铝合金铸造操作规程.doc

1 铝合金的熔化11 坩埚、锭模及熔炼工具的准备111 石墨坩埚的准备：1111 根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；1112 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；1113 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250300。112 铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处理。113 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。114 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700800，保温24小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。115 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。116 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。1161 涂料成分可按表1中的规定：表1 坩埚和工具用涂料代号名称成分配比（重量百分比）%氧化锌滑石粉水玻璃水T03涂料三号2530/35余量T04涂料四号/203061162 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100140目过筛，然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入80100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。1163 将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180250，涂以防腐涂料。117 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）12 原材料121 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。122 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。13 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代号成分/%原材料块度/加入温度/浇注温度/铝铜AlCu50含Cu：4852电解铜100100850950700750铝锰AlMn10含Mn：911金属锰10159001000850900表4 常用中间合金的配料系数序号合金代号各炉料的配制系数铝锭锰铜01AlCu50100/10002AlMn1010011.11/131 铝铜中间合金熔炼工艺：1311 将配制好的炉料充分预热；1312将1015%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；1313 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0.50.8%）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚25mm）。132 铝锰中间合金熔炼工艺：1321 将配制好的炉料充分预热；1322 在石墨坩埚内将75%左右的铝锭熔化，并过热到9001000；1323 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；1324 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0.50.8%）除气精炼处理后静置510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）。14 铝合金的配制配制铝合金采用金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。141 装料前必须去除炉料表面上的锈迹、泥砂等污物。142 回炉料分为三级：配料。143 炉料计算：1431 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Fe0.6%Al-Mn合金：Mn10%，Fe0.3；镁锭：Mg99.8%；铝锭：Al99.5%，Fe0.3%。回炉料：P=24，占总量的30%，成分为：Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe0.4%2确定元素的烧损量：E2各元素的烧损量按表9中选取，必要时根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）3100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%)=0.40QMg=0.27%100/(1-20%)=0.34 QAl=90.33%100/(1-1.5%)=91.74根据熔制合金的实际含量W，计算各元素的需要量A=W/100Q4熔制80合金实际所需元素量A：ASi=80/100QSi=80/1009.09=7.27AMg=80/100QMg=80/1000.34=0.27AMn=80/100QMn=80/1000.4=0.32AAl=80/100QAl=80/10091.7=73.375计算回炉料中各种元素的含有量B5BSi=249.2%=2.21 BMg=240.27%=0.07 BMn=240.4%=0.1 BAl=2490.16%=21.646计算应加的新元素含量C：C=A-B6CSi=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=51.737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=0.22100/10=2.2带入的铝:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.088应补加的纯铝GAl8GAl=AAl-M(Al-Mn)+BAl=73.37-(2.08+21.64)=49.659计算炉料总重W9W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.1110核算杂质含量U（以铁为例）10U=GAl0.3%+D(Al-Mn)0.3%+P0.4%=49.650.3%+2.20.3%+240.4%=0.25UFe=0.25/80100/100=0.3125%1432 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=10050%=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，必要时根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）3100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%)=0.4AMg=0.26%100/(1-30%)=0.37 AAl=90.84%100/(1-1.0%)=91.754计算回炉料中各元素的含有量B4BSi=508.5%=4.25 BMn=500.4%=0.2 BMg=500.26%=0.13 BAl=5090.84%=45.425应补加的新元素量C5CSi=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=46.36中间合金加入量D及带入的铝M6D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0 M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.807应加的纯铝量G7G=CAl-M=46.3-1.8=44.58以加入NAl=100铝锭为准，计算其它炉料的需要量N8NSi=CSiNAl/G=4.3310044.5=9.7 NMg=CMgNAl/G=0.2410044.5=0.54 N(Al-Mn)=CMnNAlG=2.010044.5=4.5 N回=PNAlG=5010044.5=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代号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01ZL1071008.122/9.29/17002ZL10710094/109512/178Fe0%时03ZL1041009.740.774/4.584/1680410500210014.8/8.2335.15/18805ZL11110011.31.634.013.156.36184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）Al1.01.5Na23Si0.51Mn0.51Cu0.51Sn0.51Mg23若纯金属加入可达到1530%Fe0.51Zn13若以纯金属加入则烧损可达1015Be0.51Ni0.51Ti12144 炉料加入先后原则：1441 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；1442 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；1443 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；1444 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；1445 容易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最后加入；1446 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；1447 采用覆盖剂时，应在炉料开始熔化时就加入熔剂。145 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。15 合金的除气或精炼处理151 除气剂准备：1511 使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼（6640，比重1.8g/cm3）,每块重约200g,存放干燥器内备用。1512 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200250烘烤1224小时，二氧化钛于300400烘烤34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。152 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23次加入。除气结束后静置、除渣。153 除气效果检验：分炉前和炉后检验1531 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。1532 炉后检验，试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。154 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，应考虑增加使用量，直到炉前检验合格为止。 精炼温度（精炼处理时铝液的温度）的选择也应根据条件（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代号精炼剂用量（%）精炼温度（）备注六氯乙烷ZL1010.50.7700730ZL1020.30.5690720ZL1040.50.7700740aZL1050.50.7700730ZL4010.50.8700730六氯乙烷75%氟硅酸钠25%ZL1010.50.8700730ZL1050.30.5700730六氯乙烷50%氟硅酸钠50%ZL1040.50.7690720ZL1050.40.6700730六氯乙烷65%二氧化钛35%Al-Cu系合金0.50.7700730光卤石60%氟化钙40%Al-M系合金24660680含Be、Ti的合金光卤石或钡熔剂55Al-M系合金12660680不含Be、Ti的合金aAWJ-3成品精炼剂ZL1040.50.8690720ZL1070.50.8b700740ZL1110.50.87007301050020.50.8b700740注：除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。当采用其它精炼剂时，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。16 合金的变质和孕育处理：161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。162 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300400烘烤35小时，然后破碎。3040目过筛，放入干燥器内备用。163 变质剂的准备、用量、处理时间等作为操作处理时的参考，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（%）1522305060.150.20.20.4预热温度10030020010350450时间3h24h处理温度700740b700750b730750720740处理时间液面停留1015min23min/压入合金35min58min/处理方法将预热后的变质剂均匀撒在合金液面上，覆盖1015分钟，打碎硬壳，使气体排除并将变质剂压入合金液中至100150深，连续操作35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23分钟后压入静置58分钟后打渣。于浇注前30分钟加入合金搅拌均匀。163 合金经变质后,调整到浇注温度进行浇注。17 采用其它变质剂时，应按其使用说明书要求进行验证合格后方可使用。18 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，680700时将镁压入合金液。浇注温度：700740ZL107装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜合金、硅，熔化后搅拌。浇注温度：690740ZL111装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜、铝钛、铝锰合金、硅，熔化后搅拌，镁在除气精炼后680700时加入。浇注温度：690720，金属型铸造，可不进行变质处理105002装料顺序：铝锭、铝铜、铝锰合金、回炉料、硅，熔化后搅拌，使成分均匀浇注温度：6907402 铝合金的浇注21 浇注前的准备工作：211 工具的准备：所有工具应经过清理、预热、涂料，使用前应再次预热。212 检查开模机构各部分是否完好，各运动部分应加油润滑。如导轨、导杆、螺杆、螺母、轴承等。保证开型、合型灵活。213 金属型的预热：金属型预热前应仔细清除原来的涂料，去除部位为型腔、铁芯和分型面。浇冒口和冒口颈可不去除。2131 预热时要不断移动喷枪，使型腔受热均匀。严禁将喷枪搁置不动，使局部严重过热。2132 需要温度高的地方，如冒口部位，要多加热，使该部分温度高于型腔温度。2133 必要时，要预热金属型的背面，使金属型变形小。214 金属型的涂料：2141 涂料成分配比：根据金属型的特点，按表13选取涂料：表13 金属型涂料成分配比代号名称成分及配比（重量百分比）%适用范围氧化锌滑石粉石墨粉石棉粉水玻璃水T05涂料五号911/68余量中小型及表面要求光滑的铸件。T06涂料六号/153/6大型或厚壁铸件。T07涂料七号/22/4斜度小的型芯和厚壁铸件。T08涂料八号1012/10121012浇冒口系统用。2142 涂料的配制：涂料中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100140目过筛（经检合格，未成团的组元可直接用于配制），然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入80100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。配好的涂料停放时间一般不超过8小时。2143 涂料操作：1）涂料可以用喷刷，要求均匀、表面光洁；2）为利于补缩，远离冒口的部位涂薄些，而靠近冒口处涂厚些。必要时在产生缩孔的部位将涂料去除掉；3）冒口用涂膏刮上一层23厚的涂料，以提高冒口的补缩能力。215 除去分型面及各配合面的涂料。216 对大金属型，在涂料后还需再次预热。217 下好泥芯，吹净型腔，并合严金属型。22 浇注操作：221 金属型合严后，应尽快浇注，避免其降温。222 浇包自坩埚中舀取金属液时，先用包底拨开液面上的氧化皮或熔剂层，缓慢地用包口舀取合金液。在浇包接近金属型浇口时，应用热铁片或干木块将包嘴处的氧化皮或渣拨开，让干净的金属液进入浇口杯。223 浇注温度的高低，要根据具体情况来决定，总的原则是保证铸件成型的前提下，浇注温度越低越好。常用铝合金浇注温度见表12。224 浇注时，开始瞬间应略慢，防止金属液溢出浇口杯和严重冲击型腔，紧接着应加快浇注速度，使浇口杯充满，做到平稳而不中断液流。225 浇注快慢尚须视不同金属型而变化，操作者应积累经验，以便做到不冷隔、排气顺畅及不冲坏型芯。226 浇包中的合金液应正好为铸件所需用量，如有剩余，应浇入锭模中，禁止将剩余金属液返回坩埚中。227 浇注完毕，根据不同铸件，即时开模，做到不因开模过早损坏铸件，也不因过迟而产生脱模困难。228 取出铸件后，观察铸件是否合格，若有缺陷，应采取措施解决，直至合格为止。23 浇注安全：231 工作场地应平坦、整洁，道路畅通，场地上不得有积水，车间应有良好的通风措施。232 搬运金属型、浇注和取出铸件都应细心操作，防止碰伤和烫伤。233 浇包中铝液不宜太满。234 金属液溢出型外时，应放干砂，以防爆炸伤人。3 相关文件31 QB004-2003原材料技术条件及验收标准4 相关记录41 炉料配制原始记录表2010-002-0142 熔炼、浇注原始记录表2010-002-02铸造铝合金熔炼、浇注操作规程（资料）