铸造铝合金工艺

1、表3常用中间合金的配制工艺参数铸造铝合金操作规程铝合金的熔化1坩埚、锭模及熔炼工具的准备1石墨坩埚的准备:1. 1根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚;1. 2新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至900C进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂;1. 3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250300C。1. 1. 2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。1. 1. 3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。1.1 .4新坩埚及有锈蚀污物的

2、旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法清除干净，并加热到700800C， 保温24小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。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。1.6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。6. 1涂料成分可按表1中的规定:代号名称成分配比（重量百分比）%1氧化锌滑石粉水玻璃水T03涂料三号25 30/35余量T04涂料四号/20 3061. 1. 6 . 2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，然表1坩埚和工具用涂料后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入80100C的热水中搅拌均匀，

3、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。1. 1. 6. 3将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180250C，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:成分（重量百分比） %耐火熟粘土1石英砂1耐火土水4535厂20适量（另加）2原材料1 .表2 耐火材料成分配比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 标准中的规定。2. 2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。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:名称1代号成分

4、/%原材料块度/ mm加入温度/C浇注温度/C铝铜AICU50含 Cu： 4852电解铜100X100850950700750铝锰AIMn10含 Mn 911金属锰1101519001000850900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01AICu50100/10002AIMn1010011.11/1铝铜中间合金熔炼工艺:3.3.1. 1将配制好的炉料充分预热;3.1 . 2将1015%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌,至全部熔化;AWJ-3精炼剂，加入1 . 3. 1 . 3在700C左右加入精炼剂（用量按各种精炼剂使用要求配加，

5、如使用量为0.50.8% ）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚W25mm。3.2铝锰中间合金熔炼工艺:3.2.将配制好的炉料充分预热;3.2.在石墨坩埚内将 75%左右的铝锭熔化，并过热到9001000C;3.2.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;1 . 3. 2.熔化完后，在850C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W 25mm。1. 4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

6、的预制合金锭。1. 4. 1装料前必须去除炉料表面上的锈迹、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别分类熔炼前的预加工用途回用量一级不是因化学成分报废的铸件，金属型 铸件的浇冒口，砂型铸件的冒口。清除油污、泥沙、杂质及其 它附属物可直接用作所有类别工作合金的回炉料 80%二级砂型铸件的浇道，坩埚底部的剩料， 因化学成分报废的铸件。除去夹砂、杂物，可考虑喷 砂处理，并补加所需元素。可直接用做n、m类铸件的合金的回炉料 70%三级溅屑、铸件飞边和碎小的废料分离处理，除去杂物及泥沙用于无气密性要求，或化学成分范围较宽的合金 30%注：（1）当铸件有特殊要求

7、时（如针孔度等），回炉料的用量应酌情减少，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W 80% 其中，三级回炉料W 10% 二级回炉料W 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 kg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-

8、Mn 合金：Mn10% Fe0.3;镁锭： Mg99.8% 铝锭：Al99.5%，Fe0.3%o回炉料：P=24 kg，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：E :? 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%, EAI:1.5%3 .计算100 kg炉料各元素的需要量Q：Q=a/ （1-E）3. 100 kg炉料中，各元素的需要量Q：QSi=9% 100/(1 -1%)=9.09 kgQMn=0.4% 100/(1 -0.8%)=0.40 kgQMg=0.2

9、7% 100/(1 -20%)=0.34 kgQAI=90.33%X 100/(1 -1.5%)=91.7 kg4 .根据熔制合金的实际含 量W计算各元素的需要量A=W/10（XQ4.熔制80 kg合金实际所需元素量A:ASi=80/100 X QSi=80/100 9.09=7.27kgAMg=80/10C QMg=80/100 0.34=0.27kgAMn=80/10XQMn=80/10X 0.4=0.32kgAAI=80/100 X QAI=80/100X 91.7=73.37kg5 .计算回炉料中各种元素 的含有量B5. BSi=24X9.2%=2.21 kg1BMg=2X0.27%=

10、0.07 kgBMn=2X0.4%=0.1 kgBAI=24X90.16%=21.64 kg6 .计算应加的新元素含量C: C=A-B6. CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06kgCMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20 kgCMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22 kgCAI=AAI-BAI=73.37-21.64=51.73kg7 .中间合金量 D: D=C/F 1 （F:兀素含量），带入的铝量：MAI=D-C8 .应补加的纯铝 GAI7. 相应于新加入的元素量所应补加的中间合金量：D(AI- Mn)=CMn/10/100=0.22X 100/10=2

11、.2kg带入的铝:M(AI-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.08kg8. GAI=AAI-M(AI-Mn)+BAI=73.37-(2.08+21.64)=49.65kg9 .计算炉料总重 W9. W=GAI+(AI-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.11kg10 核算杂质含量U（以铁为例）10. U=GAX0.3%+D(AI - Mn)X0.3%+PX0.4%=49.65X0.3%+2.2X0.3%+24X0.4%=0.25kUFe=0.25/80 X 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

12、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 kk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=100X50%=50 kk,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% EAI: 1.0%3.计算100 kg炉料各元素的需要量A:A=a/ （1-E）3. 100 kg炉料中，各元素的需要量A:ASi=8. 5%0.4 %寸03ZL104

13、1009.740.774/4.584/1680410500210014.8/8.2335.15/18805ZL11110011.31.634.013.1516.36184 i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。4.4.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;4.4.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;4.4.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;元素烧损量（电炉熔炼）元素烧损量（电炉熔炼）A

14、I1.0 1.5Na23Si0.5 1Mn0.5 1Cu0.5 1Sn0.5 1Mg23若纯金属加入可达到 1530%Fe0.5 1Zn13若以纯金属加入则烧损可达10 15Be0.5 1Ni0.5 1Ti12表9铝合金熔炼时元素的烧损量4炉料加入先后原则:1 .4.1.4.4.4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;4.4.容易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最后加入;4.4.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;4.4.采用覆盖剂时，应在炉料开始熔化时就加入熔剂。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。4.5炉料全部

15、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。5合金的除气或精炼处理5. 1除气剂准备:5. 1 . 1使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼（66X 40,比重1.8g/cm3 ）,每块重约200g,存放干 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）应进行脱水处理；氟硅酸钠 于200250C烘烤1224小时，二氧化钛于 300400C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。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1 . 5. 3除气效果检验：分炉前和炉后检验

16、1 . 5. 3. 1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，露岀镜面样液面, 冷却后如有气泡析岀，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，不作为工艺参数控制。当岀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

17、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C）备注六氯乙烷ZL1010.5 0.7700730ZL1020.3 0.5690720ZL1040.5 0.7700740aZL1050.5 0.7700730ZL4010.5 0.8700730六氯乙烷75%氟硅酸钠25%ZL1010.5 0.8700730ZL1050.3 0.5700730六氯乙烷50%ZL1040.5 0.7690720氟硅酸钠50%ZL1050.4 0.6700730六氯乙烷65%二氧化钛35%Al-Cu系合金0.5 0.7700730光卤石60%氟化钙40%Al-M g系合金24660680含

18、Be、Ti的合金光卤石或钡熔剂55Al-M g系合金12660680不含Be、Ti的合金aZL1040.5 0.8690720AWJ-3ZL1070.5 0.8b700740ZL1110.5 0.8700730成品精炼剂1050020.5 0.8b700740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，岀具操作工艺后，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伽，于3

19、00400C烘烤35小时，然后破碎。3040目过筛，放入干燥器内备用。1. 6. 3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0111020304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（%1. 5 2230. 50. 60.15 0.20.2 0.4预热温度100 300C20010C350450C时间3h24h处理温度70

20、0 740Cb11700 750Cb730750C720740C处理液面停留10 15min23min/时间压入合金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 mm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。1 11 111 1111 111. 6. 3合金经变质后，调整到浇注温度进行浇注。1. 7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。1. 8常

21、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，680700C 时将镁压入合金液。浇注温度：700740CZL107装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜合金、硅，熔化后搅拌。浇注温度：690740CZL111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680700C时加入。浇注温度：690720C,金属型铸造，可不进行变质处理05002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：690740C22.2.2.铝合金的浇注1浇注前的准备工作：1

22、. 1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。螺母、轴承等。保证开型、合型灵活。2. 1. 3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。2. 1. 3.重过热。2.2.2.2.1.1.1.1.代号T05T06T07T08浇冒口和冒口颈可不去除。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。 必要时，要预热金属型的背面，使金属型变形小。3.3.4金属型的涂料：4. 1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 成分及配

23、比（重量百分比）%名称涂料五号 涂料六号 涂料七号 涂料八号氧化锌滑石粉石墨粉石棉粉水玻璃适用范围91110 12152210 1210 12余量中小型及表面要求光滑的铸件。 大型或厚壁铸件。斜度小的型芯和厚壁铸件。浇冒口系统用。1. 2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、2. 1. 4. 2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80100C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。2. 1. 4. 3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