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鋁合金熔煉與澆注
2018/6/7 閱讀次數:[2495]

合金的熔煉與澆注是鑄造生產中主要環節。嚴格控制熔煉與澆鑄的全過程,對防止針孔、夾雜、欠鑄、裂紋、氣孔以及縮松等 鑄造缺陷起著重要的作用。

由于鋁熔體吸收氫傾向大,氧化能力強,易溶解鐵,在熔煉與澆鑄過程中必須采取簡易而又謹慎的預防措施,以獲得優質鑄件。


一、鋁合金爐料及質量控制


為了熔煉出優質鋁熔體,首先應選 用合格的原材料。須對原材料進行科學管理和適當處理,否則 會嚴重影響合金的質量,生產實踐證明,原材料(包括金屬材料及輔助材料)控制不嚴會使鑄件成批報廢。


(1)原材料

必須有合格的化學成分及組織,具體要求如下:

入廠的合金錠除分析主要成分及雜質含量外,尚 檢查低陪組織及斷口。實踐證明,使用了含有嚴重縮孔、針孔、以及氣泡的鋁液, 難以獲得致密的鑄件,甚至會造成整爐、整批的鑄件報廢。

有人在研究鋁硅合金錠對鋁合金針孔的影響時發現,用熔融的純澆鑄砂型試塊時并不出現針孔,當加入低組織和不合格的鋁硅合金錠后,試塊針孔嚴重,且晶粒大。其原因為材料的遺傳性所致。鋁硅系合金和遺傳性隨著含量的提高面增大,硅量達到7%時,遺傳顯著。繼續提高硅含量到共晶成分,遺傳性又稍減小。為解決爐料遺傳性引起的鑄件缺陷,必須選用冶金質量高的鋁錠、中間合金及其它爐料。具體標準如下:

斷口上不應有針孔、氣孔。

針孔應在三級以內,局部(不超過受檢面積的25%)不應超過三級,超過三級者必須采取重熔煉的辦法以減少針孔度。重熔精煉方法與一般鋁合金熔煉相同,澆鑄溫度不宜超過660℃,對于那些原始晶粒大的鋁錠、合金錠等,應先用較低的錠模溫度,使它們快速凝固,細化晶粒。

(2)爐料處理

爐料使用前應經吹砂處理,以去除表面的銹蝕、油脂等污物。放置時間 不長,表面較干凈的鋁合金錠及金屬型回爐料可以不經吹砂處理,但應消除混在爐料內的鐵質過濾網及鑲嵌件等,所有的爐料在入爐前均應預熱,以去除表面附的水分,縮短熔煉時間在3h以上。

(3)爐料的管理及存放

爐料的合理保存及管理對確保合金質量有重要意義。爐料應貯存在溫度變化不大、干燥的倉庫內。


二、坩堝及熔煉工具的準備


(1)坩堝

鑄造鋁合金常用鐵坩堝,也可用鑄鋼及鋼板焊接坩堝。

新坩堝及長期未用的舊坩堝,使用前均應吹砂,并加熱到700~800℃,保持2~4h,以燒除附著在坩堝內壁的水分及可燃物質,待冷到300℃以下時,仔細清理坩堝內壁,在溫度不低于200℃時噴涂料。

坩堝使用前應預熱至暗紅色(500~600℃),并保溫2h以上。新坩堝外熔煉之前, 先熔化一爐同牌號的回爐料。


(2)熔煉工具的準備

鐘罩、壓瓢、攪拌勺、澆包。

錠模等使用前均應預熱,并在150~200℃溫度下涂以防護性涂料,并徹底烘干,烘干溫度為200~400℃,保溫時間2h以上,使用后應徹底清除表面上附著的氧化物、氟化物,( 進行吹砂)。


三、熔煉溫度的控制


熔煉溫度過低,不利于合金元素的溶解及氣體、夾雜物的排出,增加形成偏析、冷隔、欠鑄的傾向,還會因冒口熱量不足,使鑄件得不到合理的補縮,有資料指出,所有鋁合金的熔煉溫度到少要達705℃并應進行攪拌。熔煉溫度過高不僅浪費能源,更嚴重的是因為溫度愈高,吸氫愈多,晶粒亦愈粗大,鋁的氧化愈嚴重,一些合金元素的燒損也愈嚴重,從而導致合金的機械性能的下降,鑄造性能和機械加工性能惡化,變質處理的效果削弱,鑄件的氣密性降低。

生產實踐證明,把合金液快速升溫至較的溫度,進行合理的攪拌,以促進所有合金元素的溶解(特別是難熔金屬元素),扒除浮渣后降至澆注溫度,這樣,偏析程度 小,熔解的氫亦少,有利于獲得均勻致密、機械性能高的合金.因為鋁熔體的溫度是難以用肉眼來判斷的,所以不論使用何種類型的熔化爐,都應該用測溫儀表控制溫度。測溫儀表應定期校核和維修。熱電偶套管應周期的用金屬刷刷干凈,涂以防護性涂料,以保證測溫結果的準確性及處長使用壽命。


四、熔煉時間的控制


為了減少鋁熔體的氧化、吸氣和鐵的溶解,應盡量縮短鋁熔體在爐內的停留時間,快速熔煉。從熔化開始至澆注完畢,砂型鑄造不超過4h,金屬型鑄造不超過6h,壓鑄不超過8h。

為加速熔煉過程,應首先加入中等塊度、熔點較低的回爐料及鋁硅中間合金,以便在坩堝底陪盡快形成熔池,然后再加塊度較大的回爐料及純鋁錠,使它們能徐徐浸入逐漸擴大的熔池,很快熔化。在爐料主要部分熔化后,再加熔點較高、數量不多的中間合金,升溫、攪拌以加速熔化。末尾降溫,壓入易氧化的合金元素,以減少損失。


五、熔體的轉送和澆注


盡管固態氧化鋁的密度近似于鋁熔體的密度,在進入鋁熔體內部后,經過足夠長的時間才會沉至坩堝底陪。而鋁熔體被氧化后形成的氧化鋁膜,卻僅與鋁熔體接觸的一面是致密的,與空氣接觸的一面疏松且有大量直徑為60~100A的小孔,其表面積大,吸附性強,極易吸附在水汽,反有上浮的傾向。因此,在這種氧化膜與鋁熔體的比重差小,將其混入熔體中,浮沉速度很慢,難以從熔體中排除,在鑄件中形成氣孔太夾雜。所以,轉送鋁熔體中關鍵是盡量減少熔融金屬的攪拌,盡量減少熔體與空氣的接觸。

采用傾轉式坩堝轉注熔體時,為避免熔體與空氣的混合,應將澆包盡量靠所爐咀,并傾斜放置,使熔體沿著澆包的側壁下流,不致直接沖擊包底,發生攪動、飛濺等。

采用正確合理的澆注方法,是獲得優質鑄件的重要條件之一。生產實踐得,注意下列事項,對防止、減少鑄件缺陷是很有效的。


(1)澆注前應仔細檢查熔體出爐溫度、澆包容量及其表面涂料層的干燥程度,其他工具的準備是否合乎要不。金屬澆口杯在澆注前3~5min之內 在砂型上安放好,此時澆包懷的溫度不高于150℃,安置過早或溫度過高,澆道內憋住大量氣體,在澆注時有爆炸的危險。

(2)不能在有“過堂風”的場合下澆注,以及熔體強烈氧化,燃燒,使鑄件產生氧化夾雜等缺陷。

(3)由坩堝內獲取熔體時,應先用包底輕輕撥開熔體表面的氧化皮或熔劑層,緩慢地將澆包浸入熔體內,用澆包的寬口舀取熔體,然后平穩的提起澆包。

(4)端包時不要掌平,步子要穩,澆包不宜提得過高,澆包內金屬液面必須保持平穩,不受攏動。

(5)即將澆注時,應扒凈澆包的渣子,以免在澆注中將熔渣、氧化皮等帶入鑄型中。

(6)在澆注中,熔體流 保持平穩,不能中斷,不能直沖口懷的底孔。澆口懷自媽至終應充滿,液面不得翻動,澆注速度要控制得當。通常,澆注開始度 稍慢些,使熔體充填平穩,然后速度稍快,并基本保持澆注速度不變。

(7)在澆注過程中,澆包咀與澆口的距離 盡可能靠近,以不超過50mm為限,以免熔液過多地氧化。

(8)帶堵塞的澆口懷,堵塞不能撥得太早,在熔體充滿澆口懷后,再緩慢地斜向撥出,以免熔體在注入澆道時產生渦流。

(9)距坩堝底部60mm以下的熔體不宜澆注鑄件。

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