1.铸造铜合金的熔炼
(1)熔炼铜合金的冶金过程 在铜合金的熔炼中首先需要解决的是避免熔融金属吸收气体(主要是氢气),因此铜合金一般进行氧化熔炼,即在氧化性或微氧化性气氛下进行熔化。这样一来,铜液将过多地含有氧,如果用这样的合金液进行浇注,那么铸件将因严重的氧化夹渣而报废,所以在氧化熔炼以后,接着而来的工序便是脱氧处理。在脱氧处理后,浇注前,一般还要调整合金液的化学成分。因此,铜合金的熔炼过程可总括为:熔炼前的准备、氧化熔炼、脱氧处理、调整化学成分几个工序。对一些有特殊要求的铜合金,还要采用精炼、细化晶粒或专门的去气处理等工艺措施。
(2)熔炼操作 用坩埚炉熔炼ZCuSn10Pb1合金,选用200号坩埚熔炼180kg,其中有合格成分的回炉料50kg,则新料质量为130kg,根据其化学成分配料需铜104kg,锡13.3kg,磷铜13kg(其中已包括烧损和回炉料的补加量,磷铜中磷的质量分数为13.5%)。
1)按熔炼前准备的要求进行
①炉料的准备:按配料称取规定质量的电解铜104kg,锡13.3kg,磷铜13kg,经过挑选的回炉料50kg,对这些炉料分别进行预热处理。
②熔炉的准备:先清理前次熔炼时炉内的残留物,再选用熔化ZCuSn10Pb1合金的坩埚,清理坩埚内的熔渣,并检查壁的损坏情况,判断能否继续使用,或选用新坩埚。将这些准备工作全部完成后,再将坩埚放入炉内盖上炉盖,准备点火。
③工具的准备:将熔炼过程中所需的耙子、加料钳、取样勺、扒渣漏勺、浇包等取出,清理干净,修补好,刷上涂料后进行烘烤,待用。
在以上工作完成后或在准备的同时即可点炉。点炉时务必注意安全,以用天然气为例说明:点火前先检查进气阀、风阀,并将其关闭,起动风机,打开阀门,先对炉内进行吹扫,去除炉内聚积的一氧化碳等气体,关闭阀门,再向炉内投入引火物,打开天然气阀门,等点燃后再缓慢地打开风阀送入空气,逐渐调整到熔炼要求的气氛,进行正常操作。
2)加料:按加料顺序先加入电解铜,再加入回炉料,当熔炼温度到达合料温度时,先加入磷铜(一方面是脱氧,另一方面是它的熔点高),边加边用搅拌棒搅拌,使其均匀,在其全部熔化后逐渐加入锡,其熔化速度很快,搅拌均匀后即可进行炉前检查。
3)炉前检查:这是一种经验法,从炉前试片的断口颜色和组织的粗、细均匀程度来对该炉合金质量给以初步的鉴定。这种经验方法在实际中是很有用的,它是工作实践的总结。炉前检查合格后即可出炉浇注。至此整个熔炼过程结束。
2.铸造铝合金的熔炼
(1)熔炼铝合金的冶金过程 铝合金的熔点为550~630℃,浇注温度一般为650~750℃。随着温度的不断升高,铝合金的吸气性及金属的氧化也不断增加,当温度超过800℃时吸气更为严重。因此,在熔炼过程中必须防止合金强烈过热,同时要避免经常搅动合金,从而减少合金的氧化和避免氧化物进入合金内。
(2)熔炼操作 用天然气坩埚炉熔炼铝硅合金的过程为:(www.xing528.com)
1)根据铝合金的牌号要求,预先进行配料计算。
2)对坩埚及需用的工具进行检查,并刷上涂料。
3)将坩埚预热到暗红色(约600℃),并将工具烘干。
4)为了便于熔化,在坩埚底部先加入部分回炉料,然后将铝锭、中间合金、其余回炉料等加入到坩埚内,即可升温熔化。炉料一次不能装完,可分批加入。
5)坩埚内的炉料全部熔化,并达到720~740℃时,就可进行精炼除气处理。由于铝合金在高温下极易吸收氢气,因此除气处理主要是除去铝合金中的氢气。常用的除气处理方法是加入脱水的ZnCl2或六氯乙烷去气,其体积为铝液体积的0.5%。ZnCl2加入到铝液中以后,会产生下列反应:
3ZnCl2+2Al=2AlCl3↑+3Zn
反应生成大量白色烟状的AlCl3气体从液体金属内逸出,同时带走溶解在铝液中的气体、氧化物和非金属夹杂。
使用六氯乙烷进行精炼除气的除气效果较好。
6)当铝液温度达到730~750℃时,即可进行变质处理。变质剂用钟罩压入,加入量为2.0%~2.5%(质量分数)。
7)静止5~10min,让变质剂充分反应,达到变质效果。
8)达到浇注温度时,便可轻轻搅拌,扒去渣子,进行浇注。根据铝合金牌号的要求,必须加镁的,在浇注前可用钟罩将镁压入。
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