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铝合金熔炼工艺  Q* @2 P9 M4 \: m2 t
1、性能特征
现在压铸件数量最多就是铝合金，它含有重量轻、比强度高，有较高力学性能和耐腐蚀性能等。但和锌合金相比，它铸造性能相对要差，有粘模倾向，在熔炼中更易产生氧化、吸气、偏析、夹渣、结晶粒大等缺点，铁是铝合金中有害元素，但铝合金中含铁量低于0.6%时，在生产过程中轻易产生粘模，高于1%时，会使合金中力学性能降低。铝合金"增铁"原因关键来自三个方面：
5 R: w' x# v5 Y! ~: D1）熔炼过程中，铁和合金接触机会较多，如坩埚、铁勺、浇包、熔炼工具等，它们表面均应涂上涂料。* p, L  U" I" j/ |% V
2）铁在铝合金熔液中溶解速度随温度升高而增大，铝合金熔炼温度高于750℃时，即称为"铝合金过烧"，这时候铁溶解速度增大很快。
* n( ]# V- \6 k0 W! F3）铝合金中增铁除了温度原因外，还和时间相关，即保温时间越长，增铁量越多，吸气量也增加，所以尽可能降低保温时间对合金增铁，吸气降低全部是有利。
  u2 M3 j& T: x- O2、铸铁坩埚及熔炼工具、涂料使用方法5 a* [9 }, K3 e$ A1 ~+ T. q5 Z$ ]
铸铁坩埚及工具预热至120～200℃后，在其表面涂上或喷上涂料，可反复喷涂2～3次，以取得致密、均匀涂层，随即渐渐加热到200～300℃，以烘干排除水分。6 `/ c3 ?2 m; c8 O
3、熔炼坩埚
0 [8 _. r/ I( H$ @1 e! i- G! u' c铸铁坩埚也用于铝合金保温炉中，因铝合金熔化温度高，易损坏坩埚，其损坏原因有以下原因：$ G, e* g# g) i1 t7 u; R% T5 F  o
1）表面涂料喷涂不好，造成坩埚腐蚀严重。! C  T/ U8 c7 E: e7 G* D
2）在正常情况下，采取铸铁坩埚保温时，其溶液温度为620～680℃（按不一样合金牌号铸件要求而异），如将铸铁坩埚作熔化兼保温时，则埚壁最高温度可达800℃以下；当合金过热时，埚壁温度可达850℃以上，如此温度下，铸铁抗拉强度很低，稍受载荷或冲击，极可能出现裂纹。
4 D) k1 C, n" D" q3）因为铝合金熔液对铁侵蚀使铸铁埚壁内部和外表同时受到侵蚀和烧损，就会加剧裂纹出现可能。从安全和维护合金质量出发，在连续使用时，应常常清除残渣，涂上涂料，转换坩埚方向使用。使用期限：作保温用为150h左右；作熔化用为100h左右。
7 R: s' S; u7 E& C! [4）纯铝熔炼时，应用石墨坩埚。石墨坩埚易碎裂，并吸潮，搬运存放时必需轻挪轻放，避免撞击，应存放在防晒及干燥场所，使用时应注意以下事项：5 Y" q" o9 h5 N  P0 D; F
①首次使用前，应置于熔炉侧缓缓烘干36h，温度不高于80～100℃。1 D5 H( P% ?* }. a# H; ?6 b" I: ?$ `
②坩埚入炉前，应先将炉壁加热至200～250℃，然后将预热坩埚放入炉内填砖上，点火渐渐加热20～30min；再开中火加热坩埚，直到坩埚底呈暗红色，再仔细观察检验坩埚确无伤裂，即可将合金放入进行熔化。+ V3 B( M. {6 Z  Q. t$ P
③料锭加入坩埚切忌撞击埚壁埚底，如熔炼中发觉铝料板结埚壁，切莫扳撬，预防损坏坩埚。
4 U' {9 a* h! I6 Q& C) \2 h0 X/ u④使用结束前，必需把坩埚内存余料全部舀出，热坩埚切忌受潮，应放置在干燥火砖上。
2 H9 I. ~6 P7 X1 X4、熔炼方法
' @( z, b" N9 U0 j( E$ ~# V6 J' z$ m对于大中型压铸厂家铝合金是采取中央熔炉熔炼后再分配到保温炉保温，而小型压铸厂家，通常每台压铸机配置一台以轻柴油为燃料熔炉，也可采取电熔炉。中央熔炉熔炼操作要求以下：
( c+ O; G. B  c' N! S1）锭料和回炉料应搭配使用，回炉料百分比小于50%，回炉料是指浇口溢流槽、废铸件，不包含飞边和残屑。
, R: e+ U# W# G% H9 l5 L2）入炉料锭和回炉料表面应洁净，干燥，先以小料（回炉料）填底，加入料锭，以防砸坏炉底。1 X, f. t5 ~8 q+ M3 H, J
3）炉料熔化开始即用覆盖剂撒在液面上，要覆盖全部金属液面，预防氧化和吸气。
: o+ G/ D& r* N% ^5 y7 D4）铝合金液出水温度应为720～750℃，盛铝液浇包应预热及涂上涂料。当铝液离浇包口端100mm处即停止放液,并以备好干燥精炼剂用钟罩压入合金液底部，除气精炼后即运至保温炉保温。( Q" r: i) l' X- R; t
5）从浇包中铝液倒入保温炉坩埚时应稳妥，预防铝液飞溅伤人和卷入空气，当倒入铝液至离埚口端50mm处止。
3 ?" |/ L6 p5 W  Q7 V; I0 f3 H5 G6）表面氧化、污染和经油漆、电镀浇口或铸件全部不能直接加入中央熔炉，须经重新熔化处理后经化验合格，凝固成块后方可回炉。
. g, Y: B6 h" Q+ z! C# N7）采取轻柴油炉熔炼，均不应产生浓黑烟雾，黑烟雾来自于柴油不完全燃烧或炉料有油污，这不单是浪费燃料，污染环境，又会造成合金液吸气。发觉炉内冒出黑烟，须调整风门大小，采取消除黑烟方法。

金熔体中。所以，铜板假如加得过早，熔体未能将其盖住，这么将增加铜板烧损；反之假如加得过晚，铜板来不及溶解和扩散，将延长熔化时间，影响合金化学成份控制。
  电炉熔炼时，应尽可能避免更换电阻丝带，以防脏物落入熔体中，污染金属。
  C、搅动熔体
  熔化过程中应注意预防熔体过热，尤其是天然气炉（或煤气炉）熔炼时炉膛温度高达1200℃，在这么高温度下轻易产生局部过热。为此当炉料熔化以后，应合适搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，同时也利于加速熔化。
  扒渣和搅拌
  当炉料在熔池里已充足熔化，而且熔体温度达成熔炼温度时，即可扒除熔体表面漂浮大量氧化渣。
  A、扒渣
  扒渣前应先向熔体上均匀撒入粉状熔剂，以使渣和金属分离，有利于扒渣，能够少带出金属。扒渣要求平稳，预防渣卷入熔体内。扒渣要根本，因浮渣存在会增加熔体含气量，并弄脏金属。
  B、加镁加铍
  扒渣后便可向熔体内加入镁锭，同时要用2号粉状熔剂进行覆盖，以防镁烧损。
  对于高镁铝合金为预防镁烧损，而且改变熔体及铸锭表面氧化膜性质，在加镁后须向熔体内加入少许（0.001%-0.004%）铍。铍通常以Al-BeF4和2号粉状熔剂按1：1混合加入，加入后应进行充足搅拌。
  Na BeF +Al→2NaF+AlF +Be
   为预防铍中毒，在加铍操作时应戴好口罩。另外，加铍后扒也渣滓应堆积在专门堆放场地或作专门处理。
  C、搅拌
  在取样之前，调整化学成份以后，全部应该立即进行搅拌。其目标在于使合金成份均匀分布和熔体内温度趋于一致。这看起来似乎是一个极其简单操作，不过在工艺过程中是很关键工序。因为，部分密度较大合金元素轻易沉底，另外合金元素加入不可能绝对均匀，这就造成了熔体上下层之间，炉内各区域之间合金元素分布不均匀。假如搅拌不根本（没有确保足够长时间和消亡死角），轻易造成熔体化学成份不均匀。
  搅拌应该平稳进行，不应激起太大波浪，以防氧化膜卷入熔体中。
  调整成份
  在熔炼过程中，因为多种原因全部可能会使合金成份发生改变，这种改变可能使熔体真实成份和配料计算值发生较大偏差。所以需在炉料熔化后，取样进行快速分析，方便依据分析结果是否需要调整成份。
  A、取样
熔体经充足搅拌后，即应取样进行炉前快速分析，分析化学成份是否符合标准要求。取样时炉内熔体温度应不低于熔炼温度中限。
  快速分析试样取样部位要有代表性，开然气炉（或煤气炉）在两个炉门中心部位各取一组试样，电炉在二分之一熔体中心部位取两组试样。取样前试样勺要进行预热，对于高纯铝及铝合金，这了预防试样勺污染，取样应采取不锈钢试样勺并涂上涂料。
  B、成份调整
  当快速分析结果和合金成份要求不相符时，就应调整成份——冲淡或补料。
  （1）补料。快速分析结果低于合金化学成份要求时需要补料。为了使补料正确，应按下列标准进行计算：

熔铸炉设备使用和维护操作规程
1.目标
为规范对熔铸设备操作，愈加好地使用和维护设备，使其最大程度地发挥使用效能，确保安全生产正常运行。
2.范围
本规程要求了熔铸炉设备操作使用和维护。
3.熔铸设备使用和维护
3.1．熔炼炉技术参数性能：
用途
熔炼高纯铝及其合金
装炉量
15T
铝液出炉温度
700℃～750℃
熔化时间
4小时
喷枪数量
2台
耗油量
70～75㎏/T
炉腔最高温度
1100℃
预热空气温度
300℃
3.2．熔铸操作规程
3.2.1．开启前，首先检验燃气系统、电源系统、机械系统是否正常，检验管道阀门是否关闭，燃气管道是否泄漏。
3.2.2．燃气总压力5kgf/cm2，压力有没有波动，减压后压力为10Kpa.
3.2.3．开启炉门为最大行程。
3.2.4．开启冷却风机。
3.2.5．开启燃烧风机，使风机风量到10％风量，吹风2min。
3.2.6．用明火投入炉中，观察有没有易燃气体。
3.2.7．用明火放置炉内1＃燃烧器口内。
3.2.8．开启燃烧总阀，调整燃气1＃分阀慢开10％，使燃气正常燃烧；若没有点燃应立即关闭燃气分阀1＃，开足风量排出多出燃气，重新按3.2.5、3.2.8步骤进行。
3.2.9．调整1＃燃气压力和空气量，使火焰呈桔红色。
3.2.10．2＃燃烧器同1＃点火操作步骤。
3.3．系统关机
3.3.1．关闭燃气总阀
3.3.2．关闭1＃、2＃燃气分阀
3.3.3．关闭燃烧风机，除冷却风机外，全部用电设备均断电。
注意事项：
1.点火前，必需打开炉门。
2.设备必需含有工作时条件。
3.调试设备一切正常。
1、 点火后，炉门下余留10cm间隙。
2、 调整燃气总阀、支阀时，以火焰不溢出为准。
3、 严禁过烧超出760℃。
系统维护：
1．出现炉门钢丝绳断股时立即更换。
2．当热电偶损坏后，测温系统不是炉内实际温度，所以操作手注意铝液温度和颜色，立即识别温度显示并更换热电偶以预防事故。
3.每个月一次清理，清除铝垢。

浇铸炉使用和维护操作规程
1．目标
为规范浇铸机设备操作，愈加好使用和维护设备，使其发挥使用效能。
2．范围
本规程要求了浇铸机使用和维护。
3．浇铸机操作规程
3.1．检验四根钢丝绳有没有断股、碰伤，油润滑是否均匀。
3.2．底盘是否水平。
3.3．电源系统是否正常，变速箱运行时有没有异常声音；连轴器螺丝是否紧固。
3.4．导绳器轴承是否完好。
3.5．开启下降开关，依据铝棒直径大小、铝液温度、水压调整变频器到适宜下降速度。
3.6．浇铸完后，必需将铝棒吊完后，才能上升，不然会造成钢丝绳断裂、拉伸。
3.7．工作完成后，将底盘上升出水面以上，预防钢丝绳长久浸泡水中。
维护及注意事项：
1． 变速箱严禁缺油，每个月检验一次。
2． 焊电焊时，操作工严禁用钢丝绳作地线。
3． 定时给钢丝绳上油（钙基润滑油）。
4． 电机绝缘必需≥50mΩ，以免发生意外。
5． 两个卷筒必需在同一轴线，必需由维护工定时校核。

铝合金熔铸工艺及常见缺点
一、铸造概论
　　在铸造合金中，铸造铝合金应用最为广泛，是其它合金所无法比拟，铝合金铸造种类以下：
　　因为铝合金各组元不一样，从而表现出合金物理、化学性能全部有所不一样，结晶过程也不尽相同。故必需针对铝合金特征，合理选择铸造方法，才能预防或在许可范围内降低铸造缺点产生，从而优化铸件。
　　1、铝合金铸造工艺性能
　　铝合金铸造工艺性能，通常了解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出那些性能综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特征取决于合金成份，但也和铸造原因、合金加热温度、铸型复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等相关。
　　(1) 流动性
　　流动性是指合金液体充填铸型能力。流动性大小决定合金能否铸造复杂铸件。在铝合金中共晶合金流动性最好。
　　影响流动性原因很多，关键是成份、温度和合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其它污染物固相颗粒，但外在根本原因为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）高低。
实际生产中，在合金已确定情况下，除了强化熔炼工艺（精炼和除渣）外，还必需改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量前提下提升浇注温度，确保合金流动性。
　　(2) 收缩性
　　收缩性是铸造铝合金关键特征之一。通常讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金收缩性对铸件质量有决定性影响，它影响着铸件缩孔大小、应力产生、裂纹形成及尺寸改变。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中通常应用线收缩来衡量合金收缩性。
　　铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。
　　①体收缩
　　体收缩包含液体收缩和凝固收缩。
　　铸造合金液从浇注到凝固，在最终凝固地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引发宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶枝晶间。
　　缩孔和疏松是铸件关键缺点之一，产生原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发觉，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成份散性缩孔，所以，在设计中必需使铸造铝合金符合次序凝固标准，即铸件在液态到凝固期间体收缩应得到合金液补充，是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。
　　②线收缩
　　线收缩大小将直接影响铸件质量。线收缩越大，铝铸件产生裂纹和应力趋向也越大；冷却后铸件尺寸及形状改变也越大。
对于不一样铸造铝合金有不一样铸造收缩率，即使同一合金，铸件不一样，收缩率也不一样，在同一铸件上，其长、宽、高收缩率也不一样。应依据具体情况而定。
　　(3) 热裂性
　　铝铸件热裂纹产生，关键是因为铸件收缩应力超出了金属晶粒间结协力，大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有则穿透整个铸件端面。
　　不一样铝合金铸件产生裂纹倾向也不一样，这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整结晶框架温度和凝固温度之差越大，合金收缩率就越大，产生热裂纹倾向也越大，即使同一个合金也因铸型阻力、铸件结构、浇注工艺等原因产生热裂纹倾向也不一样。生产中常采取退让性铸型，或改善铸铝合金浇注系统等方法，使铝铸件避免产生裂纹。通常采取热裂环法检测铝铸件热裂纹。
　　(4) 气密性
　　铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体作用下不渗漏程度，气密性实际上表征了铸件内部组织致密和纯净程度。
　　铸铝合金气密性和合金性质相关，合金凝固范围越小，产生疏松倾向也越小，同时产生析出性气孔越小，则合金气密性就越高。同一个铸铝合金气密性好坏，还和铸造工艺相关，如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加紧冷却速度和在压力下凝固结晶等，均可使铝铸件气密性提升。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提升铸件气密性。
　　(5) 铸造应力
　　铸造应力包含热应力、相变应力及收缩应力三种。多种应力产生原因不尽相同。
　　①热应力
　　热应力是因为铸件不一样几何形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引发。在薄壁处形成压应力，造成在铸件中残留应力。
　　②相变应力
　　相变应力是因为一些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸改变。关键是铝铸件壁厚不均，不一样部位在不一样时间内发生相变所致。
　　③收缩应力
　　铝铸件收缩时受到铸型、型芯阻碍而产生拉应力所致。这种应力是临时，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不妥，则常常会造成热裂纹，尤其是金属型浇注铝合金往往在这种应力作用下轻易产生热裂纹。
　　铸铝合金件中残留应力降低了合金力学性能，影响铸件加工精度。铝铸件中残留应力可经过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件结构设计合理，铝铸件残留应力通常较小。
　　(6) 吸气性
　　铝合金易吸收气体，是铸造铝合金关键特征。液态铝及铝合金组分和炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生氢气被铝液体吸收所致。
　　铝合金熔液温度越高，吸收氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢溶解度为0.5～0.9，温度升高到850℃时，氢溶解度增加2～3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中溶解度显著增加。
　　铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会产生吸气，进入铸型内液态金属随温度下降，气体溶解度下降，析出多出气体，有一部分逸不出气体留在铸件内形成气孔，这就是通常称“针孔”。气体有时会和缩孔结合在一起，铝液中析出气体留在缩孔内。若气泡受热产生压力很大，则气孔表面光滑，孔周围有一圈光亮层；若气泡产生压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，仔细观察又含有缩孔特征。
　　铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件气密性、耐蚀性，还降低了合金力学性能。要取得无气孔或少气孔铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金吸气量大为降低。对铝熔液作精炼处理，可有效控制铝液中含氢量。
　　　三、金属型铸造
　　1、介绍及工艺步骤
　　金属型铸造又称硬模铸造或永久型铸造，是将熔炼好铝合金浇入金属型中取得铸件方法，铝合金金属型铸造大多采取金属型芯，也可采取砂芯或壳芯等方法，和压力铸造相比，铝合金金属型使用寿命长。
　　2、铸造优点
　　(1) 优点
　　金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热处理强化，力学性能比砂型铸造高15%左右。
　　金属型铸造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型铸造，废品率低。
　　劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。
　　(2) 缺点
　　金属型导热系数大，充型能力差。
　　金属型本身无透气性。必需采取对应方法才能有效排气。
　　金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。
　　3、金属型铸件常见缺点及预防
　　(1) 针孔
　　预防产生针孔方法：
　　严禁使用被污染铸造铝合金材料、沾有有机化合物及被严重氧化腐蚀材料。
　　控制熔炼工艺，加强除气精炼。
　　控制金属型涂料厚度，过厚易产生针孔。
　　模具温度不宜太高，对铸件厚壁部位采取激冷方法，如镶铜块或浇水等。
　　采取砂型时严格控制水分，尽可能用干芯。
　　(2) 气孔
　　预防气孔产生方法：
　　修改不合理浇冒口系统，使液流平稳，避免气体卷入。
　　模具和型芯应预先预热，后上涂料，结束后必需要烘透方可使用。
　　设计模具和型芯应考虑足够排气方法。
　　(3)氧化夹渣
　　预防氧化夹渣方法：
　　严格控制熔炼工艺，快速熔炼，降低氧化，除渣根本。Al－Mg合金必需在覆盖剂下熔炼。
　　熔炉、工具要清洁，不得有氧化物，并应预热，涂料涂后应烘干使用。
　　设计浇注系统必需有稳流、缓冲、撇渣能力。
　　采取倾斜浇注系统，使液流稳定，不产生二次氧化。
　　选择涂料粘附力要强，浇注过程中不产生剥落而进入铸件中形成夹渣。
　　(4) 热裂
　　预防产生热裂方法：
　　实际浇注系统时应避免局部过热，降低内应力。
　　模具及型芯斜度必需确保在2°以上，浇冒口一经凝固即可抽芯开模，必需时可用砂芯替换金属型芯。
　　控制涂料厚度，使铸件各部分冷却速度一致。
　　依据铸件厚薄情况选择合适模温。
　　细化合金组织，提升热裂能力。
　　改善铸件结构，消除尖角及壁厚突变，降低热裂倾向。
　　(5) 疏松
预防产生疏松方法：
　　合理冒口设置，确保其凝固，且有补缩能力。
　　合适调低金属型模具工作温度。
　　控制涂层厚度，厚壁处减薄。
　　调整金属型各部位冷却速度，使铸件厚壁处有较大激冷能力。
　　合适降低金属浇注温度。