回炉料≤10%,二级回炉料≤50%。
〔3〕回炉料应按牌号分开堆放,成分不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。
1.4.3炉料计算:
1.4.3.1元素含量计算法,按表6举例说明:
表6 炉料的计算程序实例〔一〕
计算程序举例1.确定熔炼要求:
A. 合金牌号 B. 所需合金液重量 C. 所用炉料的成分1.以熔炼ZL104合金80㎏为例〔配料计算取技术要求的平均值〕:
Si:
9%,Mg:
0.27%,Mn:
0.4%,Al:
90.33%,杂质Fe≤0.6% Al-Mn合金:
Mn10%,Fe≤0.3;镁锭:
Mg99.8%;铝锭:
Al99.5%,Fe≤0.3%。
回炉料:
P=24㎏,占总量的30%,成分为:
Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe≤0.4%2.确定元素的烧损量:
E2.各元素的烧损量按表9中选取,必要时依据生产实际加以调整。
举例:
ESi:
1%,EMg:
20%,EMn:
0.8%,EAl:
1.5%3.计算100㎏炉料各元素的需要量Q:
Q=a/〔1-E〕3.100㎏炉料中,各元素的需要量Q:
QSi=9%×100/(1-1%)=9.09㎏ QMn=0.4%×100/(1-0.8%)=0.40㎏ QMg=0.27%×100/(1-20%)=0.34㎏ QAl=90.33%×100/(1-1.5%)=91.7㎏4.依据熔制合金的实际含量W,计算各元素的需要量A=W/100×Q4.熔制80㎏合金实际所需元素量A:
ASi=80/100×QSi=80/100×9.09=7.27㎏ AMg=80/100×QMg=80/100×0.34=0.27㎏ AMn=80/100×QMn=80/100×0.4=0.32㎏ AAl=80/100×QAl=80/100×91.7=73.37㎏5.计算回炉料中各种元素的含有量B5.BSi=24×9.2%=2.21㎏ BMg=24×0.27%=0.07㎏ BMn=24×0.4%=0.1㎏ BAl=24×90.16%=21.64㎏6.计算应加的新元素含量C:
C=A-B6.CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06㎏ CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20㎏ CMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22㎏ CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.73㎏7.中间合金量D:
D=C/F〔F:
元素含量〕,带入的铝量:
MAl=D-C7.相应于新加入的元素量所应补加的中间合金量:
D(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22×100/10=2.2㎏ 带入的铝:
M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.08㎏8.应补加的纯铝GAl8.GAl=AAl-[M(Al-Mn)+BAl]=73.37-(2.08+21.64)=49.65㎏9.计算炉料总重W9.W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.11㎏10.核算杂质含量U〔以铁为例〕10.U=GAl×0.3%+D(Al-Mn)×0.3%+P×0.4%=49.65×0.3%+2.2×0.3%+24×0.4%=0.25㎏ UFe=0.25/80×100/100=0.3125%1.4.3.2炉料配比系数法:
按表7举说明:
表7 炉料的计算程序实例
计算程序举例1. 确定熔炼要求:
A.合金牌号 B.所需合金液重量 C.所用炉料成分1.以熔炼ZL104合金100㎏为例〔配料计算取技术条件规定的平均值〕:
Si:
8.5%,Mg:
0.26%,Mn:
0.4%,Al:
90.84% 回炉料P=100×50%=50㎏,按合金成分计算2.确定元素的烧损量E2.元素的烧损量按表9选取,必要时依据生产实际加以调整。
计算确定为:
ESi:
1%,EMg:
30%,EMn:
1%,EAl:
1.0%3.计算100㎏炉料各元素的需要量A:
A=a/〔1-E〕3.100㎏炉料中,各元素的需要量A:
ASi=8.5%×100/(1-1%)=8.58㎏ AMn=0.4%×100/(1-1%)=0.4㎏ AMg=0.26%×100/(1-30%)=0.37㎏ AAl=90.84%×100/(1-1.0%)=91.75㎏4.计算回炉料中各元素的含有量B4.BSi=50×8.5%=4.25㎏ BMn=50×0.4%=0.2㎏ BMg=50×0.26%=0.13㎏ BAl=50×90.84%=45.42㎏5.应补加的新元素量C5.CSi=ASi-BSi=8.58-4.25=4.33㎏ CMn=AMn-BMn=0.4-0.2=0.20㎏ CMg=AMg-BMg=0.37-0.13=0.24㎏ CAl=AAl-BAl=91.75-45.42=46.3㎏6.中间合金加入量D及带入的铝M6.D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0㎏ M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.80㎏7.应加的纯铝量G7.G=CAl-M=46.3-1.8=44.5㎏8.以加入NAl=100㎏铝锭为准,计算其它炉料的需要量N8.NSi=CSi×NAl/G=4.33×100÷44.5=9.7㎏ NMg=CMg×NAl/G=0.24×100÷44.5=0.54㎏ N(Al-Mn)=CMn×NAl÷G=2.0×100÷44.5=4.5㎏ N回=P×NAl÷G=50×100÷44.5=112㎏注:
ZL107的计算程序与此相同,计算过程略。
ZL104和ZL107的配料系数列于下表:
表8 常用铝合金的炉料配制系数
序号合金 各种炉料的配制系数铝锭工业硅镁锭AlCu50AlMn10AlTi5A同牌号回炉料≤备注01ZL1071008.122/9.29//170
02ZL1071009.4/10.95.12/178Fe0.4%时03ZL1041009.740.774/4.584/168
0410500210014.8/8.2335.15/188
05ZL11110011.31.634.013.156.36184
注:
上表中所列各种炉料必须符合QB004-2003《原材料技术条件及验收标准》的相应规定,否则,不能使用本表系数。
此外,实际配料时,应逐一填写配料原始记录,以便复查核实。
表9 铝合金熔炼时元素的烧损量
元素烧损量〔电炉熔炼〕元素烧损量〔电炉熔炼〕Al1.0~1.5Na2~3Si0.5~1Mn0.5~1Cu0.5~1Sn0.5~1Mg2~3假设纯金属加入可达到15~30%Fe0.5~1Zn1~3假设以纯金属加入则烧损可达10~15Be0.5~1Ni0.5~1Ti1~21.4.4炉料加入先后原则:
1.4.4.1当用铝锭和中间合金熔化时,首先装入铝锭,然后加入中间合金;
1.4.4.2当用预制合金锭进行熔炼时,首先装入预制合金锭,然后补加所需的铝和中间合金;
1.4.4.3当炉料为回炉料和铝锭组成时,首先加入炉料中最多的那一部分;
1.4.4.4当熔炉容量足以同时装入几种炉料时,则应首先装入熔点相近的成分;
1.4.4.5容易烧损和低熔点的炉料,如镁和锌,应在最后加入;
1.4.4.6在连续熔化时坩埚内应剩余一部分铝液以加速下一炉的熔化;
1.4.4.7采纳覆盖剂时,应在炉料开始熔化时就加入熔剂。
1.4.5炉料全部熔化后,进行搅拌使成分均匀,然后调温到除气工艺所需的温度。
1.5合金的除气或精炼处理
1.5.1除气剂准备:
1.5.1.1使用六氯乙烷时,应将其压成圆饼〔Ф66×40,比重1.8g/cm3〕,每块重约200g,存放干燥器内备用。
1.5.1.2使用六氯乙烷加载体时,载体材料〔氟硅酸钠或二氧化钛〕应进行脱水处理;氟硅酸钠于200~250℃烘烤12~24小时,二氧化钛于300~400℃烘烤3~4小时,然后按表10中的比例混合后压成圆饼放在干燥箱内备用。
1.5.2除气处理:
用钟罩将除气剂压入距坩埚底100mm,沿坩埚直径1/3处〔距坩埚壁〕的圆周匀速移动,为不使铝液大量喷溅,除气剂可分2~3次加入。
除气结束后静置、除渣。
1.5.3除气效果检验:
分炉前和炉后检验
1.5.3.1炉前检验:
用勺取约半勺合金液,用干净铁片刮去表面氧化物和渣,露出镜面样液面,冷却后如有气泡析出,则除气效果差,反之则效果好。
1.5.3.2炉后检验,试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。
1.5.4除气剂的工艺参数见表10:
表中规定的精炼剂用量仅作为计算每炉使用量的依据,不作为工艺参数控制。
当出现操作不当造成额外损耗、炉料含杂质〔如渣、泥砂等〕过多等原因,导致炉前检验除气效果差时,应合计增加使用量,直到炉前检验合格为止。
精炼温度〔精炼处理时铝液的温度〕的选择也应依据条件〔如环境、设备因素等〕的变化作随机调整,以最终炉前检验的效果来验证,应作为工艺参数控制并予以记录。
表10 常用精炼〔除气〕工艺参数
精炼剂合金精炼剂用量 ≥〔%〕精炼温度 〔℃〕备注六氯乙烷ZL1010.5~0.7700~730
ZL1020.3~0.5690~720ZL1040.5~0.7700~740aZL1050.5~0.7700~730ZL4010.5~0.8700~730六氯乙烷75% 氟硅酸钠25%ZL1010.5~0.8700~730
ZL1050.3~0.5700~730六氯乙烷50% 氟硅酸钠50%ZL1040.5~0.7690~720
ZL1050.4~0.6700~730六氯乙烷65% 二氧化钛35%Al-Cu 系合金0.5~0.7700~730
光卤石60% 氟化钙40%Al-Mg系合金2~4660~680含Be、Ti的合金光卤石或 钡熔剂55Al-Mg系合金1~2660~680不含Be、Ti的合金a AWJ-3 成品精炼剂ZL1040.5~0.8690~720
ZL1070.5~0.8b700~740
ZL1110.5~0.8700~730
1050020.5~0.8b700~740
注:
除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。
当采纳其它精炼剂时,应按其产品使用说明书要求进行验证合格,出具操作工艺后,方可使用。
1.6合金的变质和孕育处理:
1.6.1变质处理是为了细化铝硅合金中的共晶硅,孕育处理是为了细化铝合金中的初生相。
1.6.2常用钠盐变质剂按表11的成分要求混合均匀,装入料盘摊平,厚度不超过50㎜,于300~400℃烘烤3~5小时,然后破碎。
30~40目过筛,放入干燥器内备用。
1.6.3变质剂的准备、用量、处理时间等作为操作处理时的参照,以最终炉前检验的效果来合理选择,不作为工艺参数控制和记录,精炼剂的处理温度和效果应予以验证和记录。
表11 常用变质剂使用工艺参数
序号01020304名称钠基钛、硼、锆稀土三元变质剂四元变质剂变质孕育剂金属成分〔%〕氟化钠25氯化钠63氯化钾12氟化钠30氯化钠50氯化钾10冰晶石10氟锆酸钾氟硼酸钾钛铝稀土 中间合金用量〔%〕≥1.5~2≥2~30.50.60.15~0.20.2~0.4预热温度≥100~300℃200±10℃350~450℃时间≥3h2~4h处理温度700~740℃b700~750℃b730~750℃720~740℃处理时间液面停留≥10~15min≥2~3min/压入合金≥3~5min≥5~8min/处理方法将预热后的变质剂均匀撒在合金液面上,覆盖10~15分钟,打碎硬壳,使气体排除并将变质剂压入合金液中至100~150㎜深,连续操作3~5分钟后打渣。
钛以合金形式加入,氟锆酸钾、氟硼酸钾在除气后均匀撒在合金液上,覆盖2~3分钟后压入静置5~8分钟后打渣。
于浇注前30分钟加入合金搅拌均匀。
1.6.3合金经变质后,调整到浇注温度进行浇注。
1.7采纳其它变质剂时,应按其使用说明书要求进行验证合格后方可使用。
1.8常用铝合金熔炼工艺举例如下表:
表12 常用铝合金熔炼工艺举例
合金 牌号熔炼工艺要点备注ZL104装料顺序:
回炉料、铝锭、铝锰合金、硅,熔化后搅拌均匀,680~700℃时将镁压入合金液。
浇注温度:
700~740℃ZL107装料顺序:
回炉料、铝锭、铝铜合金、硅,熔化后搅拌。
浇注温度:
690~740℃ZL111装料顺序:
回炉料、铝锭、铝铜、铝钛、铝
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 铸造 铝合金 熔炼 浇注 操作规程