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铸造铝合金熔炼质量控制优化方案

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:氩气适合于各种温度铝合金的精炼,而氮气高温时,与铝液反应生成氮化铝,其精炼温度应控制在710~720℃。工程上一般采用铝锶合金进行变质处理。锶具有重熔再生特性,锶变质合金重熔时应适当减少变质剂的加入量。

铸造铝合金熔炼质量控制优化方案

1.铸造铝合金熔炼用炉料的技术要求

1)铸造铝合金炉料主要采用各种金属锭、铝基中间合金和铸造铝合金锭随着铸造铝合金应用范围的扩大,铸造铝合金锭的牌号和生产已经实现了标准化,铸造企业只需按照相应铸造合金的化学成分要求进行选用就可以了。

2)回炉料按其质量等级分类,化学成分合格的废铸件、金属浇冒口和砂型铸造的冒口为一级,坩埚底料、砂型铸造浇口和因化学成分不合格的废品为二级,溅屑和碎小废料为三级。一级回炉料可以直接回用,但最大用量不能超过80%(质量分数),二级、三级回炉料需重熔、精炼并分析成分后才可以使用。

2.精炼剂及其精炼处理

(1)熔剂精炼法

1)常用精炼剂:铝合金熔炼用精炼剂包括六氯乙烷(C2Cl6)、四氯化碳氯化锰(MnCl2)、氯化锌(ZnCl2)、惰性气体以及成品精炼剂。其中,六氯乙烷和惰性气体适用于各种铸造铝合金,四氯化碳用于铝硅合金,氯化锌用于含Zn合金,成品精炼剂根据使用说明使用。

2)六氯乙烷精炼剂的成分与配制方法见13-25。

表13-25 六氯乙烷精炼剂的成分与配制方法

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(2)气体精炼法

1)惰性气体精炼采用氮气、氩气。氩气适合于各种温度铝合金的精炼,而氮气高温时,与铝液反应生成氮化铝,其精炼温度应控制在710~720℃。

2)活性气体精炼采用氯气及其混合气体。氯气不溶于铝液,但与铝液中的H、Al反应生成HCl和AlCl3(沸点为183℃),均为气体。

氯气的精炼效果好于氮气,但是,氯气精炼后易使铸件晶粒粗大,一般和氮气组成混合气体(氮气与氯气的体积比为9∶1)。

(3)真空精炼法 真空精炼法是根据气体溶解度与其分压的平方根关系在真空条件下,H有强烈的析出倾向,形成气泡,并在上浮过程中吸附非金属夹杂物逸出金属液,从而实现铝合金液净化。

3.变质剂及其变质处理

(1)铝合金用钠盐变质剂(见表13-26)

表13-26 铝合金用钠盐变质剂

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(续)

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(2)锶(Sr)变质 亚共晶铝硅合金中加入质量分数为0.02~0.10%的锶可以获得与钠同一的效果,且具有长效变质效果,变质作用有效时间长达6~7h,但锶变质合金液有30~45min的孕育期。工程上一般采用铝锶合金进行变质处理。常用的有AlSr90、AlSr5、AlSr10、AlSr1Ti1、AlSr10Si14等。其中AlSr5、AlSr10、AlSr1Ti1在合金中熔化缓慢,会沉入合金液底部,需持续搅拌10min。AlSr10Si14密度小,浮于金属液表面,应采用钟罩压入。(www.xing528.com)

锶具有重熔再生特性,锶变质合金重熔时应适当减少变质剂的加入量。

锶变质合金液的吸气倾向大,含氯精炼剂会降低Sr变质效果,应采用惰性气体精炼。

锶变质与钠变质可以同时使用。

(3)锑(Sb)变质 在合金液中加入质量分数为0.15%~0.3%的锑可得到长效变质效果,锑变质不受保温时间、精炼和重熔的影响,用锑的质量分数为5~8%的铝锑中间合金加入到铝合金中,可作为永久变质剂。

锑变质受冷却速度影响大,冷却速度慢的厚大铸件的锑变质效果降低。锑与镁、钠、锶存在相互反应,降低合金性能,应避免同时使用。

部分锑化合物有毒,锑变质合金不能用作制造与食品、药品接触的零部件。

(4)磷(P)变质 磷对过共晶铝合金具有较好的变质作用,P与Al生成AlP3可以作为初生晶的晶核而细化初生硅。磷变质剂一般为磷铜合金、铝磷化合物、硅磷化合物、镁磷化合物、赤磷和氯化磷复合变质剂。磷与钠、锶发生反应,抵消彼此变质作用,不能同时使用。

(5)稀土(RE)变质 稀土对铸造铝硅合金有一定的变质作用,加入质量分数为0.1%~1.5%的稀土即可产生变质效果,稀土变质具有长效性和重熔性。

4.覆盖剂的技术要求与应用

常用覆盖剂的技术要求与应用见表13-27。

表13-27 常用覆盖剂的技术要求与应用

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(续)

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括号内数字为各组分的质量分数(%)

5.铸造铝合金的典型熔化工艺

铸造铝合金的熔炼工艺因合金种类不同,炉料选择、加料顺序、精炼工艺和变质处理各不相同,需根据相应合金牌号要求制订相应熔炼工艺。铸造铝合金的典型熔炼工艺过程见表13-28。

表13-28 铸造铝合金的典型熔炼工艺过程

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