熔煉是使金屬合金化的一種方法。它是采用加熱的方式改變金屬物態(tài)，使基體金屬和合金化組元按要求的配比熔制成成分均勻的熔體，并使其滿(mǎn)足內(nèi)部純潔度、鑄造溫度和其他特定要求的一種工藝過(guò)程。熔體的品質(zhì)對(duì)鋁材的加工性能和最終使用性能產(chǎn)生決定性的影響，如果熔體品質(zhì)先天不足，將給制品的使用帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)，因此，熔煉又是對(duì)加工制品的品質(zhì)起支配作用的一道關(guān)鍵工序。
變形鋁合金典型的熔煉工藝流程如下：熔爐準(zhǔn)備→爐料準(zhǔn)備→配料→裝爐→熔化→加銅加鋅→熔化后扒渣→加鎂加鈹→攪拌→取樣分析→調(diào)整成分→攪拌→扒渣→倒?fàn)t→精煉→扒渣覆蓋→靜置調(diào)溫→爐前測(cè)氫→出爐→清爐
上述工藝流程通常是在一臺(tái)熔煉爐和一臺(tái)靜置爐中完成的。其中，熔煉爐擔(dān)負(fù)熔化和調(diào)整成分的任務(wù)，靜置爐擔(dān)負(fù)凈化熔體和保溫的任務(wù)。這樣配置設(shè)備的好處是能充分發(fā)揮熔煉爐的生產(chǎn)效率，既保證熔煉品質(zhì)，又提高產(chǎn)量。有些工廠將上述工藝流程，全放在一臺(tái)爐子中完成，此時(shí)，爐子擔(dān)負(fù)著熔煉和靜置的雙重任務(wù)，稱(chēng)為熔煉保溫爐。如果爐子是單膛的，則這樣配置設(shè)備不能充分發(fā)揮熔煉爐的生產(chǎn)效率，能耗較大。另外，國(guó)內(nèi)還有個(gè)別工廠采用在火焰反射爐中熔化，而后用澆包將鋁水轉(zhuǎn)入電阻反射爐中調(diào)整成分和溫度，再在靜置爐中凈化熔體和保溫的工藝流程。這樣的設(shè)備配置要占用三臺(tái)爐子，而且液態(tài)金屬轉(zhuǎn)注次數(shù)多，轉(zhuǎn)注時(shí)間也較長(zhǎng)使熔體嚴(yán)重污染，熔損增大，轉(zhuǎn)注用的澆包還需專(zhuān)用設(shè)備加熱，因此，從品質(zhì)、產(chǎn)量、能耗上都是十分不利的。
目前國(guó)內(nèi)鋁材行業(yè)采用的熔煉方法大致有分批熔煉法和半連續(xù)熔煉法兩種。分批熔煉法指以一個(gè)熔次為一個(gè)周期，從裝爐、熔化開(kāi)始至精煉、倒?fàn)t結(jié)束，一爐一清的熔煉方法。此法多適用于生產(chǎn)品質(zhì)要求較高而批量又不太大的成品合金，以保證化學(xué)成分的準(zhǔn)確和均勻。通常，所有特殊制品，即所有合金的鍛件和模鍛件；用于航空制造業(yè)的飛機(jī)大梁型材、階段變斷面型材和小空心大梁型材；用于原子能工業(yè)的合金制品等均采用這種方法熔煉。半連續(xù)熔煉法指以相同合金為一個(gè)生產(chǎn)周期，每次出爐量只有熔爐中熔體總量的二分之一至三分之一，隨即再裝入比上述稍多的新?tīng)t料繼續(xù)熔化的方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是爐料浸沒(méi)在熔體中，不僅減少了燒損，而且提高了熔化速度，同時(shí)爐內(nèi)溫度波動(dòng)不大，對(duì)爐底保護(hù)作用好，有利于提高爐齡。缺點(diǎn)是需要對(duì)成分進(jìn)行有效控制，且爐內(nèi)總有剩料，易造成局部過(guò)熱，使鑄錠產(chǎn)生粗大晶粒的傾向性增大。該法適用于熔煉批量大、爐料品位較低、對(duì)熔體品質(zhì)無(wú)特殊要求的合金制品。通常，純鋁制品、6063建材制品及以回爐廢料為主要爐料的合金制品均采用此法熔煉。
鋁合金熔煉工藝
1、性能特征 目前壓鑄件數(shù)量最多的就是鋁合金它具有重量輕、比 強(qiáng)度高有較高的力學(xué)性能和耐腐蝕性能等。但與鋅合金相比它的鑄造性能相對(duì)要差 有粘模傾向在熔煉中更易產(chǎn)生氧化、吸氣、偏析、夾渣、結(jié)晶粒大等缺陷鐵是鋁合 金中的有害元素但鋁合金中的含鐵量低于0.6時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生粘模高于1時(shí) 會(huì)使合金中力學(xué)性能降低。鋁合金增鐵的原因主要來(lái)自三個(gè)方面 1熔煉過(guò)程中鐵和 合金接觸機(jī)會(huì)較多如坩堝、鐵勺、澆包、熔煉工具等它們的表面均應(yīng)涂上涂料。 鐵在鋁合金熔液中溶解速度隨溫度升高而增大鋁合金熔煉溫度高于750時(shí)即稱(chēng)為鋁合金過(guò)燒這時(shí)候鐵的溶解速度增大很快。
3鋁合金中的增鐵除了溫度因素外還與 時(shí)間有關(guān)即保溫時(shí)間越長(zhǎng)增鐵量越多吸氣量也增加因此盡量減少保溫時(shí)間對(duì)合金增 鐵吸氣的減少都是有利的。 2、鑄鐵坩堝及熔煉工具、涂料的使用方法 鑄鐵坩堝及 工具預(yù)熱至120200后在其表面涂上或噴上涂料可重復(fù)噴涂23次以獲得致密、均勻 的涂層隨后徐徐加熱到200300以烘干排除水分。 3、熔煉坩堝 鑄鐵坩堝也用于鋁 合金的保溫爐中因鋁合金的熔化溫度高易損壞坩堝其損壞原因有以下因素 1表面涂 料噴涂不好造成坩堝腐蝕嚴(yán)重。 2在正常情況下采用鑄鐵坩堝保溫時(shí)其溶液溫度為 620680按不同合金牌號(hào)的鑄件的要求而異如將鑄鐵坩堝作熔化兼保溫時(shí)則堝壁最 高溫度可達(dá)800以下當(dāng)合金過(guò)熱時(shí)堝壁溫度可達(dá)850以上如此溫度下鑄鐵的抗拉 強(qiáng)度很低稍受載荷或沖擊極可能出現(xiàn)裂紋。
3由于鋁合金熔液對(duì)鐵的侵蝕使鑄鐵堝 壁的內(nèi)部和外表同時(shí)受到侵蝕和燒損就會(huì)加劇裂紋出現(xiàn)的可能。從安全和維護(hù)合金 質(zhì)量出發(fā)在連續(xù)使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常清除殘?jiān)可贤苛限D(zhuǎn)換坩堝方向使用。使用期限作保 溫用為150h左右作熔化用為100h左右。
4純鋁熔煉時(shí)應(yīng)用石墨坩堝。石墨坩堝易碎 裂并吸潮搬運(yùn)存放時(shí)必須輕挪輕放避免撞擊應(yīng)存放在防曬及干燥的場(chǎng)合使用時(shí)應(yīng)注 意以下事項(xiàng) 首次使用前應(yīng)置于熔爐側(cè)緩緩烘干36h溫度不高于80100。 坩堝 入爐前應(yīng)先將爐壁加熱至200250然后將預(yù)熱的坩堝放入爐內(nèi)的填磚上點(diǎn)火徐徐加 熱2030min再開(kāi)中火加熱坩堝直到坩堝底呈暗紅色再仔細(xì)觀察檢查坩堝確無(wú)傷裂即 可將合金放入進(jìn)行熔化。 料錠加入坩堝切忌撞擊堝壁堝底如熔煉中發(fā)現(xiàn)鋁料板結(jié) 堝壁切莫扳撬防止損壞坩堝。 使用結(jié)束前必須把坩堝內(nèi)存余料全部舀出熱坩堝切 忌受潮應(yīng)放置在干燥的火磚上。
4、熔煉方法 對(duì)于大中型壓鑄廠家鋁合金是采用中 央熔爐熔煉后再分配到保溫爐保溫而小型的壓鑄廠家通常每臺(tái)壓鑄機(jī)配備一臺(tái)以輕 柴油為燃料的熔爐也可采用電熔爐。中央熔爐的熔煉操作要求如下 1錠料與回爐料 應(yīng)搭配使用回爐料的比例不大于50回爐料是指澆口溢流槽、廢鑄件不包括飛邊和殘 4鋁合金液的出水溫度應(yīng)為720750盛鋁液的澆包應(yīng)預(yù)熱及涂上涂料。當(dāng)鋁液離澆包口端100mm處即停止放液并以備好的干燥精煉劑用鐘罩壓入合金液底部除 氣精煉后即運(yùn)至保溫爐保溫。
5從澆包中的鋁液倒入保溫爐坩堝時(shí)應(yīng)穩(wěn)妥防止鋁液 飛濺傷人和卷入空氣當(dāng)?shù)谷氲匿X液至離堝口端50mm處止。
6表面氧化、污染和經(jīng) 油漆、電鍍的澆口或鑄件都不能直接加入中央熔爐須經(jīng)重新熔化處理后經(jīng)化驗(yàn)合格 凝固成塊后方可回爐。 7采用輕柴油爐熔煉均不應(yīng)產(chǎn)生濃黑煙霧黑煙霧來(lái)自于柴油 的不完全燃燒或爐料有油污這不單是浪費(fèi)燃料污染環(huán)境又會(huì)造成合金液的吸氣。發(fā) 現(xiàn)爐內(nèi)冒出黑煙須調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)大小采取消除黑煙措施。 金熔體中。因此銅板如果加得 過(guò)早熔體未能將其蓋住這樣將增加銅板的燒損反之如果加得過(guò)晚銅板來(lái)不及溶解和 擴(kuò)散將延長(zhǎng)熔化時(shí)間影響合金的化學(xué)成分控制。 電爐熔煉時(shí)應(yīng)盡量避免更換電阻絲 帶以防臟物落入熔體中污染金屬。
C、攪動(dòng)熔體 熔化過(guò)程中應(yīng)注意防止熔體過(guò)熱 特別是天然氣爐或煤氣爐熔煉時(shí)爐膛溫度高達(dá)1200在這樣高的溫度下容易產(chǎn)生局 部過(guò)熱。為此當(dāng)爐料熔化之后應(yīng)適當(dāng)攪動(dòng)熔體以使熔池里各處溫度均勻一致同時(shí)也 利于加速熔化。 扒渣與攪拌 當(dāng)爐料在熔池里已充分熔化并且熔體溫度達(dá)到熔煉溫 度時(shí)即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。 扒渣前應(yīng)先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑以使渣與金屬分離有利于扒渣可以少帶出金屬。扒渣要求平穩(wěn)防止渣卷 入熔體內(nèi)。扒渣要徹底因浮渣的存在會(huì)增加熔體的含氣量并弄臟金屬。 于高鎂鋁合金為防止鎂的燒損并且改變?nèi)垠w及鑄錠表面氧化膜的性質(zhì)在加鎂后須向熔體內(nèi)加入少量0.001-0.004的鈹。鈹一般以Al-BeF4與2號(hào)粉狀熔劑按11混合加入加 入后應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?Na BeF Al2NaFAlF 為防止鈹?shù)闹卸驹诩逾敳僮鲿r(shí)應(yīng)戴好口罩。另外加鈹后扒也的渣滓應(yīng)堆積在專(zhuān)門(mén)的堆放場(chǎng)地或作專(zhuān)門(mén)處理。
C、攪拌 在取樣之前調(diào)整化學(xué)成分之后都應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行攪拌。其目的在于使合金成分均勻分 布和熔體內(nèi)溫度趨于一致。這看起來(lái)似乎是一種極其簡(jiǎn)單的操作但是在工藝過(guò)程中 是很重要的工序。因?yàn)橐恍┟芏容^大的合金元素容易沉底另外合金元素的加入不可 能絕對(duì)均勻這就造成了熔體上下層之間爐內(nèi)各區(qū)域之間合金元素的分布不均勻。如 果攪拌不徹底沒(méi)有保證足夠長(zhǎng)的時(shí)間和消滅死角容易造成熔體化學(xué)成分不均勻。 拌應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)進(jìn)行不應(yīng)激起太大的波浪以防氧化膜卷入熔體中。調(diào)整成分 在熔煉過(guò) 程中由于各種原因都可能會(huì)使合金成分發(fā)生改變這種改變可能使熔體的真實(shí)成分與 配料計(jì)算值發(fā)生較大的偏差。因而需在爐料熔化后取樣進(jìn)行快速分析以便根據(jù)分析 結(jié)果是否需要調(diào)整成分。
A、取樣 熔體經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蠹磻?yīng)取樣進(jìn)行爐前快速分析 分析化學(xué)成分是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。取樣時(shí)的爐內(nèi)熔體溫度應(yīng)不低于熔煉溫度中限。 快速分析試樣的取樣部位要有代表性開(kāi)然氣爐或煤氣爐在兩個(gè)爐門(mén)中心部位各取一 組試樣電爐在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣。取樣前試樣勺要進(jìn)行預(yù)熱對(duì)于 高純鋁及鋁合金這了防止試樣勺污染取樣應(yīng)采用不銹鋼試樣勺并涂上涂料。 分調(diào)整當(dāng)快速分析結(jié)果和合金成分要求不相符時(shí)就應(yīng)調(diào)整成分——沖淡或補(bǔ)料。 補(bǔ)料?？焖俜治鼋Y(jié)果低于合金化學(xué)成分要求時(shí)需要補(bǔ)料。為了使補(bǔ)料準(zhǔn)確應(yīng)按下列原則進(jìn)行計(jì)算 熔鑄爐設(shè)備使用與維護(hù)操作規(guī)程 1.目的 為規(guī)范對(duì)熔鑄設(shè)備的操作 更好地使用和維護(hù)設(shè)備使其最大限度地發(fā)揮使用效能確保安全生產(chǎn)正常運(yùn)行。 范圍本規(guī)程規(guī)定了熔鑄爐設(shè)備操作使用與維護(hù)。
3.熔鑄設(shè)備的使用與維護(hù) 3.1熔煉 爐的技術(shù)參數(shù)性能 用途 熔煉高純鋁及其合金 15T鋁液出爐溫度 700 750 熔化時(shí)間 4小時(shí) 噴槍數(shù)量 耗油量7075/T 爐腔最高溫度 1100 熱空氣溫度300 3.2熔鑄操作規(guī)程
3.2.1開(kāi)啟前首先檢查燃?xì)庀到y(tǒng)、電源系統(tǒng)、機(jī) 械系統(tǒng)是否正常檢查管道閥門(mén)是否關(guān)閉燃?xì)夤艿朗欠裥孤?
3.2.2燃?xì)饪倝毫?5kgf/cm2壓力有無(wú)波動(dòng)減壓后壓力為10Kpa.
3.2.3開(kāi)啟爐門(mén)為最大行程。
3.2.4啟動(dòng)冷 卻風(fēng)機(jī)。 3.2.5啟動(dòng)燃燒風(fēng)機(jī)使風(fēng)機(jī)風(fēng)量到10風(fēng)量吹風(fēng)2min。
3.2.6用明火投入爐中 觀察有無(wú)易燃?xì)怏w。 3.2.7用明火放置爐內(nèi)1燃燒器口內(nèi)。
3.2.8開(kāi)啟燃燒總閥調(diào)節(jié)燃 氣1分閥慢開(kāi)10使燃?xì)庹Ｈ紵魶](méi)有點(diǎn)燃應(yīng)立即關(guān)閉燃?xì)夥珠y1開(kāi)足風(fēng)量排出多余 的燃?xì)庵匦掳?br /> 3.2.5、3.2.8步驟進(jìn)行。
3.2.9調(diào)節(jié)1燃?xì)鈮毫涂諝饬渴够鹧娉式奂t色。
3.2.102燃燒器同1點(diǎn)火操作步驟。
3.3系統(tǒng)關(guān)機(jī) 3.3.1關(guān)閉燃?xì)饪傞y
3.3.2關(guān)閉1、2燃
3.3.3關(guān)閉燃燒風(fēng)機(jī)除冷卻風(fēng)機(jī)外所有用電設(shè)備均斷電。
注意事項(xiàng) 1.點(diǎn)火前 必須打開(kāi)爐門(mén)。
2.設(shè)備必須具備工作時(shí)條件。
3.調(diào)試設(shè)備一切正常。 點(diǎn)火后爐門(mén)下余留10cm間隙。 嚴(yán)禁過(guò)燒超過(guò)760。 系統(tǒng)維護(hù) 1出現(xiàn)爐門(mén)鋼絲繩斷股時(shí)及時(shí)更換。
2當(dāng)熱電偶損壞后 測(cè)溫系統(tǒng)不是爐內(nèi)實(shí)際溫度因而操作手注意鋁液的溫度和顏色及時(shí)識(shí)別溫度顯示并 更換熱電偶以防止事故。
3.每月一次清理清除鋁垢。 澆鑄爐使用與維護(hù)操作規(guī)程 目的為規(guī)范澆鑄機(jī)設(shè)備的操作更好的使用和維護(hù)設(shè)備使其發(fā)揮使用效能。
2范圍 本規(guī)程規(guī)定了澆鑄機(jī)的使用和維護(hù)。 3澆鑄機(jī)的操作規(guī)程 3.1檢查四根鋼絲繩有無(wú) 斷股、碰傷油潤(rùn)滑是否均勻。
3.2底盤(pán)是否水平。
3.3電源系統(tǒng)是否正常變速箱運(yùn)行 時(shí)有無(wú)異常聲音連軸器的螺絲是否緊固。
3.4導(dǎo)繩器的軸承是否完好。
3.5啟動(dòng)下降 開(kāi)關(guān)根據(jù)鋁棒的直徑大小、鋁液溫度、水壓調(diào)整變頻器到合適的下降速度。
3.6澆 鑄完后必須將鋁棒吊完后才能上升否則會(huì)造成鋼絲繩斷裂、拉伸。
3.7工作完畢后 將底盤(pán)上升出水面以上防止鋼絲繩長(zhǎng)期浸泡水中。 維護(hù)及注意事項(xiàng) 變速箱嚴(yán)禁缺油每月檢查一次。 兩個(gè)卷筒必須在同一軸線必須由維護(hù)工定期校核。 鋁合金熔鑄工藝及常見(jiàn)的缺陷 一、鑄造概論 在鑄造合 金中鑄造鋁合金的應(yīng)用最為廣泛是其他合金所無(wú)法比擬的鋁合金鑄造的種類(lèi)如下 由于鋁合金各組元不同從而表現(xiàn)出合金的物理、化學(xué)性能均有所不同結(jié)晶過(guò)程也不 盡相同。故必須針對(duì)鋁合金特性合理選擇鑄造方法才能防止或在許可范圍內(nèi)減少鑄 造缺陷的產(chǎn)生從而優(yōu)化鑄件。
1、鋁合金鑄造工藝性能 鋁合金鑄造工藝性能通常理 解為在充滿(mǎn)鑄型、結(jié)晶和冷卻過(guò)程中表現(xiàn)最為突出的那些性能的綜合。流動(dòng)性、收 縮性、氣密性、鑄造應(yīng)力、吸氣性。鋁合金這些特性取決于合金的成分但也與鑄造 因素、合金加熱溫度、鑄型的復(fù)雜程度、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關(guān)。 流動(dòng)性流動(dòng)性是指合金液體充填鑄型的能力。
流動(dòng)性的大小決定合金能否鑄造復(fù)雜的鑄件。 在鋁合金中共晶合金的流動(dòng)性最好。 影響流動(dòng)性的因素很多主要是成分、溫度以及 合金液體中存在金屬氧化物、金屬化合物及其他污染物的固相顆粒但外在的根本因 素為澆注溫度及澆注壓力俗稱(chēng)澆注壓頭的高低。 實(shí)際生產(chǎn)中在合金已確定的情況下 除了強(qiáng)化熔煉工藝精煉與除渣外還必須改善鑄型工藝性砂模透氣性、金屬型模具排 氣及溫度并在不影響鑄件質(zhì)量的前提下提高澆注溫度保證合金的流動(dòng)性。 收縮性收縮性是鑄造鋁合金的主要特征之一。
一般講合金從液體澆注到凝固直至冷到室溫 共分為三個(gè)階段分別為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。合金的收縮性對(duì)鑄件質(zhì)量 有決定性的影響它影響著鑄件的縮孔大小、應(yīng)力的產(chǎn)生、裂紋的形成及尺寸的變化。 通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮在實(shí)際生產(chǎn)中一般應(yīng)用線收縮來(lái)衡量合金的收 鋁合金收縮大小通常以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示稱(chēng)為收縮率。
體收縮 體收縮包括液 體收縮與凝固收縮。 鑄造合金液從澆注到凝固在最后凝固的地方會(huì)出現(xiàn)宏觀或顯微 收縮這種因收縮引起的宏觀縮孔肉眼可見(jiàn)并分為集中縮孔和分散性縮孔。集中縮孔 的孔徑大而集中并分布在鑄件頂部或截面厚大的熱節(jié)處。分散性縮孔形貌分散而細(xì) 小大部分分布在鑄件軸心和熱節(jié)部位。顯微縮孔肉眼難以看到顯微縮孔大部分分布 縮孔和疏松是鑄件的主要缺陷之一產(chǎn)生的原因是液態(tài)收縮大于固態(tài)收縮。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)鑄造鋁合金凝固范圍越小越易形成集中縮孔凝固范 圍越寬越易形成分散性縮孔因此在設(shè)計(jì)中必須使鑄造鋁合金符合順序凝固原則即鑄 件在液態(tài)到凝固期間的體收縮應(yīng)得到合金液的補(bǔ)充是縮孔和疏松集中在鑄件外部冒 口中。
對(duì)易產(chǎn)生分散疏松的鋁合金鑄件冒口設(shè)置數(shù)量比集中縮孔要多并在易產(chǎn)生疏 松處設(shè)置冷鐵加大局部冷卻速度使其同時(shí)或快速凝固。 線收縮 線收縮大小將直 接影響鑄件的質(zhì)量。線收縮越大鋁鑄件產(chǎn)生裂紋與應(yīng)力的趨向也越大冷卻后鑄件尺 寸及形狀變化也越大。 對(duì)于不同的鑄造鋁合金有不同的鑄造收縮率即使同一合金鑄 件不同收縮率也不同在同一鑄件上其長(zhǎng)、寬、高的收縮率也不同。應(yīng)根據(jù)具體情況 而定。
鋁鑄件熱裂紋的產(chǎn)生主要是由于鑄件收縮應(yīng)力超過(guò)了金屬晶粒間的結(jié)合力大多沿晶界產(chǎn)生從裂紋斷口觀察可見(jiàn)裂紋處金屬往往被氧化失去金屬光 澤。裂紋沿晶界延伸形狀呈鋸齒形表面較寬內(nèi)部較窄有的則穿透整個(gè)鑄件的端面。 不同鋁合金鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向也不同這是因?yàn)殍T鋁合金凝固過(guò)程中開(kāi)始形成完整 的結(jié)晶框架的溫度與凝固溫度之差越大合金收縮率就越大產(chǎn)生熱裂紋傾向也越大即 使同一種合金也因鑄型的阻力、鑄件的結(jié)構(gòu)、澆注工藝等因素產(chǎn)生熱裂紋傾向也不 同。生產(chǎn)中常采用退讓性鑄型或改進(jìn)鑄鋁合金的澆注系統(tǒng)等措施使鋁鑄件避免產(chǎn)生 裂紋。通常采用熱裂環(huán)法檢測(cè)鋁鑄件熱裂紋。 氣密性鑄鋁合金氣密性是指腔體 型鋁鑄件在高壓氣體或液體的作用下不滲漏程度氣密性實(shí)際上表征了鑄件內(nèi)部組織 致密與純凈的程度。
鑄鋁合金的氣密性與合金的性質(zhì)有關(guān)合金凝固范圍越小產(chǎn)生疏 松傾向也越小同時(shí)產(chǎn)生析出性氣孔越小則合金的氣密性就越高。同一種鑄鋁合金的 氣密性好壞還與鑄造工藝有關(guān)如降低鑄鋁合金澆注溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度 以及在壓力下凝固結(jié)晶等均可使鋁鑄件的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙 來(lái)提高鑄件的氣密性。 鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力及收縮應(yīng)力三 種。
各種應(yīng)力產(chǎn)生的原因不盡相同。 熱應(yīng)力 熱應(yīng)力是由于鑄件不同的幾何形狀 相交處斷面厚薄不均冷卻不一致引起的。在薄壁處形成壓應(yīng)力導(dǎo)致在鑄件中殘留應(yīng) 相變應(yīng)力相變應(yīng)力是由于某些鑄鋁合金在凝固后冷卻過(guò)程中產(chǎn)生相變隨之 帶來(lái)體積尺寸變化。主要是鋁鑄件壁厚不均不同部位在不同時(shí)間內(nèi)發(fā)生相變所致。 收縮應(yīng)力 鋁鑄件收縮時(shí)受到鑄型、型芯的阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力所致。?庵鐘ακ竊菔 攘鹽啤?鑄鋁合金件中的殘留應(yīng)力降低了合金的力學(xué)性能影響鑄件的加工精度。鋁鑄件中的殘留應(yīng)力可通過(guò)退火處理消除。
合金因?qū)嵝院美鋮s過(guò)程中無(wú)相變只要鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理鋁鑄件的殘留應(yīng)力一般較 吸氣性鋁合金易吸收氣體是鑄造鋁合金的主要特性。液態(tài)鋁及鋁合金的組 分與爐料、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物及鑄型等所含水分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣被鋁液體吸收 所致。 鋁合金熔液溫度越高吸收的氫也越多在700時(shí)每100g鋁中氫的溶解度為 0.50.9溫度升高到850時(shí)氫的溶解度增加23倍。當(dāng)含堿金屬雜質(zhì)時(shí)氫在鋁液中的溶 解度顯著增加。 鑄鋁合金除熔煉時(shí)吸氣外在澆入鑄型時(shí)也會(huì)產(chǎn)生吸氣進(jìn)入鑄型內(nèi)的 液態(tài)金屬隨溫度下降氣體的溶解度下降析出多余的氣體有一部分逸不出的氣體留在 鑄件內(nèi)形成氣孔這就是通常稱(chēng)的“針孔”。
氣體有時(shí)會(huì)與縮孔結(jié)合在一起鋁液中析出 的氣體留在縮孔內(nèi)。若氣泡受熱產(chǎn)生的壓力很大則氣孔表面光滑孔的周?chē)幸蝗?亮層若氣泡產(chǎn)生的壓力小則孔內(nèi)表面多皺紋看上去如“蒼蠅腳”仔細(xì)觀察又具有縮孔 的特征。 鑄鋁合金液中含氫量越高鑄件中產(chǎn)生的針孔也越多。鋁鑄件中針孔不僅降 低了鑄件的氣密性、耐蝕性還降低了合金的力學(xué)性能。要獲得無(wú)氣孔或少氣孔的鋁 鑄件關(guān)鍵在于熔煉條件。若熔煉時(shí)添加覆蓋劑保護(hù)合金的吸氣量大為減少。對(duì)鋁熔 液作精煉處理可有效控制鋁液中的含氫量。
三、金屬型鑄造
1、簡(jiǎn)介及工藝流程 屬型鑄造又稱(chēng)硬模鑄造或永久型鑄造是將熔煉好的鋁合金澆入金屬型中獲得鑄件的方法鋁合金金屬型鑄造大多采用金屬型芯也可采用砂芯或殼芯等方法與壓力鑄造相 比鋁合金金屬型使用壽命長(zhǎng)。
2、鑄造優(yōu)點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)金屬型冷卻速度較快鑄件組織 較致密可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化力學(xué)性能比砂型鑄造高15左右。 金屬型鑄造鑄件質(zhì)量穩(wěn)定 表面粗糙度優(yōu)于砂型鑄造廢品率低。 勞動(dòng)條件好生產(chǎn)率高工人易于掌握。 缺點(diǎn)金屬型導(dǎo)熱系數(shù)大充型能力差。 金屬型本身無(wú)透氣性。必須采取相應(yīng)措施才能有效 排氣。 金屬型無(wú)退讓性易在凝固時(shí)產(chǎn)生裂紋和變形。
3、金屬型鑄件常見(jiàn)缺陷及預(yù) 針孔預(yù)防產(chǎn)生針孔的措施 嚴(yán)禁使用被污染的鑄造鋁合金材料、沾有有機(jī)化合 物及被嚴(yán)重氧化腐蝕的材料。 控制熔煉工藝加強(qiáng)除氣精煉。 控制金屬型涂料厚度 過(guò)厚易產(chǎn)生針孔。 模具溫度不宜太高對(duì)鑄件厚壁部位采用激冷措施如鑲銅塊或澆水 氣孔預(yù)防氣孔產(chǎn)生的措施 修改不 合理的澆冒口系統(tǒng)使液流平穩(wěn)避免氣體卷入。 模具與型芯應(yīng)預(yù)先預(yù)熱后上涂料結(jié)束 后必須要烘透方可使用。 設(shè)計(jì)模具與型芯應(yīng)考慮足夠的排氣措施。
3氧化夾渣 防氧化夾渣的措施嚴(yán)格控制熔煉工藝快速熔煉減少氧化除渣徹底。AlMg合金必須 在覆蓋劑下熔煉。 熔爐、工具要清潔不得有氧化物并應(yīng)預(yù)熱涂料涂后應(yīng)烘干使用。 設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)必須有穩(wěn)流、緩沖、撇渣能力。 采用傾斜澆注系統(tǒng)使液流穩(wěn)定不產(chǎn) 生二次氧化。 選用的涂料粘附力要強(qiáng)澆注過(guò)程中不產(chǎn)生剝落而進(jìn)入鑄件中形成夾 預(yù)防產(chǎn)生熱裂的措施實(shí)際澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)避免局部過(guò)熱減少內(nèi)應(yīng)力。 具及型芯斜度必須保證在2以上澆冒口一經(jīng)凝固即可抽芯開(kāi)模必要時(shí)可用砂芯代替金屬型芯。 控制涂料厚度使鑄件各部分冷卻速度一致。 根據(jù)鑄件厚薄情況選擇適 細(xì)化合金組織提高熱裂能力。改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)消除尖角及壁厚突變減少 熱裂傾向。 疏松預(yù)防產(chǎn)生疏松的措施 合理冒口設(shè)置保證其凝固且有補(bǔ)縮能力。 適當(dāng)調(diào)低金屬型模具工作溫度。 控制涂層厚度厚壁處減薄。 調(diào)整金屬型各部位冷 卻速度使鑄件厚壁處有較大的激冷能力。 適當(dāng)降低金屬澆注溫度。
變形鋁合金典型的熔煉工藝流程如下：熔爐準(zhǔn)備→爐料準(zhǔn)備→配料→裝爐→熔化→加銅加鋅→熔化后扒渣→加鎂加鈹→攪拌→取樣分析→調(diào)整成分→攪拌→扒渣→倒?fàn)t→精煉→扒渣覆蓋→靜置調(diào)溫→爐前測(cè)氫→出爐→清爐
上述工藝流程通常是在一臺(tái)熔煉爐和一臺(tái)靜置爐中完成的。其中，熔煉爐擔(dān)負(fù)熔化和調(diào)整成分的任務(wù)，靜置爐擔(dān)負(fù)凈化熔體和保溫的任務(wù)。這樣配置設(shè)備的好處是能充分發(fā)揮熔煉爐的生產(chǎn)效率，既保證熔煉品質(zhì)，又提高產(chǎn)量。有些工廠將上述工藝流程，全放在一臺(tái)爐子中完成，此時(shí)，爐子擔(dān)負(fù)著熔煉和靜置的雙重任務(wù)，稱(chēng)為熔煉保溫爐。如果爐子是單膛的，則這樣配置設(shè)備不能充分發(fā)揮熔煉爐的生產(chǎn)效率，能耗較大。另外，國(guó)內(nèi)還有個(gè)別工廠采用在火焰反射爐中熔化，而后用澆包將鋁水轉(zhuǎn)入電阻反射爐中調(diào)整成分和溫度，再在靜置爐中凈化熔體和保溫的工藝流程。這樣的設(shè)備配置要占用三臺(tái)爐子，而且液態(tài)金屬轉(zhuǎn)注次數(shù)多，轉(zhuǎn)注時(shí)間也較長(zhǎng)使熔體嚴(yán)重污染，熔損增大，轉(zhuǎn)注用的澆包還需專(zhuān)用設(shè)備加熱，因此，從品質(zhì)、產(chǎn)量、能耗上都是十分不利的。
目前國(guó)內(nèi)鋁材行業(yè)采用的熔煉方法大致有分批熔煉法和半連續(xù)熔煉法兩種。分批熔煉法指以一個(gè)熔次為一個(gè)周期，從裝爐、熔化開(kāi)始至精煉、倒?fàn)t結(jié)束，一爐一清的熔煉方法。此法多適用于生產(chǎn)品質(zhì)要求較高而批量又不太大的成品合金，以保證化學(xué)成分的準(zhǔn)確和均勻。通常，所有特殊制品，即所有合金的鍛件和模鍛件；用于航空制造業(yè)的飛機(jī)大梁型材、階段變斷面型材和小空心大梁型材；用于原子能工業(yè)的合金制品等均采用這種方法熔煉。半連續(xù)熔煉法指以相同合金為一個(gè)生產(chǎn)周期，每次出爐量只有熔爐中熔體總量的二分之一至三分之一，隨即再裝入比上述稍多的新?tīng)t料繼續(xù)熔化的方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是爐料浸沒(méi)在熔體中，不僅減少了燒損，而且提高了熔化速度，同時(shí)爐內(nèi)溫度波動(dòng)不大，對(duì)爐底保護(hù)作用好，有利于提高爐齡。缺點(diǎn)是需要對(duì)成分進(jìn)行有效控制，且爐內(nèi)總有剩料，易造成局部過(guò)熱，使鑄錠產(chǎn)生粗大晶粒的傾向性增大。該法適用于熔煉批量大、爐料品位較低、對(duì)熔體品質(zhì)無(wú)特殊要求的合金制品。通常，純鋁制品、6063建材制品及以回爐廢料為主要爐料的合金制品均采用此法熔煉。
鋁合金熔煉工藝
1、性能特征 目前壓鑄件數(shù)量最多的就是鋁合金它具有重量輕、比 強(qiáng)度高有較高的力學(xué)性能和耐腐蝕性能等。但與鋅合金相比它的鑄造性能相對(duì)要差 有粘模傾向在熔煉中更易產(chǎn)生氧化、吸氣、偏析、夾渣、結(jié)晶粒大等缺陷鐵是鋁合 金中的有害元素但鋁合金中的含鐵量低于0.6時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生粘模高于1時(shí) 會(huì)使合金中力學(xué)性能降低。鋁合金增鐵的原因主要來(lái)自三個(gè)方面 1熔煉過(guò)程中鐵和 合金接觸機(jī)會(huì)較多如坩堝、鐵勺、澆包、熔煉工具等它們的表面均應(yīng)涂上涂料。 鐵在鋁合金熔液中溶解速度隨溫度升高而增大鋁合金熔煉溫度高于750時(shí)即稱(chēng)為鋁合金過(guò)燒這時(shí)候鐵的溶解速度增大很快。
3鋁合金中的增鐵除了溫度因素外還與 時(shí)間有關(guān)即保溫時(shí)間越長(zhǎng)增鐵量越多吸氣量也增加因此盡量減少保溫時(shí)間對(duì)合金增 鐵吸氣的減少都是有利的。 2、鑄鐵坩堝及熔煉工具、涂料的使用方法 鑄鐵坩堝及 工具預(yù)熱至120200后在其表面涂上或噴上涂料可重復(fù)噴涂23次以獲得致密、均勻 的涂層隨后徐徐加熱到200300以烘干排除水分。 3、熔煉坩堝 鑄鐵坩堝也用于鋁 合金的保溫爐中因鋁合金的熔化溫度高易損壞坩堝其損壞原因有以下因素 1表面涂 料噴涂不好造成坩堝腐蝕嚴(yán)重。 2在正常情況下采用鑄鐵坩堝保溫時(shí)其溶液溫度為 620680按不同合金牌號(hào)的鑄件的要求而異如將鑄鐵坩堝作熔化兼保溫時(shí)則堝壁最 高溫度可達(dá)800以下當(dāng)合金過(guò)熱時(shí)堝壁溫度可達(dá)850以上如此溫度下鑄鐵的抗拉 強(qiáng)度很低稍受載荷或沖擊極可能出現(xiàn)裂紋。
3由于鋁合金熔液對(duì)鐵的侵蝕使鑄鐵堝 壁的內(nèi)部和外表同時(shí)受到侵蝕和燒損就會(huì)加劇裂紋出現(xiàn)的可能。從安全和維護(hù)合金 質(zhì)量出發(fā)在連續(xù)使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常清除殘?jiān)可贤苛限D(zhuǎn)換坩堝方向使用。使用期限作保 溫用為150h左右作熔化用為100h左右。
4純鋁熔煉時(shí)應(yīng)用石墨坩堝。石墨坩堝易碎 裂并吸潮搬運(yùn)存放時(shí)必須輕挪輕放避免撞擊應(yīng)存放在防曬及干燥的場(chǎng)合使用時(shí)應(yīng)注 意以下事項(xiàng) 首次使用前應(yīng)置于熔爐側(cè)緩緩烘干36h溫度不高于80100。 坩堝 入爐前應(yīng)先將爐壁加熱至200250然后將預(yù)熱的坩堝放入爐內(nèi)的填磚上點(diǎn)火徐徐加 熱2030min再開(kāi)中火加熱坩堝直到坩堝底呈暗紅色再仔細(xì)觀察檢查坩堝確無(wú)傷裂即 可將合金放入進(jìn)行熔化。 料錠加入坩堝切忌撞擊堝壁堝底如熔煉中發(fā)現(xiàn)鋁料板結(jié) 堝壁切莫扳撬防止損壞坩堝。 使用結(jié)束前必須把坩堝內(nèi)存余料全部舀出熱坩堝切 忌受潮應(yīng)放置在干燥的火磚上。
4、熔煉方法 對(duì)于大中型壓鑄廠家鋁合金是采用中 央熔爐熔煉后再分配到保溫爐保溫而小型的壓鑄廠家通常每臺(tái)壓鑄機(jī)配備一臺(tái)以輕 柴油為燃料的熔爐也可采用電熔爐。中央熔爐的熔煉操作要求如下 1錠料與回爐料 應(yīng)搭配使用回爐料的比例不大于50回爐料是指澆口溢流槽、廢鑄件不包括飛邊和殘 4鋁合金液的出水溫度應(yīng)為720750盛鋁液的澆包應(yīng)預(yù)熱及涂上涂料。當(dāng)鋁液離澆包口端100mm處即停止放液并以備好的干燥精煉劑用鐘罩壓入合金液底部除 氣精煉后即運(yùn)至保溫爐保溫。
5從澆包中的鋁液倒入保溫爐坩堝時(shí)應(yīng)穩(wěn)妥防止鋁液 飛濺傷人和卷入空氣當(dāng)?shù)谷氲匿X液至離堝口端50mm處止。
6表面氧化、污染和經(jīng) 油漆、電鍍的澆口或鑄件都不能直接加入中央熔爐須經(jīng)重新熔化處理后經(jīng)化驗(yàn)合格 凝固成塊后方可回爐。 7采用輕柴油爐熔煉均不應(yīng)產(chǎn)生濃黑煙霧黑煙霧來(lái)自于柴油 的不完全燃燒或爐料有油污這不單是浪費(fèi)燃料污染環(huán)境又會(huì)造成合金液的吸氣。發(fā) 現(xiàn)爐內(nèi)冒出黑煙須調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)大小采取消除黑煙措施。 金熔體中。因此銅板如果加得 過(guò)早熔體未能將其蓋住這樣將增加銅板的燒損反之如果加得過(guò)晚銅板來(lái)不及溶解和 擴(kuò)散將延長(zhǎng)熔化時(shí)間影響合金的化學(xué)成分控制。 電爐熔煉時(shí)應(yīng)盡量避免更換電阻絲 帶以防臟物落入熔體中污染金屬。
C、攪動(dòng)熔體 熔化過(guò)程中應(yīng)注意防止熔體過(guò)熱 特別是天然氣爐或煤氣爐熔煉時(shí)爐膛溫度高達(dá)1200在這樣高的溫度下容易產(chǎn)生局 部過(guò)熱。為此當(dāng)爐料熔化之后應(yīng)適當(dāng)攪動(dòng)熔體以使熔池里各處溫度均勻一致同時(shí)也 利于加速熔化。 扒渣與攪拌 當(dāng)爐料在熔池里已充分熔化并且熔體溫度達(dá)到熔煉溫 度時(shí)即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。 扒渣前應(yīng)先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑以使渣與金屬分離有利于扒渣可以少帶出金屬。扒渣要求平穩(wěn)防止渣卷 入熔體內(nèi)。扒渣要徹底因浮渣的存在會(huì)增加熔體的含氣量并弄臟金屬。 于高鎂鋁合金為防止鎂的燒損并且改變?nèi)垠w及鑄錠表面氧化膜的性質(zhì)在加鎂后須向熔體內(nèi)加入少量0.001-0.004的鈹。鈹一般以Al-BeF4與2號(hào)粉狀熔劑按11混合加入加 入后應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?Na BeF Al2NaFAlF 為防止鈹?shù)闹卸驹诩逾敳僮鲿r(shí)應(yīng)戴好口罩。另外加鈹后扒也的渣滓應(yīng)堆積在專(zhuān)門(mén)的堆放場(chǎng)地或作專(zhuān)門(mén)處理。
C、攪拌 在取樣之前調(diào)整化學(xué)成分之后都應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行攪拌。其目的在于使合金成分均勻分 布和熔體內(nèi)溫度趨于一致。這看起來(lái)似乎是一種極其簡(jiǎn)單的操作但是在工藝過(guò)程中 是很重要的工序。因?yàn)橐恍┟芏容^大的合金元素容易沉底另外合金元素的加入不可 能絕對(duì)均勻這就造成了熔體上下層之間爐內(nèi)各區(qū)域之間合金元素的分布不均勻。如 果攪拌不徹底沒(méi)有保證足夠長(zhǎng)的時(shí)間和消滅死角容易造成熔體化學(xué)成分不均勻。 拌應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)進(jìn)行不應(yīng)激起太大的波浪以防氧化膜卷入熔體中。調(diào)整成分 在熔煉過(guò) 程中由于各種原因都可能會(huì)使合金成分發(fā)生改變這種改變可能使熔體的真實(shí)成分與 配料計(jì)算值發(fā)生較大的偏差。因而需在爐料熔化后取樣進(jìn)行快速分析以便根據(jù)分析 結(jié)果是否需要調(diào)整成分。
A、取樣 熔體經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蠹磻?yīng)取樣進(jìn)行爐前快速分析 分析化學(xué)成分是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。取樣時(shí)的爐內(nèi)熔體溫度應(yīng)不低于熔煉溫度中限。 快速分析試樣的取樣部位要有代表性開(kāi)然氣爐或煤氣爐在兩個(gè)爐門(mén)中心部位各取一 組試樣電爐在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣。取樣前試樣勺要進(jìn)行預(yù)熱對(duì)于 高純鋁及鋁合金這了防止試樣勺污染取樣應(yīng)采用不銹鋼試樣勺并涂上涂料。 分調(diào)整當(dāng)快速分析結(jié)果和合金成分要求不相符時(shí)就應(yīng)調(diào)整成分——沖淡或補(bǔ)料。 補(bǔ)料?？焖俜治鼋Y(jié)果低于合金化學(xué)成分要求時(shí)需要補(bǔ)料。為了使補(bǔ)料準(zhǔn)確應(yīng)按下列原則進(jìn)行計(jì)算 熔鑄爐設(shè)備使用與維護(hù)操作規(guī)程 1.目的 為規(guī)范對(duì)熔鑄設(shè)備的操作 更好地使用和維護(hù)設(shè)備使其最大限度地發(fā)揮使用效能確保安全生產(chǎn)正常運(yùn)行。 范圍本規(guī)程規(guī)定了熔鑄爐設(shè)備操作使用與維護(hù)。
3.熔鑄設(shè)備的使用與維護(hù) 3.1熔煉 爐的技術(shù)參數(shù)性能 用途 熔煉高純鋁及其合金 15T鋁液出爐溫度 700 750 熔化時(shí)間 4小時(shí) 噴槍數(shù)量 耗油量7075/T 爐腔最高溫度 1100 熱空氣溫度300 3.2熔鑄操作規(guī)程
3.2.1開(kāi)啟前首先檢查燃?xì)庀到y(tǒng)、電源系統(tǒng)、機(jī) 械系統(tǒng)是否正常檢查管道閥門(mén)是否關(guān)閉燃?xì)夤艿朗欠裥孤?
3.2.2燃?xì)饪倝毫?5kgf/cm2壓力有無(wú)波動(dòng)減壓后壓力為10Kpa.
3.2.3開(kāi)啟爐門(mén)為最大行程。
3.2.4啟動(dòng)冷 卻風(fēng)機(jī)。 3.2.5啟動(dòng)燃燒風(fēng)機(jī)使風(fēng)機(jī)風(fēng)量到10風(fēng)量吹風(fēng)2min。
3.2.6用明火投入爐中 觀察有無(wú)易燃?xì)怏w。 3.2.7用明火放置爐內(nèi)1燃燒器口內(nèi)。
3.2.8開(kāi)啟燃燒總閥調(diào)節(jié)燃 氣1分閥慢開(kāi)10使燃?xì)庹Ｈ紵魶](méi)有點(diǎn)燃應(yīng)立即關(guān)閉燃?xì)夥珠y1開(kāi)足風(fēng)量排出多余 的燃?xì)庵匦掳?br /> 3.2.5、3.2.8步驟進(jìn)行。
3.2.9調(diào)節(jié)1燃?xì)鈮毫涂諝饬渴够鹧娉式奂t色。
3.2.102燃燒器同1點(diǎn)火操作步驟。
3.3系統(tǒng)關(guān)機(jī) 3.3.1關(guān)閉燃?xì)饪傞y
3.3.2關(guān)閉1、2燃
3.3.3關(guān)閉燃燒風(fēng)機(jī)除冷卻風(fēng)機(jī)外所有用電設(shè)備均斷電。
注意事項(xiàng) 1.點(diǎn)火前 必須打開(kāi)爐門(mén)。
2.設(shè)備必須具備工作時(shí)條件。
3.調(diào)試設(shè)備一切正常。 點(diǎn)火后爐門(mén)下余留10cm間隙。 嚴(yán)禁過(guò)燒超過(guò)760。 系統(tǒng)維護(hù) 1出現(xiàn)爐門(mén)鋼絲繩斷股時(shí)及時(shí)更換。
2當(dāng)熱電偶損壞后 測(cè)溫系統(tǒng)不是爐內(nèi)實(shí)際溫度因而操作手注意鋁液的溫度和顏色及時(shí)識(shí)別溫度顯示并 更換熱電偶以防止事故。
3.每月一次清理清除鋁垢。 澆鑄爐使用與維護(hù)操作規(guī)程 目的為規(guī)范澆鑄機(jī)設(shè)備的操作更好的使用和維護(hù)設(shè)備使其發(fā)揮使用效能。
2范圍 本規(guī)程規(guī)定了澆鑄機(jī)的使用和維護(hù)。 3澆鑄機(jī)的操作規(guī)程 3.1檢查四根鋼絲繩有無(wú) 斷股、碰傷油潤(rùn)滑是否均勻。
3.2底盤(pán)是否水平。
3.3電源系統(tǒng)是否正常變速箱運(yùn)行 時(shí)有無(wú)異常聲音連軸器的螺絲是否緊固。
3.4導(dǎo)繩器的軸承是否完好。
3.5啟動(dòng)下降 開(kāi)關(guān)根據(jù)鋁棒的直徑大小、鋁液溫度、水壓調(diào)整變頻器到合適的下降速度。
3.6澆 鑄完后必須將鋁棒吊完后才能上升否則會(huì)造成鋼絲繩斷裂、拉伸。
3.7工作完畢后 將底盤(pán)上升出水面以上防止鋼絲繩長(zhǎng)期浸泡水中。 維護(hù)及注意事項(xiàng) 變速箱嚴(yán)禁缺油每月檢查一次。 兩個(gè)卷筒必須在同一軸線必須由維護(hù)工定期校核。 鋁合金熔鑄工藝及常見(jiàn)的缺陷 一、鑄造概論 在鑄造合 金中鑄造鋁合金的應(yīng)用最為廣泛是其他合金所無(wú)法比擬的鋁合金鑄造的種類(lèi)如下 由于鋁合金各組元不同從而表現(xiàn)出合金的物理、化學(xué)性能均有所不同結(jié)晶過(guò)程也不 盡相同。故必須針對(duì)鋁合金特性合理選擇鑄造方法才能防止或在許可范圍內(nèi)減少鑄 造缺陷的產(chǎn)生從而優(yōu)化鑄件。
1、鋁合金鑄造工藝性能 鋁合金鑄造工藝性能通常理 解為在充滿(mǎn)鑄型、結(jié)晶和冷卻過(guò)程中表現(xiàn)最為突出的那些性能的綜合。流動(dòng)性、收 縮性、氣密性、鑄造應(yīng)力、吸氣性。鋁合金這些特性取決于合金的成分但也與鑄造 因素、合金加熱溫度、鑄型的復(fù)雜程度、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關(guān)。 流動(dòng)性流動(dòng)性是指合金液體充填鑄型的能力。
流動(dòng)性的大小決定合金能否鑄造復(fù)雜的鑄件。 在鋁合金中共晶合金的流動(dòng)性最好。 影響流動(dòng)性的因素很多主要是成分、溫度以及 合金液體中存在金屬氧化物、金屬化合物及其他污染物的固相顆粒但外在的根本因 素為澆注溫度及澆注壓力俗稱(chēng)澆注壓頭的高低。 實(shí)際生產(chǎn)中在合金已確定的情況下 除了強(qiáng)化熔煉工藝精煉與除渣外還必須改善鑄型工藝性砂模透氣性、金屬型模具排 氣及溫度并在不影響鑄件質(zhì)量的前提下提高澆注溫度保證合金的流動(dòng)性。 收縮性收縮性是鑄造鋁合金的主要特征之一。
一般講合金從液體澆注到凝固直至冷到室溫 共分為三個(gè)階段分別為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。合金的收縮性對(duì)鑄件質(zhì)量 有決定性的影響它影響著鑄件的縮孔大小、應(yīng)力的產(chǎn)生、裂紋的形成及尺寸的變化。 通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮在實(shí)際生產(chǎn)中一般應(yīng)用線收縮來(lái)衡量合金的收 鋁合金收縮大小通常以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示稱(chēng)為收縮率。
體收縮 體收縮包括液 體收縮與凝固收縮。 鑄造合金液從澆注到凝固在最后凝固的地方會(huì)出現(xiàn)宏觀或顯微 收縮這種因收縮引起的宏觀縮孔肉眼可見(jiàn)并分為集中縮孔和分散性縮孔。集中縮孔 的孔徑大而集中并分布在鑄件頂部或截面厚大的熱節(jié)處。分散性縮孔形貌分散而細(xì) 小大部分分布在鑄件軸心和熱節(jié)部位。顯微縮孔肉眼難以看到顯微縮孔大部分分布 縮孔和疏松是鑄件的主要缺陷之一產(chǎn)生的原因是液態(tài)收縮大于固態(tài)收縮。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)鑄造鋁合金凝固范圍越小越易形成集中縮孔凝固范 圍越寬越易形成分散性縮孔因此在設(shè)計(jì)中必須使鑄造鋁合金符合順序凝固原則即鑄 件在液態(tài)到凝固期間的體收縮應(yīng)得到合金液的補(bǔ)充是縮孔和疏松集中在鑄件外部冒 口中。
對(duì)易產(chǎn)生分散疏松的鋁合金鑄件冒口設(shè)置數(shù)量比集中縮孔要多并在易產(chǎn)生疏 松處設(shè)置冷鐵加大局部冷卻速度使其同時(shí)或快速凝固。 線收縮 線收縮大小將直 接影響鑄件的質(zhì)量。線收縮越大鋁鑄件產(chǎn)生裂紋與應(yīng)力的趨向也越大冷卻后鑄件尺 寸及形狀變化也越大。 對(duì)于不同的鑄造鋁合金有不同的鑄造收縮率即使同一合金鑄 件不同收縮率也不同在同一鑄件上其長(zhǎng)、寬、高的收縮率也不同。應(yīng)根據(jù)具體情況 而定。
鋁鑄件熱裂紋的產(chǎn)生主要是由于鑄件收縮應(yīng)力超過(guò)了金屬晶粒間的結(jié)合力大多沿晶界產(chǎn)生從裂紋斷口觀察可見(jiàn)裂紋處金屬往往被氧化失去金屬光 澤。裂紋沿晶界延伸形狀呈鋸齒形表面較寬內(nèi)部較窄有的則穿透整個(gè)鑄件的端面。 不同鋁合金鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向也不同這是因?yàn)殍T鋁合金凝固過(guò)程中開(kāi)始形成完整 的結(jié)晶框架的溫度與凝固溫度之差越大合金收縮率就越大產(chǎn)生熱裂紋傾向也越大即 使同一種合金也因鑄型的阻力、鑄件的結(jié)構(gòu)、澆注工藝等因素產(chǎn)生熱裂紋傾向也不 同。生產(chǎn)中常采用退讓性鑄型或改進(jìn)鑄鋁合金的澆注系統(tǒng)等措施使鋁鑄件避免產(chǎn)生 裂紋。通常采用熱裂環(huán)法檢測(cè)鋁鑄件熱裂紋。 氣密性鑄鋁合金氣密性是指腔體 型鋁鑄件在高壓氣體或液體的作用下不滲漏程度氣密性實(shí)際上表征了鑄件內(nèi)部組織 致密與純凈的程度。
鑄鋁合金的氣密性與合金的性質(zhì)有關(guān)合金凝固范圍越小產(chǎn)生疏 松傾向也越小同時(shí)產(chǎn)生析出性氣孔越小則合金的氣密性就越高。同一種鑄鋁合金的 氣密性好壞還與鑄造工藝有關(guān)如降低鑄鋁合金澆注溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度 以及在壓力下凝固結(jié)晶等均可使鋁鑄件的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙 來(lái)提高鑄件的氣密性。 鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力及收縮應(yīng)力三 種。
各種應(yīng)力產(chǎn)生的原因不盡相同。 熱應(yīng)力 熱應(yīng)力是由于鑄件不同的幾何形狀 相交處斷面厚薄不均冷卻不一致引起的。在薄壁處形成壓應(yīng)力導(dǎo)致在鑄件中殘留應(yīng) 相變應(yīng)力相變應(yīng)力是由于某些鑄鋁合金在凝固后冷卻過(guò)程中產(chǎn)生相變隨之 帶來(lái)體積尺寸變化。主要是鋁鑄件壁厚不均不同部位在不同時(shí)間內(nèi)發(fā)生相變所致。 收縮應(yīng)力 鋁鑄件收縮時(shí)受到鑄型、型芯的阻礙而產(chǎn)生拉應(yīng)力所致。?庵鐘ακ竊菔 攘鹽啤?鑄鋁合金件中的殘留應(yīng)力降低了合金的力學(xué)性能影響鑄件的加工精度。鋁鑄件中的殘留應(yīng)力可通過(guò)退火處理消除。
合金因?qū)嵝院美鋮s過(guò)程中無(wú)相變只要鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理鋁鑄件的殘留應(yīng)力一般較 吸氣性鋁合金易吸收氣體是鑄造鋁合金的主要特性。液態(tài)鋁及鋁合金的組 分與爐料、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物及鑄型等所含水分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣被鋁液體吸收 所致。 鋁合金熔液溫度越高吸收的氫也越多在700時(shí)每100g鋁中氫的溶解度為 0.50.9溫度升高到850時(shí)氫的溶解度增加23倍。當(dāng)含堿金屬雜質(zhì)時(shí)氫在鋁液中的溶 解度顯著增加。 鑄鋁合金除熔煉時(shí)吸氣外在澆入鑄型時(shí)也會(huì)產(chǎn)生吸氣進(jìn)入鑄型內(nèi)的 液態(tài)金屬隨溫度下降氣體的溶解度下降析出多余的氣體有一部分逸不出的氣體留在 鑄件內(nèi)形成氣孔這就是通常稱(chēng)的“針孔”。
氣體有時(shí)會(huì)與縮孔結(jié)合在一起鋁液中析出 的氣體留在縮孔內(nèi)。若氣泡受熱產(chǎn)生的壓力很大則氣孔表面光滑孔的周?chē)幸蝗?亮層若氣泡產(chǎn)生的壓力小則孔內(nèi)表面多皺紋看上去如“蒼蠅腳”仔細(xì)觀察又具有縮孔 的特征。 鑄鋁合金液中含氫量越高鑄件中產(chǎn)生的針孔也越多。鋁鑄件中針孔不僅降 低了鑄件的氣密性、耐蝕性還降低了合金的力學(xué)性能。要獲得無(wú)氣孔或少氣孔的鋁 鑄件關(guān)鍵在于熔煉條件。若熔煉時(shí)添加覆蓋劑保護(hù)合金的吸氣量大為減少。對(duì)鋁熔 液作精煉處理可有效控制鋁液中的含氫量。
三、金屬型鑄造
1、簡(jiǎn)介及工藝流程 屬型鑄造又稱(chēng)硬模鑄造或永久型鑄造是將熔煉好的鋁合金澆入金屬型中獲得鑄件的方法鋁合金金屬型鑄造大多采用金屬型芯也可采用砂芯或殼芯等方法與壓力鑄造相 比鋁合金金屬型使用壽命長(zhǎng)。
2、鑄造優(yōu)點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)金屬型冷卻速度較快鑄件組織 較致密可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化力學(xué)性能比砂型鑄造高15左右。 金屬型鑄造鑄件質(zhì)量穩(wěn)定 表面粗糙度優(yōu)于砂型鑄造廢品率低。 勞動(dòng)條件好生產(chǎn)率高工人易于掌握。 缺點(diǎn)金屬型導(dǎo)熱系數(shù)大充型能力差。 金屬型本身無(wú)透氣性。必須采取相應(yīng)措施才能有效 排氣。 金屬型無(wú)退讓性易在凝固時(shí)產(chǎn)生裂紋和變形。
3、金屬型鑄件常見(jiàn)缺陷及預(yù) 針孔預(yù)防產(chǎn)生針孔的措施 嚴(yán)禁使用被污染的鑄造鋁合金材料、沾有有機(jī)化合 物及被嚴(yán)重氧化腐蝕的材料。 控制熔煉工藝加強(qiáng)除氣精煉。 控制金屬型涂料厚度 過(guò)厚易產(chǎn)生針孔。 模具溫度不宜太高對(duì)鑄件厚壁部位采用激冷措施如鑲銅塊或澆水 氣孔預(yù)防氣孔產(chǎn)生的措施 修改不 合理的澆冒口系統(tǒng)使液流平穩(wěn)避免氣體卷入。 模具與型芯應(yīng)預(yù)先預(yù)熱后上涂料結(jié)束 后必須要烘透方可使用。 設(shè)計(jì)模具與型芯應(yīng)考慮足夠的排氣措施。
3氧化夾渣 防氧化夾渣的措施嚴(yán)格控制熔煉工藝快速熔煉減少氧化除渣徹底。AlMg合金必須 在覆蓋劑下熔煉。 熔爐、工具要清潔不得有氧化物并應(yīng)預(yù)熱涂料涂后應(yīng)烘干使用。 設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)必須有穩(wěn)流、緩沖、撇渣能力。 采用傾斜澆注系統(tǒng)使液流穩(wěn)定不產(chǎn) 生二次氧化。 選用的涂料粘附力要強(qiáng)澆注過(guò)程中不產(chǎn)生剝落而進(jìn)入鑄件中形成夾 預(yù)防產(chǎn)生熱裂的措施實(shí)際澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)避免局部過(guò)熱減少內(nèi)應(yīng)力。 具及型芯斜度必須保證在2以上澆冒口一經(jīng)凝固即可抽芯開(kāi)模必要時(shí)可用砂芯代替金屬型芯。 控制涂料厚度使鑄件各部分冷卻速度一致。 根據(jù)鑄件厚薄情況選擇適 細(xì)化合金組織提高熱裂能力。改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)消除尖角及壁厚突變減少 熱裂傾向。 疏松預(yù)防產(chǎn)生疏松的措施 合理冒口設(shè)置保證其凝固且有補(bǔ)縮能力。 適當(dāng)調(diào)低金屬型模具工作溫度。 控制涂層厚度厚壁處減薄。 調(diào)整金屬型各部位冷 卻速度使鑄件厚壁處有較大的激冷能力。 適當(dāng)降低金屬澆注溫度。
