铸造铝合金熔炼、浇注操作规程.doc

铸造铝合金熔炼、浇注操作规程1铝合金的熔化1.1 坩埚、锭模及熔炼工具的预备1.1.1 石墨坩埚的预备：1.1.1.1 依据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；1.1.1.2 坩埚使用前，应由室温缓慢升温至 900进展焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；1.1.1.3 旧坩埚留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，去除外表熔渣和其它脏物，装料前预热到250300。1.1.2 铁质坩埚一般承受球铁坩埚，也可用铸钢或钢板焊接坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外外表可进展液体渗铝处理。1.1.3 坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将剩余的金属、氧化皮等杂物去除干净。1.1.4 坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法去除干净，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。1.1.5 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。1.1.6 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。代号名称成安排比重量百分比%T03T04氧化锌涂料三号 2530涂料四号 /滑石粉/ 2030水玻璃356水余量1.1.6.1 涂料成分可按表 1 中的规定： 表 1坩埚和工具用涂料1.1.6.2 涂料的配制：涂料成分中的全部固体组元，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，参与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。1.1.6.3 将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180250，涂以防腐涂料。1.1.7 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 耐火材料成安排比成分重量百分比%耐火熟粘土石英砂4535耐火土20水适量另加1.2 原材料1.2.1 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中的规定。1.2.2 配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的关心材料也应符合QB004 中的规定。名称铝铜代号AlCu50成分/%含 Cu：4852原材料电解铜块度/100×100参与温度/850950浇注温度/7007501.3 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0102AlCu50AlMn10各炉料的配制系数铝锭锰100/10011.11铜100/1.3.1 铝铜中间合金熔炼工艺：1.3.1.1 将配制好的炉料充分预热；1.3.1.2 将 1015%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭参与熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；1.3.1.3 在 700左右参与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，参与量为 0.50.8%进展除气精炼处理，扒渣后浇锭锭厚25mm。1.3.2 铝锰中间合金熔炼工艺：1.3.2.1 将配制好的炉料充分预热；1.3.2.2 在石墨坩埚内将 75%左右的铝锭熔化，并过热到 9001000；1.3.2.3 分批参与锰，每参与一批后，以石墨棒充分搅拌，待熔化后，参与下一批，最终参与余下的铝；1.3.2.4 熔化完后，在 850左右参与精炼剂用量按要求进展配加，如 AWJ-3 精炼剂参与量为 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。1.4 铝合金的配制配制铝合金承受金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。1.4.1 装料前必需去除炉料外表上的锈迹、泥砂等污物。1.4.2 回炉料分为三级：表 5回炉料的分级、应用及最大回用量级分类别熔炼前的预加工用途回用量不是因化学成分报废的铸 件， 级金属型铸件的浇冒口， 砂型铸件去除油 污、泥沙、可直接用作全部类别工作合金的回炉料杂质及其它附属物80%的冒口。砂型铸件的浇道， 坩埚底部二的剩级料，因化学成分报废的铸 件。溅除去夹 砂、杂 物， 可考虑喷可直接用做、类铸件的合金的回炉料砂处理， 并补加所需元素。70%分别三级屑、处铸件理， 飞边除去和碎杂物小的及泥废料沙用 于 无 气 密 性 要 求 ， 或 化 学 成 分 范 围 较 宽 的 合金30%注：1当铸件有非凡要求时如针孔度等，回炉料的用量应酌情削减，如气缸铸件应低于 40%；（2） 当各级回炉料搭配使用时，回炉料的总量80%，其中，三级回炉料10%，二级回炉料50%。（3） 回炉料应按牌号分开堆放，成分不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。1.4.3 炉料计算：1.4.3.1 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. 所用炉料的成分举例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：2各元素的烧损量按表 9 中选取，必要时依据生产实际加以调整。E举例：ESi:1%，EMg:20%，EMn:0.8%，EAl:1.5%3. 计算 100 炉料各元3100 炉料中，各元素的需要量Q：素的需要量Q：QSi=9%×100/(1-1%)=9.09 QMn=0.4%×100/(1-0.8%)=0.40 Q=a/1-EQMg=0.27%×100/(1-20%)=0.34 QAl=90.33%×100/(1-1.5%)=91.7 4. 依据熔制合金的实际4熔制 80 合金实际所需元素量A：含量 W，计算各元素的ASi=80/100×QSi=80/100×9.09=7.27 需要量 A=W/100×QAMg=80/100×QMg=80/100×0.34=0.27AMn=80/100×QMn=80/100×0.4=0.32AAl=80/100×QAl=80/100×91.7=73.375计算回炉料中各种元5BSi=24×9.2%=2.21 素的含有量BBMg=24×0.27%=0.07 BMn=24×0.4%=0.1 BAl=24×90.16%=21.64 6计算应加的元素含6CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06 CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20 量 C：C=A-BCMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22 CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.73 7中间合金量 D：D=C/F 7相应于参与的元素量所应补加的中间合金量：F：元素含量，带入D(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22×100/10=2.2的铝量：MAl=D-C带入的铝:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.08 8应补加的纯铝 GAl8GAl=AAl-M(Al-Mn)+BAl=73.37-(2.08+21.64)=49.65 9计算炉料总重W9W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.11 10核算杂质含量 U以10 U=GAl×0.3%+D(Al-Mn)×0.3%+P×0.4%=49.65×0.3%+2.2×0.3%+24×0.4%=0.25铁为例UFe=0.25/80×100/100=0.3125%1.4.3.2 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： 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： A.合金牌号Si：8.5%，Mg：0.26%，Mn：0.4%，Al：90.84%B.所需合金液重量回炉料 P=100×50%=50 ，按合金成分计算C.所用炉料成分2. 确定元素的烧损量 E 2元素的烧损量按表 9 选取，必要时依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3100 炉料中，各元素的需要量A：元素的需要量A：ASi=8.5%×100/(1-1%)=8.58 AMn=0.4%×100/(1-1%)=0.4 A=a/1-EAMg=0.26%×100/(1-30%)=0.37 AAl=90.84%×100/(1-1.0%)=91.75 4计算回炉料中各元 4BSi=50×8.5%=4.25 BMn=50×0.4%=0.2 素的含有量BBMg=50×0.26%=0.13 BAl=50×90.84%=45.42 5应补加的元素量 C 5CSi=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=46.3 6中间合金参与量 D 6D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0及带入的铝MM=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.80 7应加的纯铝量G7G=CAl-M=46.3-1.8=44.5 8以参与 NAl=100 8NSi=CSi×NAl/G=4.33×100÷44.5=9.7 铝锭为准，计算其它炉 NMg=CMg×NAl/G=0.24×100÷44.5=0.54 料的需要量NN(Al-Mn)=CMn×NAl÷G=2.0×100÷44.5=4.5 N 回=P×NAl÷G=50×100÷44.5=112 注：ZL107 的计算程序与此一样，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同牌号回备注炉料01ZL1071008.122/9.29/17002ZL10710094/109512/178Fe>0%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需符合QB004-2023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元素铝合金熔炼时元素的烧损量烧损量电炉熔炼元素烧损量电炉熔炼Al1.01.5Na23Si0.51Mn0.51Cu0.51Sn0.51Mg23 假设纯金属参与可到达 1530%Fe0.51Zn13 假设以纯金属参与则烧损可达 1015Be0.51Ni0.51Ti121.4.4 炉料参与先后原则：1.4.4.1 当用铝锭和中间合金熔化时，首先装入铝锭，然后参与中间合金；1.4.4.2 当用预制合金锭进展熔炼时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金；1.4.4.3 当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先参与炉料中最多的那一局部；1.4.4.4 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；1.4.4.5 轻易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最终参与；1.4.4.6 在连续熔化时坩埚内应剩余一局部铝液以加速下一炉的熔化；1.4.4.7 承受掩盖剂时，应在炉料开头熔化时就参与熔剂。1.4.5 炉料全部熔化后，进展搅拌使成分均匀，然后调温到除气工艺所需的温度。1.5 合金的除气或精炼处理1.5.1 除气剂预备：1.5.1.1 使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼66×40，比重 1.8g/cm3,每块重约 200g,存放枯燥器内备用。1.5.1.2 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展脱水处理； 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枯燥箱内备用。1.5.2 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 次参与。除气完毕后静置、除渣。1.5.3 除气效果检验：分炉前和炉后检验1.5.3.1 炉前检验：用勺取约半勺合金液，用干净铁片刮去外表氧化物和渣，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。1.5.3.2 炉后检验，试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。1.5.4 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，不作为工艺参数把握。当消灭操作不当造成额外损耗、炉料含杂质如渣、泥砂等过多等缘由，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依据条件如环境、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，应作为工艺参数把握并予以记录。精炼剂合金代号精炼剂用量精炼温度备注六氯乙烷 65%二氧化钛 35%光卤石 60%氟化钙 40%光卤石或钡熔剂 55含 Be、Ti 的合金不含 Be、Ti 的合金aAWJ-3成品精炼剂表 10常用精炼除气工艺参数%ZL1010.50.7700730ZL1020.30.5690720六氯乙烷ZL1040.50.7700740aZL1050.50.7700730ZL4010.50.8700730六氯乙烷 75%ZL1010.50.8700730氟硅酸钠 25%ZL1050.30.5700730六氯乙烷 50%ZL1040.50.7690720氟硅酸钠 50%ZL1050.40.6700730Al-Cu系合金0.50.7700730Al-M系合金24660680Al-M系合金12660680ZL1040.50.8690720ZL1070.50.8b700740ZL1110.50.87007301050020.50.8b700740注：除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。当承受其它精炼剂时，应按其产品使用说明书要求进展验证合格，出具操作工艺后，方可使用。1.6 合金的变质和孕育处理：1.6.1 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。1.6.2 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，然后裂开。3040 目过筛，放入枯燥器内备用。1.6.3 变质剂的预备、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，不作为工艺参数把握和记录，精炼剂的处理温度和效果应予以验证和记录。序号名称01钠基三元变质剂02四元变质剂03钛、硼、锆变质孕育剂04稀土金属氟化氯化氯化氟化氯化氯化冰晶氟 锆氟 硼酸钾酸钾钛铝稀土中间合金表 11常用变质剂使用工艺参数成分%钠钠钾钠钠钾石25631230501010处理液 面停留时间压 入合金用量% 1522305060.150.23504500.20.4预 温度热 时间处理温度1003003h700740b700750b200±1024h7307507207401015min23min/35min58min/将预热后的变质剂均匀撒在合金液钛以合金形式参与，氟锆酸钾、于浇注前 30面上，掩盖 1015 分钟，打坏硬壳，氟硼酸钾在除气后均匀撒在合分钟参与合金处理方法 使气体排解并将变质剂压入合金液金液上，掩盖 23 分钟后压入搅拌均匀。中至 100150 深，连续操作 3 静置 58 分钟后打渣。5 分钟后打渣。163 合金经变质后,调整到浇注温度进展浇注。1.7 承受其它变质剂时，应按其使用说明书要求进展验证合格前方可使用。合金牌号熔炼工艺要点备注ZL104装料挨次：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。ZL107装料挨次：回炉料、铝锭、铝铜合金、硅，熔化后搅拌。浇注温度：700740浇注温度：690740ZL111装料挨次：回炉料、铝锭、铝铜、铝钛、铝锰合金、硅，熔 浇注温度：690720，金属105002化后搅拌，镁在除气精炼后 680700时参与。装料挨次：铝锭、铝铜、铝锰合金、回炉料、硅，熔化后搅拌，使成分均匀型铸造，可不进展变质处理浇注温度：6907401.8 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2 铝合金的浇注2.1 浇注前的预备工作：2.1.1 工具的预备：全部工具应经过清理、预热、涂料，使用前应再次预热。2.1.2 检查开模机构各局部是否完好，各运动局部应加油润滑。如导轨、导杆、螺杆、螺母、轴承等。保证开型、合型机敏。2.1.3 金属型的预热：金属型预热前应认真去除原来的涂料，去除部位为型腔、铁芯和分型面。浇冒口和冒口颈可不去除。2.1.3.1 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，使局部严峻过热。2.1.3.2 需要温度高的地方，如冒口部位，要多加热，使该局部温度高于型腔温度。2.1.3.3 必要时，要预热金属型的反面，使金属型变形小。2.1.4 金属型的涂料：2.1.4.1 涂料成安排比：依据金属型的特点，按表13 选取涂料： 表 13金属型涂料成安排比成分及配比重量百分比%代号 名称氧化锌 滑石粉 石墨粉 石棉粉 水玻璃 水适用范围T05涂料五号 911/68T06涂料六号 /153/6余量T07涂料七号 /22/4T08涂料八号 1012/10121012中小型及外表要求光滑的铸件。大型或厚壁铸件。斜度小的型芯和厚壁铸件。浇冒口系统用。2.1.4.2 涂料的配制：涂料中的全部固体组元，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，参与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。2.1.4.3 涂料操作：1） 涂料可以用喷刷，要求均匀、外表光滑；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，以提高冒口的补缩力气。2.1.5 除去分型面及各协作面的涂料。2.1.6 对大金属型，在涂料后还需再次预热。2.1.7 下好泥芯，吹净型腔，并合严金属型。2.2 浇注操作：2.2.1 金属型合严后，应尽快浇注，避开其降温。2.2.2 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。2.2.3 浇注温度的凹凸，要依据具体状况来打算，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。2.2.4 浇注时，开头瞬间应略慢，防止金属液溢出浇口杯和严峻冲击型腔，紧接着应加快浇注速度，使浇口杯布满，做到平稳而不中断液流。2.2.5 浇注快慢尚须视不同金属型而变化，操作者应积存阅历，以便做到不冷隔、排气顺畅及不冲坏型芯。2.2.6 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，制止将剩余金属液返回坩埚中。2.2.7 浇注完毕，依据不同铸件，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。2.2.8 取出铸件后，观看铸件是否合格，假设有缺陷，应实行措施解决，直至合格为止。2.3 浇注安全：2.3.1 工作场地应平坦、干净，道路畅通，场地上不得有积水，车间应有良好的通风措施。2.3.2 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。2.3.3 浇包中铝液不宜太满。2.3.4 金属液溢出型外时，应放干砂，以防爆炸伤人。3 相关文件3.1 QB004-2023原材料技术条件及验收标准4 相关记录4.1 炉料配制原始记录表2023-002-014.2 熔炼、浇注原始记录表2023-002-02