從“熔煉與澆注”預(yù)防常見(jiàn)缺陷

1、禹州市神運(yùn)機(jī)械有限公司鋁合金培訓(xùn)資料從“熔煉與澆注”預(yù)防常見(jiàn)缺陷熔煉與澆注是鑄造生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),大部分廢品都是源于熔煉和澆注過(guò)程控制不當(dāng)所致,嚴(yán)格控制熔煉和澆注的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,對(duì)防止氣孔、針孔、夾雜、冷隔、欠鑄、裂紋、以及縮松等鑄造缺陷起著重要的作用。由于鋁水的吸氣(傾向于溫度越高吸氣傾向越大,時(shí)間越長(zhǎng)吸氣越多、氧化能力強(qiáng),容易溶解鐵,在熔煉與澆注過(guò)程中必須采取相應(yīng)的全過(guò)程預(yù)防措施,才能生產(chǎn)出合格的鑄件。一、爐料為了熔煉出合格的鋁水,首先應(yīng)選用合格的原材料,而且必須對(duì)原材料進(jìn)行科學(xué)的管理和適當(dāng)處理,否則就會(huì)嚴(yán)重影響鋁水的質(zhì)量。1、原材料必須有合格的化學(xué)成分及組織,具體要求如下:入廠的合金錠(

2、A356.2Mg含量0.35-0.45,可購(gòu)買(mǎi)鎂錠切塊自己添加;Si含量7%左右,Fe 必須小于0.12%除分析主要合金元素及雜質(zhì)元素含量外,還需要檢查低倍組織及斷口。實(shí)踐證明,使用了含有嚴(yán)重縮孔、針孔、以及氣泡的合金錠,就難以得到致密的鑄件,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),用純鋁澆注砂型試塊時(shí)并不出現(xiàn)針孔,當(dāng)加入低倍組織不合格的鋁硅合金錠后,試塊針孔嚴(yán)重,而且晶粒粗大。其原因?yàn)椴牧系倪z傳性所致。鋁硅系合金的遺傳性隨著硅含量的提高而增大,硅量達(dá)到7%時(shí),遺傳性顯著,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

3、金質(zhì)量高的鋁錠、中間合金及其它爐料。具體標(biāo)準(zhǔn)(可以參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鑄造鋁合金錠如下:(1斷口上不應(yīng)有針孔、氣孔、縮孔等鑄造缺陷,有需不超過(guò)規(guī)定要求。(2針孔應(yīng)在二級(jí)以內(nèi),局部(不超過(guò)受檢面積的25%不應(yīng)超過(guò)二級(jí)。(3鋁錠的質(zhì)量要求:合金錠表面應(yīng)整潔、無(wú)油污、無(wú)腐蝕斑、無(wú)熔渣及非金屬夾雜物。合金錠斷口組織應(yīng)致密,無(wú)嚴(yán)重偏析、縮孔、熔渣及非金屬夾雜物。對(duì)于高純度合金錠及有特殊質(zhì)量要求的合金錠,可以根據(jù)需要測(cè)定氣體含量和進(jìn)行低倍組織檢查。合金錠每塊重量相差應(yīng)在10%以內(nèi),有利于配料的準(zhǔn)確性。合金錠每塊均應(yīng)用鋼印標(biāo)示批號(hào)(或爐號(hào)及合金錠代號(hào)。合金錠應(yīng)按爐號(hào)包裝。2、爐料處理爐料使用前應(yīng)經(jīng)吹砂處理,以去除表

4、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)、切屑、砂塊及鑲嵌件等雜物,所有的爐料在入爐前均應(yīng)預(yù)熱,以去除表面吸附的水分,并可縮短熔煉時(shí)間在3小時(shí)以下,保證干燥的前提下,可以不預(yù)熱。總之,爐料入爐時(shí)應(yīng)保持干燥、干凈、無(wú)雜物的狀態(tài)。3、爐料的管理及存放爐料的合理保存及管理對(duì)確保鋁水質(zhì)量有重要意義,爐料(包括鋁錠、回爐料等應(yīng)貯存在溫度變化不大、干燥、通風(fēng)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi),不可置于室外露天存放。二、坩堝及熔煉工具的準(zhǔn)備1、鋁合金熔煉常用鐵坩堝,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(去除鐵銹,并加熱到700-800

5、度,保持24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(500600度,并保溫2小時(shí)以上。新坩堝在熔煉之前,最好先熔化一爐同牌號(hào)的回爐料。2、熔煉工具的準(zhǔn)備鐘罩、渣瓢、攪拌勺、澆包、錠模等使用前均應(yīng)預(yù)熱,預(yù)熱溫度需在150度200度溫度,然后噴涂防護(hù)性涂料,并徹底烘干,使用后應(yīng)徹底清除表面上附著的涂料、氧化物等,最好進(jìn)行吹砂或用鋼絲毛刷清理干凈,并趁熱涂以涂料,待次日繼續(xù)使用。3、涂料配比:8%-10%氧化鋅(ZnO,6%-8%碳酸鈣,6%-8%硅酸鈉。三、熔煉溫度的控制1、熔煉溫度過(guò)低,不利于合金

6、元素的溶解(化學(xué)成分不均勻及精煉時(shí)氣體、夾雜物的排出(精煉不徹底,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,所有鋁合金的熔煉溫度(不是澆注溫度至少要達(dá)到705度并應(yīng)進(jìn)行攪拌。2、熔煉溫度過(guò)高不僅浪費(fèi)能源,更嚴(yán)重的是因?yàn)闇囟仍礁?吸氫越多,晶粒也越粗大,鋁的氧化越嚴(yán)重,一些合金元素的燒損也越嚴(yán)重,從而導(dǎo)致鑄件的機(jī)械性能下降,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,把鋁水快速升溫至較高的溫度,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,熔解的氫也少,有利于獲得均勻

7、致密、機(jī)械性能高的鑄件。因?yàn)殇X水的溫度是難以用肉眼來(lái)判斷的,所以不論使用何種類(lèi)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)定期用鋼絲毛刷刷干凈,并涂以防護(hù)性涂料,以保證測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性及延長(zhǎng)使用壽命。四、熔煉時(shí)間的控制為了減少鋁水的吸氣、氧化和鐵的溶解,應(yīng)盡量縮短鋁水在爐內(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)(去掉熔化、精煉靜置時(shí)間,澆注時(shí)間最多不過(guò)4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

8、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(Mg的合金元素,以減少燒損。五、鋁水的轉(zhuǎn)送盡管固態(tài)氧化鋁的密度近似于鋁液的密度,但是在進(jìn)入鋁液內(nèi)部后,需要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)沉至坩堝底部。而鋁水被氧化后形成的氧化膜,卻僅有與鋁水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60100A(i的小孔,其表面積大,吸附性強(qiáng),極易吸附水汽,反有上浮的傾向。因此,在這種氧化膜與鋁水的比重差小,將其混入熔液中,浮沉速度很慢,難以從鋁水中排除,在鑄件中形成氣孔和夾雜。所以,轉(zhuǎn)送鋁水時(shí)關(guān)鍵是盡量減少攪拌,盡量減少鋁

9、水與空氣的接觸。采用傾轉(zhuǎn)式坩堝轉(zhuǎn)注鋁水時(shí),為避免鋁水與空氣的混合,應(yīng)將澆包盡量靠近爐咀,并傾斜放置,使鋁水沿著澆包的側(cè)壁下流,不致直接沖擊包底,發(fā)生攪動(dòng)、飛濺等。六、鋁水的精煉一般情況下,所謂“去氣”(又叫“除氣”就是去除合金中的氣體,“精煉”就是指去除合金中的夾雜物。因鋁合金熔煉時(shí),除氣和精煉兩個(gè)工序多合并在一起進(jìn)行,故在生產(chǎn)實(shí)踐中習(xí)慣將這兩個(gè)工序稱(chēng)為精煉。由于鋁合金中的氣體主要是氫氣,去氣也就是主要去除氫氣。目前去氣的主要辦法是在鋁合金中通過(guò)精煉除氣劑制造大量的氣體(氣泡中的氣體可能是鋁液內(nèi)部經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的,也可能是經(jīng)由部分精煉除氣劑加入直接帶入的,利用分壓原理,讓溶解于鋁液中的氫原子向

10、氣泡擴(kuò)散(此時(shí)氣泡的分壓為零,由于氣泡比重輕,當(dāng)氣泡上浮到鋁液表面時(shí),氣泡破裂,氫氣逸入大氣之中,最終達(dá)到去除氫氣的目的。除渣的原理和除氣的原理一致,但需注意“渣多氣也多”、“除渣是除氣的基礎(chǔ)”。目前,為了消除鋁合金鑄件針孔,最常用的辦法是熔劑法,最常用的熔劑是在熔化過(guò)程中用氯鹽和氯化物除氣,采用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時(shí),要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm并做圓周勻速移動(dòng)。為了不使鋁液大量噴濺,除氣劑可分批加入,除氣結(jié)束除渣,并按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行靜置。其它金屬熔劑,精煉操作相同。為了提高精煉除渣除氣的效果,精煉操作需注意以下事項(xiàng):1、選擇適當(dāng)?shù)木珶拕?金屬熔劑廠家很多,而且金屬熔劑的品種也有

11、很多種,像上海虹光金屬熔劑廠,就有很多種,可以根據(jù)自己所使用的合金種類(lèi)、熔煉設(shè)施等特點(diǎn),選擇相適應(yīng)的金屬熔劑。細(xì)化劑是細(xì)化組織,防止針孔的作用,細(xì)化也是變質(zhì),精煉變質(zhì)一次處理劑即起精煉除氣的作用,又起變質(zhì)處理的作用,而六氯乙烷主要是精煉除氣。也可以搭配使用。2、精煉劑的加入量,根據(jù)精煉劑的使用要求、回爐料的加入量等選擇合適的加入量,即保證鋁水的質(zhì)量,又不造成浪費(fèi)。3、選擇合適的精煉溫度,不同的精煉劑,精煉溫度不同。精煉劑是通過(guò)熱分解出一定的氣體或物質(zhì)達(dá)到除渣除氣的效果,故需要一定的溫度才能實(shí)現(xiàn)精煉劑的分解。通常所使用的精煉劑大多精煉溫度都在740度左右,一般應(yīng)在精煉后靜置時(shí)降溫至澆注溫度,防止

12、針孔、夾渣缺陷。像六氯乙烷則溫度可為700-720度,精煉效果同樣很好,而氮?dú)饩珶挏囟葹椴怀^(guò)720度,氬氣精煉溫度為760度左右。因此,應(yīng)根據(jù)精煉劑使用說(shuō)明書(shū)選擇合適的溫度。4、精煉時(shí)間,一般要求為不少于8分鐘,有時(shí)在加入量達(dá)到要求的時(shí)候,精煉時(shí)間達(dá)不到,此時(shí)應(yīng)以鋁水的實(shí)際質(zhì)量為準(zhǔn),如果有密度當(dāng)量計(jì)即時(shí)可知鋁水質(zhì)量是否合格,而熱當(dāng)量分析儀更能即時(shí)測(cè)知機(jī)械性能。5、靜置時(shí)間,靜置的目的是使精煉后的鋁水在有限的時(shí)間內(nèi)達(dá)到化學(xué)成分均勻穩(wěn)定一下,來(lái)不及擴(kuò)散出來(lái)的氣體和渣子有時(shí)間從鋁水中逸出,因此精煉后的鋁水必須靜置一段時(shí)間,一般不少于15分鐘。七、澆注采用正確合理的澆注方法,是獲得合格鑄件的重要條件

13、之一,為防止和減少鑄件缺陷,澆注時(shí)需要注意下列事項(xiàng)。1、澆注前應(yīng)仔細(xì)檢查鋁水的溫度(澆注溫度應(yīng)符合工藝要求、澆包的容量(滿足澆滿鑄型為宜,不可舀取過(guò)多鋁水,避免浪費(fèi)及其表面涂料層的干燥程度(澆包使用前需經(jīng)預(yù)熱、涂料、烘烤,防止舀取鋁水時(shí)爆炸,其他工具的準(zhǔn)備是否合乎要求。2、澆注前應(yīng)仔細(xì)檢查模具的溫度(模具需經(jīng)預(yù)熱、涂料、烘烤后,方可使用,模具溫度應(yīng)符合工藝要求、涂料的噴涂狀況是否合格,涂料是金屬型鑄造的關(guān)鍵因素,金屬型冷卻速度快、無(wú)退讓性、無(wú)透氣性,基本上是靠涂料來(lái)改善,涂料導(dǎo)熱系數(shù)小,冷卻速度慢,改善了金屬型的冷卻速度,防止鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不足缺陷;涂料中的滑石粉具有脫模的作用,改善了金屬型

14、無(wú)退讓性的影響,即保證取模,防止鑄件拉傷、拉裂、變形缺陷,又保護(hù)了模具;涂料還有一定的排氣性,改善了金屬型無(wú)排氣性的問(wèn)題,防止氣孔、針孔缺陷。因此,必須重視涂料的作用。3、不能在有“過(guò)堂風(fēng)”的場(chǎng)合下澆注,以免鋁水強(qiáng)烈氧化、燃燒,使鑄件產(chǎn)生氧化夾雜等缺陷,尤其是不能用風(fēng)扇對(duì)著熔煉爐、保溫爐吹,更不能在澆注時(shí)對(duì)著澆包吹。4、由坩堝內(nèi)舀取鋁水時(shí),應(yīng)先用包底輕輕撥開(kāi)鋁水表面的氧化皮或熔劑(覆蓋劑層,緩慢地將澆包浸入熔體內(nèi),用澆包的寬口(即澆包咀對(duì)面一側(cè)舀取鋁水,然后平穩(wěn)地提起澆包。5、端包時(shí)要掌平,步子要穩(wěn),澆包不宜提得過(guò)高,澆包內(nèi)鋁水液面必須保持平穩(wěn),不受擾動(dòng)。6、即將澆注時(shí),應(yīng)扒凈澆包的渣子(可以由另一名操作者協(xié)助扒渣,以免在澆注中將熔渣、氧化皮等帶入鑄件中。7、在澆注中,鋁水充填應(yīng)保持平穩(wěn),不能中斷,不能直沖型芯。直澆道自始至終應(yīng)保持充滿狀態(tài),液面不得翻動(dòng),澆注速度要控制得當(dāng)。通常,澆注開(kāi)始速度稍慢些,使鋁水充填平穩(wěn),然后速度稍快,并基本保持澆注速度不變,待鑄型快要澆滿時(shí),需放慢速度,防止鋁水澆注過(guò)多而溢出,收住并慢慢澆滿,提高補(bǔ)縮效果,概括起來(lái)只有三個(gè)字“慢快慢”。8、澆注時(shí)間應(yīng)保持在825秒,澆注時(shí)間太短,鋁水充填不