1? 鋁合金的熔化

1.1 坩堝、錠模及熔煉工具的準(zhǔn)備

1.1.1 石墨坩堝的準(zhǔn)備：

1.1.1.1 根據(jù)熔化量的多少選用容量適當(dāng)?shù)嫩釄澹?/p>

1.1.1.2 新坩堝使用前，應(yīng)由室溫緩慢升溫至900℃進(jìn)行焙燒，以去除坩堝的水分并防止炸裂；

1.1.1.3 舊坩堝（注意同一個(gè)坩堝不能用于熔化不同牌號的合金）使用前應(yīng)檢查是否損壞，清除表面熔渣和其它臟物，裝料前預(yù)熱到250~300℃。

1.1.2 鐵質(zhì)坩堝一般采用球鐵坩堝，也可用鑄鋼（或鋼板焊接）坩堝。為提高坩堝使用壽命，其外表面可進(jìn)行液體滲鋁處理。

1.1.3 坩堝、錠模及熔煉工具，使用前應(yīng)將殘余的金屬、氧化皮等雜物清除干凈。

1.1.4 新坩堝及有銹蝕污物的舊坩堝，使用前應(yīng)吹砂或用其它方法清除干凈，并加熱到700～800℃，保溫2～4小時(shí)，以除去坩堝吸附的水分及其它化學(xué)物質(zhì)。

1.1.5 鋁鎂系合金的熔煉工具，使用前應(yīng)在光鹵石等溶劑中洗滌干凈。

1.1.6 坩堝、錠模、熔煉工具使用前應(yīng)涂防護(hù)涂料。搪襯的保溫坩堝重復(fù)使用時(shí)，可不涂防護(hù)涂料。

1.1.6.1 涂料成分可按表1中的規(guī)定：

表1? 坩堝和工具用涂料

1.1.6.2 涂料的配制：涂料成分中的所有固體組元，配制前應(yīng)磨碎，并經(jīng)過100～140目過篩，然后混合均勻。使用時(shí)，先將水玻璃倒入80～100℃的熱水中攪拌均勻，加入固體組元后再攪拌均勻，冷卻后備用。配好后的涂料停放時(shí)間一般不超過8小時(shí)。

1.1.6.3 將坩堝、錠模、熔煉工具預(yù)熱到180～250℃，涂以防腐涂料。

1.1.7 用于保溫的碳素鋼板焊接坩堝，其內(nèi)表應(yīng)用耐火材料搪襯。耐火材料可按表2中的規(guī)定：

表2? 耐火材料成分配比

1.2 原材料

1.2.1 配制鋁合金所用的金屬材料應(yīng)符合QB004《原材料技術(shù)條件及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) >標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定。

1.2.2 配制涂料、搪襯、精煉用劑所用的輔助材料也應(yīng)符合QB004中的規(guī)定。

1.3 中間合金的配制：鋁基中間合金的配制工藝及配料系數(shù)見表3及表4：

表3? 常用中間合金的配制工藝參數(shù)

表4 常用中間合金的配料系數(shù)

1.3.1 鋁銅中間合金熔煉工藝：

1.3.1.1 將配制好的爐料充分預(yù)熱；

1.3.1.2將10~15%的鋁及全部銅裝爐，隨著銅的熔化，分批將剩余鋁錠加入熔爐，并充分?jǐn)嚢?，至全部熔化?/p>

1.3.1.3 在700℃左右加入精煉劑（用量按各種精煉劑使用要求配加，如使用AWJ-3精煉劑，加入量為0.5~0.8%）進(jìn)行除氣精煉處理，扒渣后澆錠（錠厚≤25mm）。

1.3.2 鋁錳中間合金熔煉工藝：

1.3.2.1 將配制好的爐料充分預(yù)熱；

1.3.2.2 在石墨坩堝內(nèi)將75%左右的鋁錠熔化，并過熱到900~1000℃；

1.3.2.3 分批加入錳，每加入一批后，以石墨棒充分?jǐn)嚢瑁刍?，加入下一批，最后加入余下的鋁；

1.3.2.4 熔化完后，在850℃左右加入精煉劑（用量按要求進(jìn)行配加，如AWJ-3精煉劑加入量為0.5~0.8%）除氣精煉處理后靜置5~10分鐘澆錠。為防止錳的偏析，澆錠前要充分?jǐn)嚢?，并?yīng)盡快澆注完畢（錠厚≤25mm）。

1.4 鋁合金的配制

配制鋁合金采用金屬錠、中間合金及回爐料，也可使用各種牌號的預(yù)制合金錠。

1.4.1 裝料前必須去除爐料表面上的銹跡、泥砂等污物。

1.4.2 回爐料分為三級：

表5? 回爐料的分級、應(yīng)用及最大回用量

注：（1）當(dāng)鑄件有特殊要求時(shí)（如針孔度等），回爐料的用量應(yīng)酌情減少，如氣缸鑄件應(yīng)低于40%；

（2）當(dāng)各級回爐料搭配使用時(shí)，回爐料的總量≤80%，其中，三級回爐料≤10%，二級回爐料≤50%。

（3）回爐料應(yīng)按牌號分開堆放，成分不清的需經(jīng)重熔后分析成分方可用于配料。

1.4.3 爐料計(jì)算：

1.4.3.1 元素含量計(jì)算法，按表6舉例說明：

表6? 爐料的計(jì)算程序?qū)嵗ㄒ唬?/p>

1.4.3.2 爐料配比系數(shù)法：按表7舉說明：

表7? 爐料的計(jì)算程序?qū)嵗?/p>

注：ZL107的計(jì)算程序與此相同，計(jì)算過程略。ZL104和ZL107的配料系數(shù)列于下表：

表8? 常用鋁合金的爐料配制系數(shù)

注：上表中所列各種爐料必須符合QB004-2003《原材料技術(shù)條件及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的相應(yīng)規(guī)定，否則，不能使用本表系數(shù)。此外，實(shí)際配料時(shí)，應(yīng)逐一填寫配料原始記錄，以便復(fù)查核實(shí)。

表9??? 鋁合金熔煉時(shí)元素的燒損量

1.4.4 爐料加入先后原則：

1.4.4.1 當(dāng)用鋁錠和中間合金熔化時(shí)，首先裝入鋁錠，然后加入中間合金；

1.4.4.2 當(dāng)用預(yù)制合金錠進(jìn)行熔煉時(shí)，首先裝入預(yù)制合金錠，然后補(bǔ)加所需的鋁和中間合金；

1.4.4.3 當(dāng)爐料為回爐料和鋁錠組成時(shí)，首先加入爐料中最多的那一部分；

1.4.4.4 當(dāng)熔爐容量足以同時(shí)裝入幾種爐料時(shí)，則應(yīng)首先裝入熔點(diǎn)相近的成分；

1.4.4.5 容易燒損和低熔點(diǎn)的爐料，如鎂和鋅，應(yīng)在最后加入；

1.4.4.6 在連續(xù)熔化時(shí)坩堝內(nèi)應(yīng)剩余一部分鋁液以加速下一爐的熔化；

1.4.4.7 采用覆蓋劑時(shí)，應(yīng)在爐料開始熔化時(shí)就加入熔劑。

1.4.5 爐料全部熔化后，進(jìn)行攪拌使成分均勻，然后調(diào)溫到除氣工藝所需的溫度。

1.5 合金的除氣或精煉處理

1.5.1 除氣劑準(zhǔn)備：

1.5.1.1 使用六氯乙烷時(shí)，應(yīng)將其壓成圓餅（Ф66×40，比重1.8g/cm3）,每塊重約200g,存放干燥器內(nèi)備用。

1.5.1.2 使用六氯乙烷加載體時(shí)，載體材料（氟硅酸鈉或二氧化鈦）應(yīng)進(jìn)行脫水處理；氟硅酸鈉于200～250℃烘烤12～24小時(shí)，二氧化鈦于300～400℃烘烤3～4小時(shí)，然后按表10中的比例混合后壓成圓餅放在干燥箱內(nèi)備用。

1.5.2 除氣處理：用鐘罩將除氣劑壓入距坩堝底100mm，沿坩堝直徑1/3處（距坩堝壁）的圓周勻速移動，為不使鋁液大量噴濺，除氣劑可分2～3次加入。除氣結(jié)束后靜置、除渣。

1.5.3 除氣效果檢驗(yàn)：分爐前和爐后檢驗(yàn)

1.5.3.1 爐前檢驗(yàn)：用勺取約半勺合金液，用干凈鐵片刮去表面氧化物和渣，露出鏡面樣液面，冷卻后如有氣泡析出，則除氣效果差，反之則效果好。

1.5.3.2 爐后檢驗(yàn)，試樣經(jīng)腐蝕后看到針孔的大小和多少。

1.5.4 除氣劑的工藝參數(shù)見表10：

表中規(guī)定的精煉劑用量僅作為計(jì)算每爐使用量的依據(jù)，不作為工藝參數(shù)控制。當(dāng)出現(xiàn)操作不當(dāng)造成額外損耗、爐料含雜質(zhì)（如渣、泥砂等）過多等原因，導(dǎo)致爐前檢驗(yàn)除氣效果差時(shí)，應(yīng)考慮增加使用量，直到爐前檢驗(yàn)合格為止。

精煉溫度（精煉處理時(shí)鋁液的溫度）的選擇也應(yīng)根據(jù)條件（如環(huán)境、設(shè)備因素等）的變化作隨機(jī)調(diào)整，以最終爐前檢驗(yàn)的效果來驗(yàn)證，應(yīng)作為工藝參數(shù)控制并予以記錄。

表10? 常用精煉（除氣）工藝參數(shù)

注：除氣劑以六氯烷及六氯烷加載體的效果最好。當(dāng)采用其它精煉劑時(shí)，應(yīng)按其產(chǎn)品使用說明書要求進(jìn)行驗(yàn)證合格，出具操作工藝后，方可使用。

1.6 合金的變質(zhì)和孕育處理：

1.6.1變質(zhì)處理是為了細(xì)化鋁硅合金中的共晶硅，孕育處理是為了細(xì)化鋁合金中的初生相。

1.6.2 常用鈉鹽變質(zhì)劑按表11的成分要求混合均勻，裝入料盤攤平，厚度不超過50㎜，于300～400℃烘烤3～5小時(shí)，然后破碎。30～40目過篩，放入干燥器內(nèi)備用。

1.6.3 變質(zhì)劑的準(zhǔn)備、用量、處理時(shí)間等作為操作處理時(shí)的參考，以最終爐前檢驗(yàn)的效果來合理選擇，不作為工藝參數(shù)控制和記錄，精煉劑的處理溫度和效果應(yīng)予以驗(yàn)證和記錄。

表11? 常用變質(zhì)劑使用工藝參數(shù)

1.6.3 合金經(jīng)變質(zhì)后,調(diào)整到澆注溫度進(jìn)行澆注。

1.7 采用其它變質(zhì)劑時(shí)，應(yīng)按其使用說明書要求進(jìn)行驗(yàn)證合格后方可使用。

1.8 常用鋁合金熔煉工藝舉例如下表：

表12? 常用鋁合金熔煉工藝舉例

2? 鋁合金的澆注

2.1 澆注前的準(zhǔn)備工作：

2.1.1 工具的準(zhǔn)備：所有工具應(yīng)經(jīng)過清理、預(yù)熱、涂料，使用前應(yīng)再次預(yù)熱。

2.1.2 檢查開模機(jī)構(gòu)各部分是否完好，各運(yùn)動部分應(yīng)加油潤滑。如導(dǎo)軌、導(dǎo)桿、螺桿、螺母、軸承等。保證開型、合型靈活。

2.1.3 金屬型的預(yù)熱：金屬型預(yù)熱前應(yīng)仔細(xì)清除原來的涂料，去除部位為型腔、鐵芯和分型面。澆冒口和冒口頸可不去除。

2.1.3.1 預(yù)熱時(shí)要不斷移動噴槍，使型腔受熱均勻。嚴(yán)禁將噴槍擱置不動，使局部嚴(yán)重過熱。

2.1.3.2 需要溫度高的地方，如冒口部位，要多加熱，使該部分溫度高于型腔溫度。

2.1.3.3 必要時(shí)，要預(yù)熱金屬型的背面，使金屬型變形小。

2.1.4 金屬型的涂料：

2.1.4.1 涂料成分配比：根據(jù)金屬型的特點(diǎn)，按表13選取涂料：

表13? 金屬型涂料成分配比

2.1.4.2 涂料的配制：涂料中的所有固體組元，配制前應(yīng)磨碎，并經(jīng)過100～140目過篩（經(jīng)檢合格，未成團(tuán)的組元可直接用于配制），然后混合均勻。使用時(shí)，先將水玻璃倒入80～100℃的熱水中攪拌均勻，加入固體組元后再攪拌均勻，冷卻后備用。配好的涂料停放時(shí)間一般不超過8小時(shí)。

2.1.4.3 涂料操作：

1）涂料可以用噴刷，要求均勻、表面光潔；

2）為利于補(bǔ)縮，遠(yuǎn)離冒口的部位涂薄些，而靠近冒口處涂厚些。必要時(shí)在產(chǎn)生縮孔的部位將涂料去除掉；

3）冒口用涂膏刮上一層2～3㎜厚的涂料，以提高冒口的補(bǔ)縮能力。

2.1.5 除去分型面及各配合面的涂料。

2.1.6 對大金屬型，在涂料后還需再次預(yù)熱。

2.1.7 下好泥芯，吹凈型腔，并合嚴(yán)金屬型。

2.2 澆注操作：

2.2.1 金屬型合嚴(yán)后，應(yīng)盡快澆注，避免其降溫。

2.2.2 澆包自坩堝中舀取金屬液時(shí)，先用包底撥開液面上的氧化皮或熔劑層，緩慢地用包口舀取合金液。在澆包接近金屬型澆口時(shí)，應(yīng)用熱鐵片或干木塊將包嘴處的氧化皮或渣撥開，讓干凈的金屬液進(jìn)入澆口杯。

2.2.3 澆注溫度的高低，要根據(jù)具體情況來決定，總的原則是保證鑄件成型的前提下，澆注溫度越低越好。常用鋁合金澆注溫度見表12。

2.2.4 澆注時(shí)，開始瞬間應(yīng)略慢，防止金屬液溢出澆口杯和嚴(yán)重沖擊型腔，緊接著應(yīng)加快澆注速度，使?jié)部诒錆M，做到平穩(wěn)而不中斷液流。

2.2.5 澆注快慢尚須視不同金屬型而變化，操作者應(yīng)積累經(jīng)驗(yàn)，以便做到不冷隔、排氣順暢及不沖壞型芯。

2.2.6 澆包中的合金液應(yīng)正好為鑄件所需用量，如有剩余，應(yīng)澆入錠模中，禁止將剩余金屬液返回坩堝中。

2.2.7 澆注完畢，根據(jù)不同鑄件，即時(shí)開模，做到不因開模過早損壞鑄件，也不因過遲而產(chǎn)生脫模困難。

2.2.8 取出鑄件后，觀察鑄件是否合格，若有缺陷，應(yīng)采取措施解決，直至合格為止。

2.3 澆注安全：

2.3.1 工作場地應(yīng)平坦、整潔，道路暢通，場地上不得有積水，車間應(yīng)有良好的通風(fēng)措施。

2.3.2 搬運(yùn)金屬型、澆注和取出鑄件都應(yīng)細(xì)心操作，防止碰傷和燙傷。

2.3.3 澆包中鋁液不宜太滿。

2.3.4 金屬液溢出型外時(shí)，應(yīng)放干砂，以防爆炸傷人。

3? 相關(guān)文件

3.1? QB004-2003《原材料技術(shù)條件及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》

4? 相關(guān)記錄

4.1 《爐料配制原始記錄表》2010-002-01

4.2 《熔煉、澆注原始記錄表》2010-002-02