铸造铝合金工艺

铸铝金作程1

铝合金的熔化1．1坩、锭模及熔工具的备1．1．1石坩埚的准备1．1．1．1根熔化量的多选用容适当的坩埚；1．1．1．2新埚使用前，由室温慢升温至900进行焙烧，去除坩的水分并防止炸裂；1．1．1．3旧埚（注意同个坩埚能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是损坏，清除表面熔渣和其它脏物，料前预热到250~300℃。1．2铁质埚一般采用球铁坩埚，可用铸钢（钢板焊）坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处。1．1．3坩、锭模及熔工具，用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净1新坩埚及有蚀污物旧坩埚用前应吹砂用其它方法清除干净并加到700～800℃保温2～4小，以除去坩埚吸附的水及其它化学质。1．1．5铝系合金的熔工具，用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。1坩埚、模、熔炼工使用前涂防护涂料。搪衬的保温坩埚重复使用时，可涂防护涂料1．1．6．1涂成分可按表1中的定：表1

坩埚和工具用涂料代号

名称

氧化锌

成分配比（重量百分比）%滑石粉水玻璃

水T03T04

涂料三号涂料四号

25/

/

3～56

余量1．6涂料配制：涂料分中的有固体组元，配制前应磨碎，并经过目过筛，后混合均匀。使用时，将水玻璃倒80～100的热水中搅均匀，入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。配好后的料停放时间般不超8小。1．1．6．3将埚、锭模、炼工具热到，涂以防腐料。1．1．7用保温的碳素板焊接埚，其内表应用耐火材料搪衬。耐火材料可按2的规定：表2

耐火材料成分配比成分（重量百分比）%耐火熟粘土45

石英砂35

耐火土20

水适量（另加）1．2原料1．2．1配铝合金所用金属材应符合QB004《原材料术条件及验收标准>标准中规定。1．2．2配涂料、搪衬精炼用所用的辅助材料也应符合QB004中规定。1．3中合金的配制铝基中合金的配制工艺及配料系数见表3表4：

表3

常用中间合金的配制工参数名称

代号

成分/%

原材料

块度/

加入温度/℃

浇注温度/℃铝铜铝锰

AlCu50AlMn10

含Cu：48~52含Mn

电解铜~100×100金属锰10~15

850~950900~1000

700~750850~900表4常中间合金的配料系数序号0102

合金代号AlCu50AlMn10

铝锭100100

各炉料的配制系数锰/11.11

铜100/1．3．1铝中间合金熔工艺：1．3．1．1将制好的炉料分预热1．3．1．2将10~15%的铝及全铜装炉随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并分搅拌，至全部熔化；1在700℃左加入精炼剂（用量按各精炼剂使用求配加如使用AWJ-3精炼，加入量为0.5~0.8%）进行气精炼理，扒渣后浇锭（锭厚25mm）。1．3．2铝中间合金熔工艺：1．3．2．1将制好的炉料分预热1．3．2．2在墨坩埚内将左的铝锭化，并过热900~1000℃；1．3．2．3分加入锰，每入一批，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；1．3．2．4熔完后，在850℃左右入精炼剂（用量按要求进行配加，如AWJ-3精炼加入量0.5~0.8%）气精炼处理静置5~10分钟锭。为防止锰的偏析，浇锭前要充分搅拌，并尽快浇注完毕（锭厚≤25mm）。1．4铝金的配制配制铝合金采用金属锭中间合金及炉料，可使用各种牌号的预制金锭。1．4．1装前必须去除料表面的锈迹、泥砂等污物。1．4．2回料分为三级表5

回炉料的分级、应用及大回用量级别

分类

熔炼前的预加工

用途

回用量一级二级

不是因化学成分报废的铸件，金属型清除油污、泥沙、杂质及可直接用作所有类别工作合金铸件的浇冒口，砂型铸件的冒口。它附属物的回炉料砂型铸件的浇道，坩埚底部的剩料，除去夹砂、杂物，可考虑可直接用做Ⅱ、Ⅲ类铸件的合因化学成分报废的铸件。砂处理，并补加所需元素金的回炉料用于无气密性要求，或化学成

＜80%＜70%三级溅屑、铸件飞边和碎小的废料

分离处理，除去杂物及泥分范围较宽的合金

＜30%

注：（1）铸件特殊要求时（如针孔度），回炉料用量应情减少，如气缸铸件应低于40%（2级回料搭配使用炉的总量≤80%回炉料≤10%回炉料≤50%。（3回炉料按牌号分开放，成不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。1．4．3炉计算：1．4．3．1元含量计算法按表6举例说：表6

炉料的计算程序实例（）计算程序1确定熔炼要求：

举例1以熔炼合金80㎏为例（配料计算取技术要求的平均值）：ABC

合金牌号所需合金液重量所用炉料的成分

Si：9%，Mg：0.27%，Mn：0.4%：90.33%，杂质Fe≤0.6%Al-Mn金：Mn10%≤0.3；镁锭Mg99.8%；铝锭：Al99.5%，Fe≤0.3%。回炉料：P=24㎏占总量的30%成分为：Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe≤0.4%2确定元素的烧损量：E2．各元素的烧损量按表选取，必要时根据产实际加以调整。举例：ESi:1%，EMg:20%，EMn:0.8%，EAl:1.5%3计100㎏炉料各元3炉料中，各元素的需要Q：的需要量QQ=a/

㎏㎏㎏㎏4根据熔制合金的实际熔制80㎏合金实际所需元素量量W算各元素的需要ASi=80/100×QSi=80/100×9.09=7.27A=W/100×QAMg=80/100×QMg=80/100×0.34=0.27㎏AMn=80/100×QMn=80/100×0.4=0.32㎏AAl=80/100×QAl=80/100×91.7=73.37㎏5计算回炉料中各种元的含有量BBMg=24×0.27%=0.07BMn=24×0.4%=0.1BAl=24×90.16%=21.64㎏6计算应加的新元素含CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20㎏CCMn=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/F7相应于新加入的元素量所应补加的中间合金量：（F元素含量），带入(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22×100/10=2.2㎏铝量：MAl=D-C8应补加的纯铝GAl9计算炉料总重W

带入的铝:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.088．GAl=AAl-[M(Al-Mn)+BAl]=73.37-(2.08+21.64)=49.65㎏9．W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.11㎏10核杂质含量以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为例）

㎏UFe=0.25/80×100/100=0.3125%1．4．3．2炉配比系数法按表7举说明1

计算程序确定熔炼要求：

表7炉料的计算程序实例举例1以熔炼ZL104合100㎏例（配料计算取技术条件规定的平均值）：A.合金号B.所需金液重量C.所用料成分

Si，Mg：0.26%，Mn：0.4%：90.84%回炉料P=100×50%=50㎏，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%，EAl：1.0%3计算100㎏料各元素的㎏炉中，各元素的需要A需要量AA=a/

ASi=8.5%×100/(1-1%)=8.58㎏AMn=0.4%×100/(1-1%)=0.4㎏AAl=90.84%×100/(1-1.0%)=91.75㎏4计算回炉料中各元素的含BMn=50×0.4%=0.2㎏有量BBMg=50×0.26%=0.13㎏BAl=50×90.84%=45.42㎏5应补加的新元素量C5．CSi=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中间合金加入量D及带6．D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0㎏的铝M7应加的纯铝量G

M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.80㎏78以加入NAl=100㎏铝为㎏准计算其它炉料的需要量NNMg=CMg×NAl/G=0.24×100÷44.5=0.54㎏N回P×NAl÷G=50×100÷44.5=112注：ZL107的计算程序与此相同，算过程略。ZL104和ZL107的配料系数于下表：表8

常用铝合金的炉料配制数序号

合金代号

铝锭

工业硅

镁锭

各种炉料的配制系数AlCu50AlMn10AlTi5A

同牌号回炉料≤

备注0102030405

ZL107ZL107ZL104102ZL111

100100100100100

8.1229．49.7414.811.3

//0.774/1.63

9.2910．9/8.2334.01

/54.5845.153.15

////6.36

170178168188184

Fe>0．４%时注：上表中所列各种炉必须符合QB004-2003原材料技术条件及验收准》的相应定，否，不能使用本表系数。此外实际配料时应逐一写配料原始记录，以便查核实。元素

表9烧损量（电炉熔炼）

铝合金熔炼时元素的烧量元素

烧损量（电炉熔炼）AlSiCuMgZnNi

1.0～1.50.5～10.5～12～3纯金属加入可达到15～30%1～3以纯金属加入则烧损可达10～150.5～1

NaMnSnFeBeTi

20.50.50.50.511．4．4炉加入先后原：1．4．4．1当铝锭和中间金熔化，首先装入铝锭，然后加入中间合金；1．4．4．2当预制合金锭行熔炼，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和间合金；1．4．4．3当料为回炉料铝锭组时，首先加入炉料中最多的那一部分；

1．4．4．4当炉容量足以时装入种炉料时，则应首先装入熔点相近的成分；1．4．4．5容烧损和低熔的炉料如镁和锌，应在最后加入；1．4．4．6在续熔化时坩内应剩一部分铝液以加速下一炉的熔化；1．4．4．7采覆盖剂时，在炉料始熔化时就加入熔剂。1．4．5炉全部熔化后进行搅使成分均匀，然后调温到除气工艺所需的温度1．5合的除气或精处理1．5．1除剂准备：1．1使用氯乙烷时，将其压圆饼（Ф66×40，比重1.8g/cm3）,每块重约存放干燥器内备用。1．5．1．2使六氯乙烷加体时，体材料（氟硅酸钠或二氧化钛）应进行脱水处；氟硅酸钠于200～250℃烤12～24小，二氧化钛于300～400℃烘烤3小时，后按表10中的比例混后压成圆饼放在干燥箱备用。1．5．2除处理：用钟将除气压入距坩埚底100mm，坩埚直径1/3处（距坩埚）的圆周匀速移动，为不使铝液大喷溅，除气可分～3次入。除气结束后静置、渣。1．5．3除效果检验：炉前和后检验1．5．3．1炉检验：用勺约半勺金液，用干净铁片刮去表面氧化物和渣，露出面样液面，冷却后如有气泡析出，除气效果差反之则果好。1．5．3．2炉检验，试样腐蚀后到针孔的大小和多少。1．5．4除剂的工艺参见表10表中规定的精炼剂用量作为计算每使用量依据，不作为工艺参数制。当出现作不当造成额外损耗、炉料杂质（如渣泥砂等过多等原因，导致炉前验除气效果时，应虑增加使用量，直到炉前检合格为止。精炼温度（精炼处理时液的温度）选择也根据条件（如环境、设因素等）的化作随机调整，以最终炉前验的效果来证，应为工艺参数控制并予以录。表10

常用精炼（除气）工艺数精炼剂

合金代号ZL101ZL102

精炼剂用量≥（%0.5～0.70.3～0.5

精炼温度（℃）700～730690～720

备注六氯乙烷ZL104ZL105ZL401

0.5～0.70.5～0.70.5～0.8

700700～730700～730六氯乙烷75%氟硅酸钠25%六氯乙烷50%

ZL101ZL105ZL104

0.5～0.80.3～0.50.5～0.7

700～730700～730690～720

氟硅酸钠50%六氯乙烷65%二氧化钛35%

ZL105Al-Cu系合金

0.4～0.60.5～0.7

700～730700～730光卤石60%氟化钙40%

Al-Mｇ合金

2～4660～680

含、Ti合金光卤石或钡熔剂55

Al-Mｇ合金

1～2

660～680

不含、Ti合金a

ZL104ZL107

0.5～0.80.5～0.8

690～720b700AWJ-3成品精炼剂

ZL111105002

0.5～0.80.5～0.8

700～730b700注：除气剂以六氯烷及氯烷加载体效果最。当采用其它精炼剂时应按其产品用说明要求进行验证合格，出具操工艺后，方使用。1．6合的变质和育处理1．6．1变质处是了细铝硅合金的共晶，育处是为了细铝合金的生相1．6．2常钠盐质按表11的成要求混合匀，装料摊平厚度不超50㎜，～400烘烤3～5小时，后破碎目过筛放入干燥内备用1．6．3变剂的备用量处理时间作为操处时的考，以最炉前检的效果合理选，作为艺参数控和记录精剂的理温度和果应予验和记录表11

常用质剂使工参数序号

01

0203

04名称

三元变质剂

钠基

四元变质剂

钛、硼、锆变质孕育剂

稀土金属成分（%

氟化氯化氯化氟化氯化氯化冰晶氟锆酸氟硼酸钠25钠63钠钠10钾钾

钛

铝稀土中间合金用量（%

≥1．5～2≥2～3

0

0．6

0.15

0.2～0.4预热

温度时间

≥100～300℃≥3h

200±10℃350～450℃2处理温度

700～740℃b700～750℃b

730～750℃

720～740℃处理

液面停留

≥10

≥2

/时间压入合金处理方法

≥3≥5/将预热后的变质剂均匀撒在合金液面上以合金形式加入，氟锆酸钾、氟硼于浇注前分盖10～15分，打碎硬壳，使气体排除并钾在除气后均匀撒在合金液上，覆加入合金搅拌均将变质剂压入合金液中至100～150㎜深，盖分后压入静置5分钟后匀。连续操作3分后打渣。

打渣。1．6．3合经变调整浇注温进浇注1．7采其它变质时，应其用说书要求进验证合后可使。

1．8常铝合金熔工艺举如表：表12常合金熔炼艺举例合金牌号ZL104ZL107

熔炼工艺要点装料顺序炉料锭锰合金化后搅拌均匀680～700时将镁压入合金液。装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜合金、硅，熔化后搅拌。

备注浇注温度：700~740℃浇注温度：690~740℃ZL1111050022

装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜、铝钛、铝锰合金、硅，熔化后搅拌浇温度690~720℃金型铸镁在除气精炼后680～700℃加入。造，可不进行变质处理装料顺序：铝锭、铝铜、铝锰合金、回炉料、硅，熔化后搅拌，使成分浇注温度：690~740℃均匀铝合的浇注2．1浇前的准备作：2．1．1工的准：有工应经过清、预热涂，使前应再次热。2检模机构各分是否好各运部分应加润滑。导、导、螺杆螺母轴承等保开型合型灵活2．1．3金型的热金属预热前应细清除来涂料去除部位型腔、芯和分面。浇口冒口可不去除2热时不断移喷，使腔受热均。严禁喷搁置动，使局严重过。2．1．3要度高地方，如口部位要加热使该部分度高于腔度。2．1．3要，要热金属型背面，金型变小。2．1．4金型的料2．1．4料分配：根据金型的特，表13取涂料：表13

金属涂料成配代号

名称

氧化锌

成分及配比（重量百分比）%滑石粉石墨粉石棉粉

水玻璃

水

适用范围T05T06T07T08

涂料五号涂料六号涂料七号涂料八号

9//10

/15//

/322/

///10

6～86410

余量

中小型及表面要求光滑的铸件。大型或