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压铸合金熔炼介绍
发布日期:2018-01-19  来源:铸造论坛  浏览次数:351
核心提示:一、熔炼过程的物理、化学现象合金熔炼是压铸过程的一个重要环节,熔炼过程不仅是为了获得熔融的金属液,更重要的是得到化学成分

一、熔炼过程的物理、化学现象

合金熔炼是压铸过程的一个重要环节,熔炼过程不仅是为了获得熔融的金属液,更重要的是得到化学成分符合规定,能使压铸件得到良好的结晶组织以及气体、夹杂物都很小的金属液。

在熔炼过程中,金属与气体的相互作用和金属液与坩埚的相互作用使组分发生变化,产生夹杂物和吸气。所以制订正确的熔化工艺规程,并严格执行,是获得高质量铸件的重要保证。

1. 金属与气体的相互作用

在熔炼过程中,遇到的气体有氢(H2)、氧(O2)、水汽(H2O)、氮(N2)、CO2、CO等,这些气体或是溶于金属液中,或是与其发生化学作用。

2. 气体的来源

气体可以从炉气、炉衬、原材料、熔剂、工具等途径进入合金液中。

3. 金属与坩埚的相互作用

当熔炼温度过高时,铁质坩埚与锌液反应加快,坩埚表面发生铁的氧化反应生成Fe2O3等氧化物;此外铁元素还会与锌液反应生成FeZn13化合物(锌渣),溶解在锌液中。铁坩埚壁厚不断减薄直到报废。

二、熔炼温度控制

1. 压铸温度

压铸用的锌合金熔点为382 ~ 386℃,合适的温度控制是锌合金成分控制的一个重要因素。为保证合金液良好的流动性充填型腔,压铸机锌锅内金属液温度为415 ~ 430℃,薄壁件、复杂件压铸温度可取上限;厚壁件、简单件可取下限。中央熔炼炉内金属液温度为430 ~ 450℃。进入鹅颈管的金属液温度与锌锅内的温度基本一样。通过控制锌锅金属液温度就能对浇注温度进行准确的控制。并做到:① 金属液为不含氧化物的干净液体;② 浇注温度不波动。

温度过高的害处:

① 铝、镁元素烧损。

② 金属氧化速度加快,烧损量增加,锌渣增加。

③ 热膨胀作用会发生卡死锤头现象。

④ 铸铁坩埚中铁元素熔入合金更多,高温下锌与铁反应加快。会形成铁-铝金属间化合物的硬颗粒,使锤头、鹅颈过度磨损。

⑤ 燃料消耗相应增加。

温度过低:合金流动性差,不利于成形,影响压铸件表面质量。

现在的压铸机熔锅或熔炉都配备温度测控系统,日常工作中主要是定时检查以保证测温仪器的准确性,定期用便携式测温器(温度表)实测熔炉实际温度,予以校正。

有经验的压铸工会用肉眼观察熔液,若刮渣后觉得熔液不太粘稠,也较清亮,起渣不是很快,说明温度合适;熔液过于粘稠,则说明温度偏低;刮渣后液面很快泛出一层白霜,起渣过快,说明温度偏高,应及时调整。

2. 如何保持温度的稳定

① 最佳方法之一:采用中央熔炼炉,压铸机熔炉作保温炉,从而避免在锌锅中直接加锌锭熔化时造成大幅度温度变化。集中熔炼能保证合金成分稳定。

② 最佳方法之二:采用先进的金属液自动送料系统,能够保持稳定的供料速度、合金液的温度及锌锅液面高度。

③ 如果目前生产条件是在锌锅中直接加料,建议将一次加入整条合金锭改为多次加入小块合金锭,可减少因加料引起的温度变化幅度。

三、锌渣的产生及控制

通过熔炼合金从固态变为液态,这是一个复杂的物理、化学过程。气体与熔融金属发生化学反应,其中氧的反应最为强烈,合金表面被氧化而产生一定量的浮渣。浮渣中含有氧化物和铁、锌、铝金属间化合物,从熔体表面刮下的浮渣中通常含有90%左右的锌合金。锌渣形成的反应速度随熔炼温度上升成指数增加。

正常情况下,原始锌合金锭的产渣量低于1%,在0.3 ~ 0.5%范围内;而重熔水口、废工件等产渣量通常在2 ~ 5%之间。

1. 锌渣量的控制

① 严格控制熔炼温度,温度越高,锌渣越多。

② 尽可能避免锌锅中合金液的搅动,任何方式的搅动都会导致更多的合金液与空气中氧原子的接触,从而形成更多的浮渣。

③ 不要过于频繁的扒渣。当熔融的合金暴露于空气中都会发生氧化,形成浮渣,保留炉面一层薄的浮渣有利于锅中液体不进一步氧化。

④ 扒渣时,使用一个多孔(Ф6 mm)盘形扒渣耙,轻轻从浮渣下面刮过,尽可能避免合金液搅动,将刮出的渣盛起,扒渣耙在锌锅边轻轻磕打,使金属液流回锌锅中。

2. 锌渣的处理

① 卖回原料供应商或专门处理厂,因为自行处理可能成本更高。

② 压铸厂自行处理。需要有单独的熔炉,锌渣重熔温度在420 ~ 440℃范围内。同时加入助熔剂。熔炼100公斤渣,需加入0.5 ~ 1.5公斤助熔剂,先均匀散发在金属液面,随后用搅拌器将其均匀混入熔融金属中(约需2 ~ 4分钟),保温5分钟后,表面产生一层更似泥土类的东西,将其刮掉。

③ 水口料、废件重熔水口料、废料、垃圾位、报废工件等,不宜直接放入压铸机锌锅内重熔。原因是这些水口料表面在压铸成形过程中发生氧化,其氧化锌的含量远远超过原始合金锭,当这些水口料在锌锅中重熔时,由于氧化锌在高温条件下呈粘稠状态,将其从锌锅取出时,会带走大量的合金成分。把水口料等另外重熔,是为了将氧化锌和液体合金中有效的分离开,熔炼中须加入一些溶剂,铸成锭后使用。

四、电镀废料重熔

电镀废料应同无电镀废料分开熔炼,因为电镀废料中含铜、镍、铬等金属是不溶于锌的,留在锌合金中会以坚硬的颗粒物存在,带来抛光和机加工的困难。

电镀废料重熔中注意将镀层物质与锌合金分开,先将电镀废料放入到装有锌合金熔体的坩埚中,这时不要搅动熔体,也不要加入熔剂,利用镀层物质熔点高,镀层不会熔入合金中,而会在最初一段时间内浮在熔液表面,当全部熔化后,让坩埚静置15 ~ 20分钟,看表面是否还会有浮渣出现,把浮渣刮干净。经过这一道工序后,再看是否有必要加精炼剂。

五、熔炼操作中注意事项

1. 坩埚:使用前必须进行清理,去除表面的油污、铁锈、熔渣和氧化物等。为防止铸铁坩埚中铁元素溶解于合金中,坩埚应预热到150 ~ 200℃,在工作表面上喷一层涂料,再加热到200 ~ 300℃,彻底去除涂料中水份。

2. 工具:熔炼工具在使用前应清除表面脏物,与金属接触的部份,必须预热并刷上涂料。工具不能沾有水分,否则引起熔液飞溅及爆炸。

3. 合金料:熔炼前要清理干净并预热,去除表面吸附的水分。为了控制合金成分,建议采用2/3的新料与1/3的回炉料搭配使用。

4. 熔炼温度绝对不能超过450℃。

5. 及时清理锌锅中液面上的浮渣,及时补充锌料,保持熔液面正常的高度(不低于坩埚面30 mm),因为过多的浮渣和过低的液面都容易造成料渣进入鹅颈司筒,拉伤钢呤、锤头和司筒本身,导致卡死锤头、鹅颈和锤头报废。

6. 熔液上面的浮渣用扒渣耙平静地搅动,使之集聚以便取出。

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