有色金属铸造工艺规程

有色金属铸造工艺规程

(特种铸造篇)

朱象玮编写

二○○五年

有色金属铸造工艺规程

1. 主题内容及适用范围

本规程规定了铜、铝有色金属合金的熔炼与铸造过程的操作方法。 本规程规定了铜、铝合金铸件生产及双金属铜套的生产。 2. 有色金属原材料准备：

2.1金属炉料化学成分应符合Q/B130.151-88”铸造有色金属,原材料标准及验收技术条件”。

2.2.浇冒口、回炉料应分类堆放,若鉴别有困难,则重熔铸锭,经化验后方可使用。.

2.3坩埚不得互换使用，用前须检查，若有损坏裂纹及受潮现象，不得使用。 3; 铸造铝合金的主要化学成分及机械性能见表１，表２，表３。

表2

S----砂型铸造; J----金属型铸造; R----熔模铸造; K----壳型铸造; Y----压力铸造; L1----离心铸造; La----连续铸造; B----变质处理; F---铸态; T1----人工时效; T2----退火;

T4---淬火+自然时效; T5----淬火和不完全时效;

T6----淬火和完全时效; T7----淬火和稳定回火; T8----淬火和软化回火; 4. 铸造铜合金的主要化学成分及机械性能(表4, 表5 ,表6),

5.1 铝合金熔炼时元素的烧损(表7)

表7

时

注: 1.本表中数据适用于以中间合金熔炼工作合金,当Mg与Zn以纯金属形式加入时,其烧损增大,分别可达15～30%(Al-Mg合金例外)10-15%. 2本表中数据适用于电阻坩埚炉和焦碳坩埚炉熔炼合金. 5.2铝合金除气精炼工艺.

5.2.1用氯化锌,除气精炼工艺

氯化锌必须除去水份; 将氯化锌放入,刷有涂料的铁质容器内.在炉中熔化,熔化温度在300～400℃为宜.开始时氯化锌熔液剧烈沸腾和冒烟,直到表面不冒泡,冒白烟转变成冒黄烟时,将熔好的氯化锌浇在铁扳上,成薄片状.预熔后的氯化锌应立即使用. 处理温度; 690～730℃..

氯化锌加入量; 是熔化铝液重量的0.15～0.20%.

加入方法; 用铝箔(或纸)包好氯化锌,用钟罩压入,距坩埚纸底约100mm

处缓慢水平移动. 除气精炼后,立即清除熔渣,静置5～10分钟.

5.2.2 六氯乙烷除气精炼工艺;

对含镁的合金(如ZL101.ZL104等)处理温度为720～740℃,加入量为0.5～0.7%, 对不含镁的合金(如ZL203等)处理温度为700～720℃,加入量为0.3～0.4%. 加入方法;用氯化锌.

5.3 铝合金的变质处理,

根据合金的结晶特点,铝合金的变质处理.可以分为如下三类; 1.对合金固溶体的细化; 2细化,铝-硅合金,共晶组织.

3.对过共晶铝硅合金初生硅的细化; 5.3.1 常用变质剂及处理工艺. 5.3.1.1二元变质剂

材料; NaF67%, NaCl33% 混合物,熔点730℃.

变质前变质剂的准备; NaF和NaCl分别在300～400℃下烘烤3～5小

时.前后按上述比例混合.

变质处理操作方法; 变质剂用量为铝液重量的1.5～3.0%(金属型铸造取

下限,砂型铸造取上限),将变质剂均匀撒在铝液表面.让其熔化,结壳,静置10～12分钟.,用压板工具,将结壳

的变质剂,压入液面以下150mm,上浮后继续压入.这样操作连续2～3分钟,前后扒渣,浇注.

5.3.1.2三元变质剂;

材料; NaF25%, NaCl62.5%, KCl12.5%的混合物,熔点700℃ 变质前变质剂的准备; 将三种材料混合; 变质处理操作方法; 同二元变质操作方法.

5.4. 炉料计算程序;(铝合金和铜合金); 5.4.1.明确熔炼任务.

5.4.1.1根据所需合金要求选定配料成分. 5.4.1.2所需合金液的重量,(每坩锅熔炼合金重量) 5.4.1.3所用炉料的成分和回炉料用量,(包括中间合金) 5.4.2明确元素的烧损E,即各元素的烧损量%. 5.4.3计算(包括烧损)100公斤炉料各元素的需要量Q, Q=a/(1-E) (公斤)

α-合金中计算元素成分的百分含量(%), E—元素的烧损量(%)

5.4.4根据熔制合金的实际重量W, 计算各元素的需要量A,

A=Q×W/100 (公斤)

5.4.5计算在回炉料中各元素的含量B(公斤),

B=G×a (公斤)

G—回炉料加入量 (公斤), a—回炉料中各元素的含量(%) 5.4.6计算应补加的新元素重量C;

C=A-B (公斤)

5.4.7计算中间合金的需要量D;

D=C/F (公斤), F—中问合金中元素的百分含量.

5.4.8中间合金中所带入的主要元素计算, (铜合金中的铜,铝合金中的铝)

Cu(Al)=D-C

5.4.9计算补加的主要元素Cu(Al)κ

Cu(Al)κ＝配料成分所需主要元素量－回炉料带入主要元素量－各类

中间合金带入的主要元素量总和

5.4.10. 计算实际的炉料总量.W;

W=Cu(Al)κ＋各中间合金的量D＋回炉料加入量G, 5.4.11 复合杂质的含量U0(%);

炉料中某杂质总量=各种炉料加入量×某杂质的百分含主量.

5.5中间合金熔化工艺; 表8.

5.6工作铝合金的熔炼工艺;(表9) 表9

铝合金熔炼工艺备注;

1. 在本艺工艺中,未列入的合金熔炼,可参考相似合金工艺进行.

2. 对工作合金进行化验后,可对配料成分作适当调整,以保证成分符合标准.

5. 铜合金熔炼工艺.(见表10) 表10

注;1.铝青铜和铅青铜的脱氧用磷铜,可分两次加入,即铜熔

化后先加入1/2,其余1/2在浇注前加入这部分主要起清洁合金作用.

2.硅黄铜的一次熔化虽不符合Si,Sn,Al偏后加入的原则,但实践证明一次熔化能获得良好的效果.

6.2铜合金熔炼工艺过程(表11)

备注;

1 .本工艺中未列出的合金的熔炼工艺,可参照相似成分合金的熔炼工艺. 2. 在对工作合金取样化验后,对配料成分作出适当调整,以保证成分符合标准.

6.3 铜(铝)合金的炉前试验; 6-3-1 含气量试验

用预热过的取样勺,自坩埚底部盛取合金液,注入经预热的金属试模中(试模为内腔50×Ø50/Ø40杯)撇去表面氧化膜及渣子,在试样凝固后,观察其表面收缩情况来判断合金的含气程度, (见表-12)

6.3.2 弯曲试验;

用下图示的金属型浇注试样,在型中凝固2～3分钟,即投入水中冷却,将试样一端夹在台钳上,如图所示,用锤打击至折断为止,测量折角,判断合金的机械性能(一般讲击断所用的力与合金的强度成正比)(表13)

表13

6-3-3 断口检验

由做弯曲试验后所得的断口,观察有无偏析,氧化夹渣,晶粒大小及断口颜色来

判断合金质量(见表--14) 表--14

7 双金属离心铸造工艺规程 7.1准备

7.1.1检查加热炉,离心机及电焊机是否完好.

7.1.2将车切成的合格铜棒,放入钢套中,如果铜料是ZQSn6-6-3,在钢套中加入小少量硼砂,如是ZQAl9-4,不加硼砂.

7.1.3 放入铜料后应及时焊接底板,盖板(盖板中心有2～3mm小孔),焊缝要求致密、连续、无夹渣、气孔、裂纹,铁水和焊渣不允许渗入钢套内, 7.2 加热熔化和离心.

7.2.1加热炉炉底,垫槽形耐火砖。将坯料气孔向上,平稳立放在槽砖内,加热温度控制在1150～1200℃范围内,保湿时间; 小件;20～30分钟. 大件30～40分钟。

7-2-2 将加热保温完了的坯料迅速从炉中取出,卡于离心机的卡头中,找正后,盖好保护罩,开车。

7.2.3 离心工艺;开车30～40秒后,喷水冷却(要保证水压较高)待工件呈暗红色时,停止喷水,停车后取下工件,取件时应轻拿,轻放,立放在托盘上。 7.2.4 铜套内孔与离心转速的参考表。

7.3 离心双金属套质量检验

7.3.1对内表面检验; 钻盖板孔,检查内孔表面是否存在裂纹.气孔.偏心等缺陷,有则报废.

7.3.2 剥离试验; 将双金属套抽样加工(车)成宽度10～15mm,铜层厚3mm的园环,在压力机上,将直经方向,压扁到1/2时,钢套内壁与铜层不脱离为合格。

8. 钢芯包铸铜套铸造工艺规程;

8.1纲芯的准备;钢芯表面必须无锈.无油和无杂物粘附。 8.2铁模外套干净、无裂纹、变形、尺寸符合工艺要求. 8.3冒口砂芯,必须烘干.(可用树脂砂或油砂).

8.4浇注前外套和钢芯，必须匀均匀预热;外套120～200℃,钢芯300～450℃. 8.5外套和钢芯放置在水平的铸铁平板上,钢芯与外套要求同心. (壁厚偏差≤

±2mm).

8.6 ZQAl9-4合金采用快速大流浇注,浇满后,加强点冒口(人为制造3～4 个高温点.)

8.7 浇注温度;ZQSn6-6-3;1050～1150℃, ZQAl9-4,1130～1150℃. 9; 铝合金的重力铸造(金属型铸造)工艺规程;

9.1涂料配制; 将氧化锌粉末去除杂质和水,混合均匀.(氧化锌10～15%其余

为水)

9.2喷涂前应应仔细清理金属型工作表面及通气塞,去除旧涂料,锈蚀及粘附

的金属毛刺.

9.3喷涂时应先将金属型预热,趁热,喷上涂料.喷涂时避免型腔表面涂料流

动.(若有流动现象,说明金属型表面温度过低或喷抢移动速度缓慢造成),禁止用刷子刷涂料.

9.4要控制金属型工作表面涂层厚度, 浇冒口部分0.5～1.0mm, 铸件部分

0.05～0.2mm, 相应铸件壁薄部位,应加厚涂层,对浇注时呈水平的大平面应加厚涂层到0.5～1.0mm.

9.5金属型喷上涂料后,严禁用手或其它工具去挤压,挤摸,如发现涂层有问题

时,应将其涂层刮去,重新喷上,禁止用刷子补刷.

9.6在浇注多个铸件后,发现涂层变薄或脱落,社重新补喷涂层. 9.7浇注前金属型预热温度150～200℃,工作温度250～350℃,不得超过

450℃.

9.8合金浇注温度, 铝铜合金;680～740℃, 铝硅合金;680～780℃. 9.9出模; 待浇冒基本凝固完毕即可抽芯,开模取出铸件.

9.10金属型冷却; 当连续浇注数个铸件后,往往金属型温度过高,这时可用风

吹金属型内外表面冷却,也可用水喷金属型的非工作表面冷却,但不能破坏型腔内涂层.

10铜合金金属型铸造(棒,套类).

10.1金属型预热和刷涂料;金属型预热温度;150～200℃,预热后在金属型,芯表面刷一层松香酒精涂料.(也可用机油但不能过多)

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10.2应快速浇注,凝固过程中,不断点冒口;浇注温度;锡青铜1050～1150℃, 铝青铜1130～1150℃, 黄铜950～1050℃,.

10.3出模; 棒料全部凝固后出模, .套类;等芯子边缘凝固时,先轻打芯子,使之松动一些,待基本凝固完了,将芯子打出,起去外模.

11有色金属砂型铸造工艺;

有色金属砂型铸造工艺,基本上与铸铁件砂型工艺相同,这里从略.

11.1但有所区别;

A;由于有色金属的收缩较大,故生产中,要适当考虑冒口的补缩,及外冷铁的合理使用.

B;有色金属容易氧化,故浇注系统设置方面,应考虑,平稳注入型腔.

C有色金属流动性较差,适当考虑放大浇注系统,保证充型顺利,避免冷隔和浇不足.

D;采用树脂砂或干型时,砂芯及外型(有阻碍收缩)应适当填放泡沫塑料块或做成空心砂芯,减少收缩阻力,防止铸件变形,开裂。

2005年11月27日修订 编著;朱象玮

31 2005年11月27日