从“熔炼与浇注”预防常见缺陷

1、禹州市神运机械有限公司铝合金培训资料从“熔炼与浇注”预防常见缺陷熔炼与浇注是铸造生产中的重要环节,大部分废品都是源于熔炼和浇注过程控制不当所致,严格控制熔炼和浇注的整个生产过程,对防止气孔、针孔、夹杂、冷隔、欠铸、裂纹、以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。由于铝水的吸气(倾向于温度越高吸气倾向越大,时间越长吸气越多、氧化能力强,容易溶解铁,在熔炼与浇注过程中必须采取相应的全过程预防措施,才能生产出合格的铸件。一、炉料为了熔炼出合格的铝水,首先应选用合格的原材料,而且必须对原材料进行科学的管理和适当处理,否则就会严重影响铝水的质量。1、原材料必须有合格的化学成分及组织,具体要求如下:入厂的合金锭(

2、A356.2Mg含量0.35-0.45,可购买镁锭切块自己添加;Si含量7%左右,Fe 必须小于0.12%除分析主要合金元素及杂质元素含量外,还需要检查低倍组织及断口。实践证明,使用了含有严重缩孔、针孔、以及气泡的合金锭,就难以得到致密的铸件,甚至会造成整炉、整批的铸件报废。有人在研究铝硅合金锭对铝合金针孔的影响时发现,用纯铝浇注砂型试块时并不出现针孔,当加入低倍组织不合格的铝硅合金锭后,试块针孔严重,而且晶粒粗大。其原因为材料的遗传性所致。铝硅系合金的遗传性随着硅含量的提高而增大,硅量达到7%时,遗传性显著,继续提高硅含量到共晶成分,遗传性又稍减小。为解决炉料遗传性引起的铸件缺陷,必须选用冶

3、金质量高的铝锭、中间合金及其它炉料。具体标准(可以参照国家标准铸造铝合金锭如下:(1断口上不应有针孔、气孔、缩孔等铸造缺陷,有需不超过规定要求。(2针孔应在二级以内,局部(不超过受检面积的25%不应超过二级。(3铝锭的质量要求:合金锭表面应整洁、无油污、无腐蚀斑、无熔渣及非金属夹杂物。合金锭断口组织应致密,无严重偏析、缩孔、熔渣及非金属夹杂物。对于高纯度合金锭及有特殊质量要求的合金锭,可以根据需要测定气体含量和进行低倍组织检查。合金锭每块重量相差应在10%以内,有利于配料的准确性。合金锭每块均应用钢印标示批号(或炉号及合金锭代号。合金锭应按炉号包装。2、炉料处理炉料使用前应经吹砂处理,以去除表

4、面的锈蚀、油脂等污物,放置时间不长,表面较干净的铝合金锭及回炉料可以不经吹砂处理,但应消除混在炉料内的铁质过滤网、切屑、砂块及镶嵌件等杂物,所有的炉料在入炉前均应预热,以去除表面吸附的水分,并可缩短熔炼时间在3小时以下,保证干燥的前提下,可以不预热。总之,炉料入炉时应保持干燥、干净、无杂物的状态。3、炉料的管理及存放炉料的合理保存及管理对确保铝水质量有重要意义,炉料(包括铝锭、回炉料等应贮存在温度变化不大、干燥、通风的仓库内,不可置于室外露天存放。二、坩埚及熔炼工具的准备1、铝合金熔炼常用铁坩埚,也可用铸钢及钢板焊接坩埚新坩埚及长期未用的旧坩埚,使用前均应吹砂(去除铁锈,并加热到700-800

5、度,保持24小时,以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质,待冷到300度以下时,仔细清理坩埚内壁,在温度不低于200度时喷涂料。坩埚使用前应预热至暗红色(500600度,并保温2小时以上。新坩埚在熔炼之前,最好先熔化一炉同牌号的回炉料。2、熔炼工具的准备钟罩、渣瓢、搅拌勺、浇包、锭模等使用前均应预热,预热温度需在150度200度温度,然后喷涂防护性涂料,并彻底烘干,使用后应彻底清除表面上附着的涂料、氧化物等,最好进行吹砂或用钢丝毛刷清理干净,并趁热涂以涂料,待次日继续使用。3、涂料配比:8%-10%氧化锌(ZnO,6%-8%碳酸钙,6%-8%硅酸钠。三、熔炼温度的控制1、熔炼温度过低,不利于合金

6、元素的溶解(化学成分不均匀及精炼时气体、夹杂物的排出(精炼不彻底,增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向,还会因冒口热量不足,使铸件得不到合理的补缩,所有铝合金的熔炼温度(不是浇注温度至少要达到705度并应进行搅拌。2、熔炼温度过高不仅浪费能源,更严重的是因为温度越高,吸氢越多,晶粒也越粗大,铝的氧化越严重,一些合金元素的烧损也越严重,从而导致铸件的机械性能下降,铸造性能和机械加工性能恶化,变质处理的效果削弱,铸件的气密性降低。生产实践证明,把铝水快速升温至较高的温度,进行合理的搅拌,以促进所有合金元素的溶解(特别是难熔金属元素,扒除浮渣后降至浇注温度,这样,偏析程度最小,熔解的氢也少,有利于获得均匀

7、致密、机械性能高的铸件。因为铝水的温度是难以用肉眼来判断的,所以不论使用何种类型的熔化炉,都应该用测温仪表控制温度。测温仪表应定期校核和维修。热电偶套管应定期用钢丝毛刷刷干净,并涂以防护性涂料,以保证测温结果的准确性及延长使用寿命。四、熔炼时间的控制为了减少铝水的吸气、氧化和铁的溶解,应尽量缩短铝水在炉内的停留时间,快速熔炼。从熔化开始至浇注完毕,砂型铸造不超过4小时,金属型铸造不超过6小时(去掉熔化、精炼静置时间,浇注时间最多不过4小时,压铸不超过8小时。为加速熔炼过程,应首先加入中等块度、熔点较低的回炉料及铝硅中间合金,以便在坩埚底陪尽快形成熔池,然后再加块度较大的回炉料及纯铝锭,使它们能

8、徐徐浸入逐渐扩大的熔池,很快熔化。在炉料主要部分熔化后,再加熔点较高、数量不多的中间合金,升温、搅拌以加速熔化。最后降温,压入易氧化(Mg的合金元素,以减少烧损。五、铝水的转送尽管固态氧化铝的密度近似于铝液的密度,但是在进入铝液内部后,需要经过足够长的时间才会沉至坩埚底部。而铝水被氧化后形成的氧化膜,却仅有与铝水接触的一面是致密的,与空气接触的一面疏松,且有大量直径为60100A(i的小孔,其表面积大,吸附性强,极易吸附水汽,反有上浮的倾向。因此,在这种氧化膜与铝水的比重差小,将其混入熔液中,浮沉速度很慢,难以从铝水中排除,在铸件中形成气孔和夹杂。所以,转送铝水时关键是尽量减少搅拌,尽量减少铝

9、水与空气的接触。采用倾转式坩埚转注铝水时,为避免铝水与空气的混合,应将浇包尽量靠近炉咀,并倾斜放置,使铝水沿着浇包的侧壁下流,不致直接冲击包底,发生搅动、飞溅等。六、铝水的精炼一般情况下,所谓“去气”(又叫“除气”就是去除合金中的气体,“精炼”就是指去除合金中的夹杂物。因铝合金熔炼时,除气和精炼两个工序多合并在一起进行,故在生产实践中习惯将这两个工序称为精炼。由于铝合金中的气体主要是氢气,去气也就是主要去除氢气。目前去气的主要办法是在铝合金中通过精炼除气剂制造大量的气体(气泡中的气体可能是铝液内部经化学反应产生的,也可能是经由部分精炼除气剂加入直接带入的,利用分压原理,让溶解于铝液中的氢原子向

10、气泡扩散(此时气泡的分压为零,由于气泡比重轻,当气泡上浮到铝液表面时,气泡破裂,氢气逸入大气之中,最终达到去除氢气的目的。除渣的原理和除气的原理一致,但需注意“渣多气也多”、“除渣是除气的基础”。目前,为了消除铝合金铸件针孔,最常用的办法是熔剂法,最常用的熔剂是在熔化过程中用氯盐和氯化物除气,采用氯盐和氯化物除气剂除气时,要用钟罩将除气剂压入坩埚底部100mm并做圆周匀速移动。为了不使铝液大量喷溅,除气剂可分批加入,除气结束除渣,并按规定的时间进行静置。其它金属熔剂,精炼操作相同。为了提高精炼除渣除气的效果,精炼操作需注意以下事项:1、选择适当的精炼剂,金属熔剂厂家很多,而且金属熔剂的品种也有

11、很多种,像上海虹光金属熔剂厂,就有很多种,可以根据自己所使用的合金种类、熔炼设施等特点,选择相适应的金属熔剂。细化剂是细化组织,防止针孔的作用,细化也是变质,精炼变质一次处理剂即起精炼除气的作用,又起变质处理的作用,而六氯乙烷主要是精炼除气。也可以搭配使用。2、精炼剂的加入量,根据精炼剂的使用要求、回炉料的加入量等选择合适的加入量,即保证铝水的质量,又不造成浪费。3、选择合适的精炼温度,不同的精炼剂,精炼温度不同。精炼剂是通过热分解出一定的气体或物质达到除渣除气的效果,故需要一定的温度才能实现精炼剂的分解。通常所使用的精炼剂大多精炼温度都在740度左右,一般应在精炼后静置时降温至浇注温度,防止

12、针孔、夹渣缺陷。像六氯乙烷则温度可为700-720度,精炼效果同样很好,而氮气精炼温度为不超过720度,氩气精炼温度为760度左右。因此,应根据精炼剂使用说明书选择合适的温度。4、精炼时间,一般要求为不少于8分钟,有时在加入量达到要求的时候,精炼时间达不到,此时应以铝水的实际质量为准,如果有密度当量计即时可知铝水质量是否合格,而热当量分析仪更能即时测知机械性能。5、静置时间,静置的目的是使精炼后的铝水在有限的时间内达到化学成分均匀稳定一下,来不及扩散出来的气体和渣子有时间从铝水中逸出,因此精炼后的铝水必须静置一段时间,一般不少于15分钟。七、浇注采用正确合理的浇注方法,是获得合格铸件的重要条件

13、之一,为防止和减少铸件缺陷,浇注时需要注意下列事项。1、浇注前应仔细检查铝水的温度(浇注温度应符合工艺要求、浇包的容量(满足浇满铸型为宜,不可舀取过多铝水,避免浪费及其表面涂料层的干燥程度(浇包使用前需经预热、涂料、烘烤,防止舀取铝水时爆炸,其他工具的准备是否合乎要求。2、浇注前应仔细检查模具的温度(模具需经预热、涂料、烘烤后,方可使用,模具温度应符合工艺要求、涂料的喷涂状况是否合格,涂料是金属型铸造的关键因素,金属型冷却速度快、无退让性、无透气性,基本上是靠涂料来改善,涂料导热系数小,冷却速度慢,改善了金属型的冷却速度,防止铸件产生冷隔、浇不足缺陷;涂料中的滑石粉具有脱模的作用,改善了金属型

14、无退让性的影响,即保证取模,防止铸件拉伤、拉裂、变形缺陷,又保护了模具;涂料还有一定的排气性,改善了金属型无排气性的问题,防止气孔、针孔缺陷。因此,必须重视涂料的作用。3、不能在有“过堂风”的场合下浇注,以免铝水强烈氧化、燃烧,使铸件产生氧化夹杂等缺陷,尤其是不能用风扇对着熔炼炉、保温炉吹,更不能在浇注时对着浇包吹。4、由坩埚内舀取铝水时,应先用包底轻轻拨开铝水表面的氧化皮或熔剂(覆盖剂层,缓慢地将浇包浸入熔体内,用浇包的宽口(即浇包咀对面一侧舀取铝水,然后平稳地提起浇包。5、端包时要掌平,步子要稳,浇包不宜提得过高,浇包内铝水液面必须保持平稳,不受扰动。6、即将浇注时,应扒净浇包的渣子(可以由另一名操作者协助扒渣,以免在浇注中将熔渣、氧化皮等带入铸件中。7、在浇注中,铝水充填应保持平稳,不能中断,不能直冲型芯。直浇道自始至终应保持充满状态,液面不得翻动,浇注速度要控制得当。通常,浇注开始速度稍慢些,使铝水充填平稳,然后速度稍快,并基本保持浇注速度不变,待铸型快要浇满时,需放慢速度,防止铝水浇注过多而溢出,收住并慢慢浇满,提高补缩效果,概括起来只有三个字“慢快慢”。8、浇注时间应保持在825秒,浇注时间太短,铝水充填不