随着科学技术的发展,汽车、造船、航空、航天及其他制造业对铝合金铸件的品质要求也愈来愈高,除了保证化学成分、力学性能和尺寸精度外,不允许铸件有气孔、缩孔等缺陷。而铝合金的熔炼则是铸件生产过程中的一个很重要的工序。多年来的生产经验证明,熔炼工艺过程控制不严,铸件很容易产生针孔、氧化夹渣、缩松等缺陷,直接影响铸件质量。因此,要想获得优质铝合金铸件,必须严格控制熔炼工艺。
一、熔炼前的准备
1.严格控制炉料质量。炉料质量是铸造生产的源头,直接影响到最终铸件的质量,成分不合格导致产品成批性报废。因此,要高度重视。
必须做到:
①严格控制炉料中新旧炉料的比例,回炉料所占炉料质量百分比应小于等于70%;
②保证炉料干净,炉料需经吹砂后使用;
③三等回炉料枷浇冒口匀使用前应经重熔精炼处理;
④炉料应充分预热,去除水分、油污等杂质;
⑤由于铭合金有铝硅类、铝铜类、铝镁类等合金,合金牌号较多,使用的元素也比较多,且互相影响,要求严格管理,不可混料;
⑥配料、称量要准确,比如ZL104合金,考虑到除气、排渣及变质过程中的损耗,Mg元素应在实际配料时多加炉料质量的0.02%-0.03%,才能保证铸件的化学成分。
2.熔炼工具。熔炼使用的址涓及熔炼工具须清理干净且涂上涂料,以保证使用时与铝合金有效隔离,减少合金液受到杂质污染,并且需要充分预热,址涓要烘烤至暗红色再加入炉料熔炼,以防水蒸气带入合金中使合金的气体增加、针孔度增加。
3.其他工作。严格按已制订好的工艺规范作好覆盖剂、精炼剂及变质剂的准备工作。
二、熔炼操作
熔炼步骤如下。
①装料。在预热后的柑A中装入预制合金锭、优质回炉料,再加中fol合金,最后加合金元素。
②温度控制。严格控制铝合金熔炼的温度,只有合适的温度才能获得高质量的合金液,避免过热。若温度过高,会加大合金中各种元素的氧化烧损,引起合金中化学成分的变化。温度过低,会使合金的化学成分不均匀,合金中的氧化夹杂物、气体等不易排出,合金的理化性能下降,影响铸造性能。
③时间控制。严格控制熔炼时间,操作要迅速,减少合金吸气和氧化夹杂,增加合金元素的烧损,影响合金化学成分。
④精炼操作。铝合金精炼的主要目的是清除熔液内的气体和非金属夹杂物、均匀合金成分。精炼是熔炼中极为重要的一个工艺过程。应正确选用精炼剂、控制好加入量份般加入合金质量的0.5%-0.7%)及把握好精炼温度,精炼温度一般控制在700-7200C。在精炼的过程中,用钟罩将精炼剂分批压入熔液面下约2/3处怀要压入柑A底韵,均匀缓慢做顺时针转动,速度要缓、动作要平稳,避免金属液大幅度搅动,以防增加氢含量和卷入夹杂。
⑤变质处理。铭合金变质的目的是细化晶粒,提高铸件性能。变质剂应先预热,控制要点是:①变质温度,一般不超过7400C ;②变质时间,一般为10min ;③变质剂的加入量,使用双色变质剂的用量一般为合金液质量的1.0%-1.2%;④操作方法要到位。合金精炼后要尽快浇注完毕,砂型铸造一般应控制在40min内,金属型铸造应控制在2h内,否则,要重新进行精炼、变质,再次精炼时加入的精炼剂为合金质量的0.2%左右。(注意事项。为防止发生铝合金飞溅,熔炼场地应保持干燥;操作人员应戴防辐射眼镜、工作帽、手套,着工作服。)
三、两个关键问题
①单铸试棒的力学性能,不能完全反映熔炼质量的好坏。单铸试棒的性能只能代表熔炼质量和热处理质量的一部分。铝液中含气量的多少、产生缩松和氧化倾向的大小、夹渣物含量的多少,不能完全根据单铸试棒的力学性能全部反映出来。
②几种元素对铝合金组织和性能的影响。在实际生产中发现,铝合金中Mg元素的含量在接近标准的下限时,可能引起铸件硬度降低,而接近标准上限时,可能引起延伸率降低;Ti元素是铝合金中最常用的细化剂,对合金熔炼有益;Fe元素是合金中主要的有害杂质,会降低合金的机械性能,它来自柑涓、熔炼工具和炉料,应严格控制;Mn元素能有效地减弱Fe元素对铝合金的有害影响,但Mn的加入量不宜过多,否则易产生粗大脆性化合物,还可能产生偏析,影响铸件性能。