铸造铝合金熔炼工艺

1铸造铝合金熔炼工艺1工艺适用范围本熔炼工艺适用于砂型和金属型铸造ZL101A合金的熔炼，可针对于重力铸造、低压铸造、倾转浇注、调压铸造等成型工艺使用。本工艺可作为ZL101A合金熔炼的母工艺，针对某一特定的成型工艺，如需特殊指出，可在此工艺基础上形成相应熔炼工艺，但不允许与母工艺相互冲突。2工艺文件的抄报与保存工艺文件抄报、抄送范围：总师、副总师、技术部、质量部。工艺文件保存范围：电子文件备份和纸质文件送档案室保存，技术部、质量部各存一份使用文件。3工艺详细内容3.1熔炼设备、工具的选择及对后续熔炼质量的影响3.1.1铝合金料熔化设备规定使用熔炼设备范围为：坩埚电阻炉，燃气连续熔化炉。对于金属型铸造可采用两种熔炼设备，使用燃气连续熔化炉熔化铝液，然后转包到坩埚电阻炉进行后续处理（精炼及变质）；也可使用坩埚电阻炉熔化铝液及进行后续处理（精炼及变质）。如采用金属型低压铸造、调压铸造成型工艺，可使用侧面开口注入铝液的机下炉进行连续生产。采用坩埚电阻炉熔化铝液，铝液温度控制750℃以下，熔化过程的铝液吸气较少；采用燃气连续熔化炉熔化铝液，铝液温度控制容易2超750℃，熔化过程的铝液吸气倾向较大。3.1.2熔炼工具的选择及准备熔炼前熔炼工具的准备对铝液熔炼质量影响较大，坩埚采用石墨及SiC材质，使用前需进行预热烘干，烘干工艺如图1；如采用金属材质坩埚，最好选用不锈钢材质，如选用铸铁材质坩埚，以合金球墨铸铁为好。常用的浇包、浇勺等多采用不锈钢制作。图1新坩埚使用前烘干工艺上述所选择的工具，使用前均需涂刷涂料，涂刷涂料前要对坩埚及工具进行喷砂处理，去除表面的铁锈及污物，然后预热到120～180℃，逐层喷涂，浇包、浇勺的涂料厚度0.3～0.8mm为宜，坩埚涂料可稍厚一些。涂料最好选用专用的金属型非水基涂料，也可自行配制，基本配方如表1所示，使用前涂料需预热到５０～９0℃。表1涂料配方成分氧化锌或铝矾土水玻璃表面活性剂水配比占水量10～20%占水量8～15%占水量1%100%3.1.3炉料的存放与处理，3熔炼所使用的炉料需存放在干燥、不易混淆和污染的地方，铝锭按炉号分批次摆放，中间合金及其它炉料应分隔摆放，相应的炉料成分化验单库房要上交技术部或档案室备案。炉料在使用前需进行相应处理，表面有污物的要进行去除，再加入熔化炉之前，对炉料进行烘干处理（大于100℃、超过2h）。对于所使用的盐类变质剂和除气剂，塑料密封包装在使用前不允许打开，在潮湿季节，使用前最好进行烘干处理。3.2熔炼合金的配制工艺3.2.1炉料的选择铝锭选用双零85铝，硅选用一、二级硅，镁选用工业纯镁。钛选用中间合金形式，以Ф10mm的铝钛硼丝为宜，质量一级，主成分为钛：5%，硼：1%，杂质含量小于0.5%，余为铝。3.2.2配制熔炼工艺将铝锭（或回炉料）在坩埚内熔化（坩埚容量的1/3），熔化温度小于730℃，然后将规定重量的硅（块度适宜）加入到已熔化的铝合金液中，加完以后，用铝锭将硅块压入铝合金液内部，不允许硅块裸露在空气中，加热熔化，待全部熔化后，搅拌均匀，将温度调整到680—700℃，用钟罩将镁压入到铝合金液中的，移动钟罩，待镁全部熔化后，将钟罩从铝合金液中提出，铝钛硼丝在精炼前加入。3.3精炼处理铸造铝合金的精炼的目的:去除铝合金中的气体,非金属夹杂物和其它有害元素。43.3.1盐类除气钟罩压入式，钟罩大小根据精炼剂使用量确定，钟罩上的出气孔以Φ3—Φ5mm为宜。处理温度710—750℃，总加入量分为两次加入较为合理。操作时，钟罩一般要求压入到坩埚底部，并在熔池内缓慢移动（不要刮碰坩埚底部和坩埚壁），直至反应完成。熔炉上排风罩不小于坩埚直径。3.3.2氩气旋转喷吹精炼推荐使用旋转喷吹氩气精炼装置，不推荐使用单管吹气方式，总的原则为，铝合金液表面在处理时，无明显大气泡产生。一般工艺参数随不同设备的而定，变量参数有：吹头转速、进气压力、进气量、精炼时间、铝液温度，吹头在坩埚中的工作位置。3.4变质处理铸造铝硅合金变质的目的:细化合金组织，改变共晶硅形态，提高铸件的力学性能。3.4.1钠盐变质对于变质后的铝合金液，如在1小时内浇注完成，建议使用钠盐变质。其工艺过程为：预热三元变质剂，在735—750℃均匀撒在铝合金液表面，切盐，使之产生分散的桔黄色火苗，时间3—8min。如采用氩气旋转喷吹精炼，建议二者复合使用。钠盐加入量为1.5—2.5%。3.4.2锶变质对于变质后的铝合金液，如在1小时内不能浇注完成，使用锶变5质，建议使用铝锶合金（10%Sr）作为变质剂，不建议采用锶盐变质。其工艺过程为：在铝合金熔化见铝水后，尽快加入铝锶合金，而且要保证在加锶1h后进行浇注。一般要求加入锶后进行精炼处理。锶的加入量0.01—0.03%。3.5铝合金液质量检测3.5.1精炼效果的检测建议采用铝合金液真空试样密度检测方法，对于砂型铸造密度大于2.64g/㎝3；对于金属型铸造密度大于2.60g/㎝3。3.5.2变质效果检测建议使用热分析检测仪，变质温度低4—8℃；如无热分析检测仪，需观察断口分析，并结合金相进行判断。3.6铝合金液浇注控制浇注温度；注意挡渣；控制浇注速度。4工艺的变更如需变更工艺，需技术部、质检部、生产部等共同制定试制工艺，待小批量生产验证后，确定为正式工艺。