合金的熔煉與澆注是鑄造生產(chǎn)中主要環(huán)節(jié)。嚴(yán)格控制熔煉與澆鑄的全過(guò)程,對(duì)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(qiáng),易溶解鐵,在熔煉與澆鑄過(guò)程中必須采取簡(jiǎn)易而又謹(jǐn)慎的預(yù)防措施國(guó),以獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。
一、鋁合金爐料冷笑及質(zhì)量控制
為了熔煉出優(yōu)質(zhì)鋁熔體,首先應(yīng)選用合格的原材料。須對(duì)原材料進(jìn)行科學(xué)管理和適當(dāng)處理,否則就會(huì)嚴(yán)重影響合金的質(zhì)量,生產(chǎn)實(shí)踐證明,原材料(包括金屬材料及輔助材料)控制不嚴(yán)會(huì)使鑄件成批報(bào)廢。
?。ㄒ唬┰牧媳仨氂泻细竦幕瘜W(xué)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(zhì)含量外,尚就檢查低陪組織及斷口。實(shí)踐證明,使用了含有嚴(yán)重縮孔、針孔、以及氣泡的鋁液,就難以獲得致密的鑄件,甚至?xí)斐烧麪t、整批的鑄件報(bào)廢。
有人在研究鋁硅合金錠對(duì)鋁合金針孔的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),用熔融的純澆鑄砂型試塊時(shí)并不出現(xiàn)針孔,當(dāng)加入低組織和不合格的鋁硅合金錠后,試塊針孔嚴(yán)重,且晶粒大。其原因?yàn)椴牧系倪z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(dá)到7%時(shí),遺傳顯著。繼續(xù)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(zhì)量高的鋁錠、中間合金及其它爐料。具體標(biāo)準(zhǔn)如下:
?。?)斷口上不應(yīng)有針孔、氣孔
針孔應(yīng)在三級(jí)以內(nèi),局部(不超過(guò)受檢面積的25%)不應(yīng)超過(guò)三級(jí),超過(guò)三級(jí)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(guò)660℃,對(duì)于那些原始晶粒大的鋁錠、合金錠等,應(yīng)先用較低的錠模溫度,使它們快速凝固,細(xì)化晶粒。
?。ǘt料處理
爐料使用前應(yīng)經(jīng)吹砂處理,以去除表面的銹蝕、油脂等污物。放置時(shí)間不長(zhǎng),表面較干凈的鋁合金錠及金屬型回爐料可以不經(jīng)吹砂處理,但應(yīng)消除混在爐料內(nèi)的鐵質(zhì)過(guò)濾網(wǎng)及鑲嵌件等,所有的爐料在入爐前均應(yīng)預(yù)熱,以去除表面附的水分,縮短熔煉時(shí)間在3小時(shí)以上。
(三)爐料的管理及存放
爐料的合理保存及管理對(duì)確保合金質(zhì)量有重要意義。爐料應(yīng)貯存在溫度變化不大、干燥的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)。
二、坩堝及熔煉工具的準(zhǔn)備
?。ㄒ唬┷釄彖T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(zhǎng)期未用的舊坩堝,使用前均應(yīng)吹砂,并加熱到700--800度,保持2--4小時(shí),以燒除附著在坩堝內(nèi)壁的水分及可燃物質(zhì),待冷到300度以下時(shí),仔細(xì)清理坩堝內(nèi)壁,在溫度不低于200度時(shí)噴涂料。
坩堝使用前應(yīng)預(yù)熱至暗紅色(500--600度),并保溫2小時(shí)以上。新坩堝外熔煉之前,最好先熔化一爐同牌號(hào)的回爐料。
?。ǘ?熔煉工具的準(zhǔn)備
鐘罩、壓瓢、攪拌勺、澆包
錠模等使用前均應(yīng)預(yù)熱,并在150度---200度溫度下涂以防護(hù)性涂料,并徹底烘干,烘干溫度為200--400度,保溫時(shí)間2小時(shí)以上,使用后應(yīng)徹底清除表面上附著的氧化物、氟化物,(最好進(jìn)行吹砂)。
三、熔煉溫度的控制
熔煉溫度過(guò)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(huì)因冒口熱量不足,使鑄件得不到合理的補(bǔ)縮,有資料指出,所有鋁合金的熔煉溫度到少要達(dá)705度并應(yīng)進(jìn)行攪拌。熔煉溫度過(guò)高不僅浪費(fèi)能源,更嚴(yán)重的是因?yàn)闇囟扔?,吸氫愈多,晶粒亦愈粗大,鋁的氧化愈嚴(yán)重,一些合金元素的燒損也愈嚴(yán)重,從而導(dǎo)致合金的機(jī)械性能的下降,鑄造性能和機(jī)械加工性能惡化,變質(zhì)處理的效果削弱,鑄件的氣密性降低。
生產(chǎn)實(shí)踐證明,把合金液快速升溫至較的溫度,進(jìn)行合理的攪拌,以促進(jìn)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,偏析程度最小,熔解的氫亦少,有利于獲得均勻致密、機(jī)械性能高的合金.因?yàn)殇X熔體的溫度是難以用肉眼來(lái)判斷的,所以不論使用何種類型的熔化爐,都應(yīng)該用測(cè)溫儀表控制溫度。測(cè)溫儀表應(yīng)定期校核和維修。熱電偶套管應(yīng)周期的用金屬刷刷干凈,涂以防護(hù)性涂料,以保證測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性及處長(zhǎng)使用壽命。
四、熔煉時(shí)間的控制
為了減少鋁熔體的氧化、吸氣和鐵的溶解,應(yīng)盡量縮短鋁熔體在爐內(nèi)的停留時(shí)間,快速熔煉。從熔化開(kāi)始至澆注完畢,砂型鑄造不超過(guò)4小時(shí),金屬型鑄造不超過(guò)6小時(shí),壓鑄不超過(guò)8小時(shí)。
為加速熔煉過(guò)程,應(yīng)首先加入中等塊度、熔點(diǎn)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(kuò)大的熔池,很快熔化。在爐料主要部分熔化后,再加熔點(diǎn)較高、數(shù)量不多的中間合金,升溫、攪拌以加速熔化。最后降溫,壓入易氧化的合金元素,以減少損失。
五、熔體的轉(zhuǎn)送和澆注
盡管固態(tài)氧化鋁的密度近似于鋁熔體的密度,在進(jìn)入鋁熔體內(nèi)部后,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)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(qiáng),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(zhuǎn)送鋁熔體中關(guān)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(zhuǎn)式坩堝轉(zhuǎn)注熔體時(shí),為避免熔體與空氣的混合,應(yīng)將澆包盡量靠所爐咀,并傾斜放置,使熔體沿著澆包的側(cè)壁下流,不致直接沖擊包底,發(fā)生攪動(dòng)、飛濺等。
采用正確合理的澆注方法,是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的重要條件之一。生產(chǎn)實(shí)踐得,注意下列事項(xiàng),對(duì)防止、減少鑄件缺陷是很有效的。
?。ㄒ唬沧⑶皯?yīng)仔細(xì)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(zhǔn)備是否合乎要不。金屬澆口杯在澆注前3--5分鐘之內(nèi)就在砂型上安放好,此時(shí)澆包懷的溫度不高于150度,安置過(guò)早或溫度過(guò)高,澆道內(nèi)憋住大量氣體,在澆注時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)。
?。ǘ┎荒茉谟?ldquo;過(guò)堂風(fēng)”的場(chǎng)合下澆注,以及熔體強(qiáng)烈氧化,燃燒,使鑄件產(chǎn)生氧化夾雜等缺陷。
(三)由坩堝內(nèi)獲取熔體時(shí),應(yīng)先用包底輕輕撥開(kāi)熔體表面的氧化皮或熔劑層,緩慢地將澆包浸入熔體內(nèi),用澆包的寬口舀取熔體,然后平穩(wěn)的提起澆包。
?。ㄋ模┒税鼤r(shí)不要掌平,步子要穩(wěn),澆包不宜提得過(guò)高,澆包內(nèi)金屬液面必須保持平穩(wěn),不受攏動(dòng)。
(五)即將澆注時(shí),應(yīng)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。
?。┰跐沧⒅?,熔體流就保持平穩(wěn),不能中斷,不能直沖口懷的底孔。澆口懷自媽至終應(yīng)充滿,液面不得翻動(dòng),澆注速度要控制得當(dāng)。通常,澆注開(kāi)始度就稍慢些,使熔體充填平穩(wěn),然后速度稍快,并基本保持澆注速度不變。
?。ㄆ撸┰跐沧⑦^(guò)程中,澆包咀與澆口的距離就盡可能靠近,以不超過(guò)50毫米為限,以免熔液過(guò)多地氧化。、
?。ò耍Ф氯臐部趹?,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(shí)產(chǎn)生渦流。
?。ň牛┚噗釄宓撞?0毫米以下的熔體不宜澆注鑄件。