铜合金重力铸造教程(第二部分).

铜合金的熔化与铸造工艺•（1）炉料最多的金属应首先入炉进行熔化。炉料较多的金属先熔化，形成金属熔池后再逐渐地加入其它金属元素，这样可以减少金属元素的熔损。•（2）易氧化、易挥发的合金元素应最后入炉熔化。如熔炼黄铜时要先加铜，铜熔化后再加锌，因为铜的熔点是1083℃，而锌的熔点是417℃，锌的沸点是907℃，熔炼时若先加锌就会造成锌的大量挥发烧损，而熔炼时先加铜，铜熔化后再加锌，锌在铜液中迅速溶解，当合金液达到浇铸温度时，即可出炉浇铸，因此可以减少锌的熔炼烧损。1.装料原则及熔化顺序•（3）合金熔化时放出大量热量的金属，不应单独加入到熔液中，而应与预先留下的基体冷料同时加入。如熔炼铝青铜时，将铝加入到铜液中时会发生放热反应，使铜液剧烈地过热，因此熔炼时应先加三分之二的铜，熔化后再加铝，并同时加入剩余的三分之一的铜，这样加铝所发出的热量为后加入的铜所利用，可以避免合金熔体过热。•（4）两种金属熔点相差较大时，应先加入易熔金属，形成熔液时，再加入难熔金属，利用难熔金属的溶解作用，逐渐溶解于熔液中。如熔化含铜80%，含镍20%的白铜时，先将铜熔化，并加热至1300℃左右，再将镍加入（镍块要小些，容易熔化）液体中，逐渐熔化。这样缩短熔炼时间，又保证合金成分。•（5）能够减少熔液大量吸收气体的合金元素，应先入炉熔化。2.熔炼时金属的损耗和氧化•熔炼过程中，一些合金元素不可避免地要产生挥发和氧化，造成金属浪费和引起合金化学成分变化，影响金属材料质量。•（1）金属的挥发主要取决于其蒸汽压的大小，在相同的熔炼条件下蒸汽压高，金属易挥发，易烧损，如锌、磷等。•（2）金属被氧化的程度主要取决于金属的性质，与氧结合能力强的金属元素容易被氧化。金属氧化还与温度有关，熔炼温度越高则氧化烧损越大。如铝、磷、铜等。3.除气精炼•（1）气体的去除熔炼铜合金的除气方法常用的有：气体除气法、熔剂除气法、沸腾除气法。①气体除气法：采用惰性气体，它与金属液不发生作用，不溶解在金属液内，也不与溶解在金属液内的气体作用，如氮气、氩气。惰性气体除气，就是将氮气（N2）用钢管通入到金属液的底部，放出很多气泡，气泡上升时，能将溶解在金属液中的气体带出来。这是因为当氮气泡在金属液中上升时，溶解在金属液中的氢气就会向氮气气泡中扩散，因此随氮气泡的上升而带走。②熔剂除气法：熔剂除气是利用熔盐的热分解或与金属进行置换反应产生不溶于熔体的挥发性气泡而将氢除去。如铝青铜用冰晶石（Na3AlF6）除气，其反应式为：2Na3AlF6+4Al2O3=3(Na2O·Al2O3)+4AlF3或Na3AlF6=3NaF+AlF3反应产物AlF3为气体，起除氢作用，另外两种反应产物为熔渣，通过扒渣除去。由此可见，用熔剂除气时，还具有除渣作用。③沸腾除气法：沸腾除气是在工频有芯感应电炉熔炼高锌黄铜时常用的一种特殊除气方法。如熔化黄铜时锌的蒸发就可以将溶解在合金液体中的气体去除。由于熔化温度较高超过锌的沸点（907℃），因此在熔炼后期会出现喷火现象，即锌的沸腾，这样有利于气体的排除。•（2）除渣精炼①静置澄清法：静置澄清过程一般是让熔体在精炼温度下，保持一段时间使氧化及熔渣上浮或下沉而除去。②浮选除渣法：浮选除渣是利用熔剂或惰性气体与氧化物产生的某种物理化学作用，即吸附或部分溶解作用，造成浮渣而将氧化物除去。③熔剂除渣法：在熔体中加入熔剂，通过对氧化物的吸附、溶解、化合造渣，将渣除去，熔剂的造渣能力越强，除渣精炼的效果越好。4．影响铸模铸锭质量的主要因素•（1）浇铸温度：浇铸温度过高或过低都是不利的，因为采用较高的浇铸温度，势必就要使炉内熔体的温度作相应的提高，这将引起铜合金在熔化和保温过程中大量的吸气，同时也会增加烧损，在浇铸时会使氧化加剧。此外，过高的浇铸温度也会对铸模的寿命产生不利影响，尤其是平模浇铸时模底板更容易遭到破坏。当浇铸温度偏低时，熔体流动性变差，不利于气体和夹渣上浮，也易使铸锭产生冷隔缺陷。因此，必需根据合金的性质，结合具体的工艺条件，制定适当的浇铸温度范围。•（2）浇铸时间：不同牌号的铜合金都有最适宜的铸造温度，高于或低于这个温度将直接影响铸锭的质量。对于铸模铸锭方式来说，铸造温度的控制与浇铸时间密切相关，因为浇铸时间越长，先后浇铸的金属熔体的温度差越大。对于铸造温度范围较窄的合金来说，浇铸时间越长，浇铸温度也就越难控制。•（3）浇铸速度：浇铸速度通常以锭模内金属熔体每秒钟上升的毫米数来表示。浇铸速度的选择原则是：①在保证铸锭产品质量的前提下，适当提高浇铸速度；②对于某一确定的合金，若合金化程度低，结晶温度范围小，导热性好，可适当提高浇铸速度；③若锭模的冷却速度大，铸锭直径较小，浇铸速度可适当提高。５.熔化工艺•５.1.黄铜熔炼工艺熔料准备→预热坩埚至发红→加铜和木炭→升温至1200℃熔化→加锌（分批加入到熔体中）→搅拌→加中间合金（Cu-8P）→搅拌→静置→出炉→扒渣→浇铸•５.2.铝青铜熔炼工艺熔料准备→预热坩埚至发红→先加2/3电解铜→加熔剂（冰晶石）→升温至1200℃熔化→加纯铝→熔化后再加1/3电解铜→加熔剂→熔化→搅拌→静置→出炉→扒渣→浇铸•５.3.操作要点①锌能很好地气和脱氧，加入少量Cu-P中间合金的目的是改善合金熔体的流动性。②为了减少熔炼损耗，要在低温加锌。③铝青铜中铝为强氧化元素，在熔炼过程中极易氧化，生成高熔点Al2O3，形成悬浮渣液，极不易除去，加入冰晶石熔剂除去Al2O3的效果好。④冰晶石熔剂的加入量为炉料量的0.1～0.3％，分两次加入。⑤浇铸时要掌握好浇铸温度和浇铸速度，确保铸锭质量。•５.4．铜合金的配比根据铁模尺寸大小要求合金配料总量为1200g（1）黄铜（H68）纯铜：1200g×68%=816g锌：1200g×32%=384g（需考虑烧损量1.5～2％）（2）铝青铜（QAl10）纯铜：1200g×90%=1080g铝：1200g×10%=120g重铸基础知识什么是重力铸造？用铁、铜或其它金属型材料作铸型，在重力作用下，将熔融的金属注入铸型而获得铸件的工艺方法称之为重力铸造。制芯铸件洗砂熔炼浇注开模取件整模落砂切浇道铸件检验重力铸造工艺流程混砂重铸基本工序重铸基本可分为制芯，浇铸，整理三大块每一道工序都必须严格的按照工艺参数执行工艺参数若需优化，需在工程师确认下做相应更改，并作好详细记录制芯浇铸整理制芯篇——造型材料1造型材料1、硅砂2、石灰石砂3、特种砂1、粘土2、水泥3、水玻璃4、有机水溶性粘结剂5、油类粘结剂6、合成树脂粘结剂7、其它铸造用粘结剂原砂粘连剂辅助材料1、抗粘砂材料2、溃散附加物3、固化剂4、溶剂和稀释剂5、模样剂和分型剂6、添加剂制芯篇——造型材料2硅砂：主要成分为SiO2，为多结晶形态（部分无定形体），粒度0.053—3.35.纯净为白色，因含氧化铁而为淡黄色，浅红色杂质黑白云母钾钠长石泥粉(1%)Fe2O3堵塞沙粒间隙，降低型芯透气性含量过高易使铸件粘砂特性1,粒度大，透气性好2,表面光洁，则与粘结剂结合力高3,圆砂流动性好，紧密度好，但高温易膨胀注意事项1，原砂应充分干燥，因为砂中的水分加热后会破坏树脂膜，影响粘结强度2，砂温不宜过低（15-30度），过低降低树脂粘度，不宜混匀3，砂温不宜过高，加速反应，存放性差制芯篇——造型材料3树脂呋喃I型：尿素，甲醛，糠醇（含氮高，一般为无色，或淡黄色）呋喃II型：苯酚，甲醛，糠醇（含氮低，淡蓝色）ZHR—I型：尿醛，酚醛，糠醇（中氮树脂，深绿色）*砂芯的发气量主要是因为树脂中尿素受热分解，产生NH3与H2固化剂：常温呈碱性，中和树脂酸性，减缓树脂反应们延长混好砂的存放时间添加剂：增加粘合强度涂料：填补凹坑制芯篇——制芯工艺1砂+固化剂树脂添加剂1-2分钟2-3分钟1分钟挂件砂：50kg砂+180ml固化剂+800ml树脂+30ml添加剂龙头砂：50kg砂+170ml固化剂+700ml树脂+30ml添加剂一，砂芯配比二，混砂工艺要求混沙机转速120~150转/分，太低的转速不易搅拌均匀，太高的转速沙芯易发热，树脂易板结，流动性不好。混砂时，原砂温度不应超过35度混好的树脂砂在存放过程中流动性将逐渐下降，所以混好的砂应在一小时内用完，混砂时，要根据车间生产需要，不宜多混。特别夏季气温高，使树脂在固化剂作用下聚合反应加速，并引起型砂表面水分挥发结皮，流动性下降。混好的砂应用湿麻袋遮盖。制芯篇——制芯工艺2一制芯参数一般左模210，右模200，固化时间45秒，抽芯时间比固化时间短3-5秒。二注意事项1、将混好的砂放入制芯机料斗内，启动振下砂按钮，使砂充满吹砂桶，才能开始工作，否则吹砂时要喷砂。2、模具应调整到无错模，间隙不能大于0.05mm。3、下砂不能过多，需标准，否则射砂斗的密封圈要破损。4、固化时间不宜过短。（应在模具内硬化70-80%、但烤砂芯时间短在外面慢慢硬化）也不是固化时间长，强度就上升，时间太长反而强度会下降5、刚制成的砂芯并未完全硬化，修刮毛边和合模线时要小心，并修刮干净，装箱后要保证砂芯安放的稳定，可适当垫一层木屑，防砂芯损坏，并认真填写产品标识卡。6、混好的树脂砂在存放过程中流动性将逐渐下降，所以混好的砂应在一小时内用完，混砂时，要根据车间生产需要，不宜多混。特别夏季气温高，使树脂在固化剂作用下聚合反应加速，并引起型砂表面水分挥发结皮，流动性下降。混好的砂应用湿麻袋遮盖。7、中途休息和下班时，应做完料斗中的砂，模具应合好，以免砂凝固及热损失。8、经常检查抽芯是否到位，是否有偏心，模具分型面和抽芯是否粘砂，并及时清理。9、下班时加热板温度设为0°，并放掉储气罐内废水，清扫机台及周围环境卫生，关闭水电。10、砂芯要做到无吹不满，无夹生，无错模，无胀模，无焦疏，无变形等要求。11、砂芯完成后需放入砂芯干燥房，干燥房湿度不能超过60%。*所有合成树脂为酸性物质，请带好劳保用品进行操作制芯篇——砂芯不良及原因分析主要缺陷形成原因影响解决方案错模，胀模1.模具变形2.定位销磨损,合膜模不良3.磨具磨损变形4.分模面有杂物4.抽芯抽出不良,使型芯裂开1,铸件壁厚不匀2,型芯不易放入磨具3,断芯4,产品加工余量不足1,砂芯模的检查（包括磨具行腔,定位销是否磨损,加热板是否紧固等）2,气压调整3,清理分型面异物4,检查抽芯是否安装良好疏松，孔洞，吹不满1,排气不良2,射砂气压过大或过小3,合模不严4,模具漏气5,射砂口堵住，或未对准1,影响出水量(缺陷在水道处),2妨碍加工(缺陷在阀芯，水嘴等需加工出)3,增加成本(消耗铜)1,调整模具，清理砂筒2,调整气压3,漏气处贴胶4,对准射砂口夹生1，固化时间短2，固化温度过低3，砂芯配比不良，或混砂不良1，砂芯无强度，易断芯2，砂芯内水分未烤干1，增加固化时间2，提高固化温度3，严格按照参数混砂焦酥1，固化时间过长2，固化温度过高1，砂芯无强度，易断芯2，易掉砂，易砂眼1，减少固化时间2，降低固化温度清理不良（毛刺未刮干净，表面凹坑）1，刮砂芯不仔细2，连接射砂道敲掉后型砂表面有凹坑1，密封处缺料漏水2,影响出水量(缺陷在水道处),3妨碍加工(缺陷在阀芯，水嘴等需加工出)4,增加成本(消耗铜)1，仔细刮砂芯2，射砂道小心掰掉或用锯条锯掉强度低1，夹生2，存放时间过长3，混好的砂放置时间长，天热变质4，配比不良1，断芯2，偏心，铸件壁厚不匀1，调整固化时间温度2，混好的砂应及时用完，不能长时间放置3，增加固化剂含量4，选用较细的砂变形1，型砂放置不正确2，型砂中铁丝冷却后变形1，壁厚不匀2，铸件报废1，型砂放置面为大平面，牢固面2，部分射砂道先勿刮断，等浇铸时再刮其他（断裂，顶针伸入）1，顶针速度不一，或顶针长度不一2，顶针板未水平推进3，型砂不宜脱模，所以顶针伸入1，型砂报废2，多耗铜，增加成本1，调机，模具送修2，加脱模剂制芯篇—砂芯不良图示浇铸篇——初识hpb59-1铜合金简单黄铜：为Cu—Zn二元合金，以“H”表示，H后面的数字表示合金的平均含铜量。如H