1? 鋁合金的熔化

1.1 坩堝、錠模及熔煉工具的準備

1.1.1 石墨坩堝的準備：

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

1.1.1.2 新坩堝使用前，應由室溫緩慢升溫至900℃進行焙燒，以去除坩堝的水分并防止炸裂；

1.1.1.3 舊坩堝（注意同一個坩堝不能用于熔化不同牌號的合金）使用前應檢查是否損壞，清除表面熔渣和其它臟物，裝料前預熱到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，其外表面可進行液體滲鋁處理。

1.1.3 坩堝、錠模及熔煉工具，使用前應將殘余的金屬、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，使用前應吹砂或用其它方法清除干凈，并加熱到700～800℃，保溫2～4小時，以除去坩堝吸附的水分及其它化學物質(zhì)。

1.1.5 鋁鎂系合金的熔煉工具，使用前應在光鹵石等溶劑中洗滌干凈。

1.1.6 坩堝、錠模、熔煉工具使用前應涂防護涂料。搪襯的保溫坩堝重復使用時，可不涂防護涂料。

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，配制前應磨碎，并經(jīng)過100～140目過篩，然后混合均勻。使用時，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間一般不超過8小時。

1.1.6.3 將坩堝、錠模、熔煉工具預熱到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符合QB004《原材料技術(shù)條件及驗收標準 >標準》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，并充分攪拌，至全部熔化；

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，以石墨棒充分攪拌，待熔化后，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，澆錠前要充分攪拌，并應盡快澆注完畢（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、應用及最大回用量

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

（2）當各級回爐料搭配使用時，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 爐料計算：

1.4.3.1 元素含量計算法，按表6舉例說明：

表6? 爐料的計算程序?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? 爐料的計算程序?qū)嵗?/p>

注：ZL107的計算程序與此相同，計算過程略。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)條件及驗收標準》的相應規(guī)定，否則，不能使用本表系數(shù)。此外，實際配料時，應逐一填寫配料原始記錄，以便復查核實。

表9??? 鋁合金熔煉時元素的燒損量

1.4.4 爐料加入先后原則：

1.4.4.1 當用鋁錠和中間合金熔化時，首先裝入鋁錠，然后加入中間合金；

1.4.4.2 當用預制合金錠進行熔煉時，首先裝入預制合金錠，然后補加所需的鋁和中間合金；

1.4.4.3 當爐料為回爐料和鋁錠組成時，首先加入爐料中最多的那一部分；

1.4.4.4 當熔爐容量足以同時裝入幾種爐料時，則應首先裝入熔點相近的成分；

1.4.4.5 容易燒損和低熔點的爐料，如鎂和鋅，應在最后加入；

1.4.4.6 在連續(xù)熔化時坩堝內(nèi)應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，應在爐料開始熔化時就加入熔劑。

1.4.5 爐料全部熔化后，進行攪拌使成分均勻，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 除氣劑準備：

1.5.1.1 使用六氯乙烷時，應將其壓成圓餅（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，載體材料（氟硅酸鈉或二氧化鈦）應進行脫水處理；氟硅酸鈉于200～250℃烘烤12～24小時，二氧化鈦于300～400℃烘烤3～4小時，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：分爐前和爐后檢驗

1.5.3.1 爐前檢驗：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，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算每爐使用量的依據(jù)，不作為工藝參數(shù)控制。當出現(xiàn)操作不當造成額外損耗、爐料含雜質(zhì)（如渣、泥砂等）過多等原因，導致爐前檢驗除氣效果差時，應考慮增加使用量，直到爐前檢驗合格為止。

精煉溫度（精煉處理時鋁液的溫度）的選擇也應根據(jù)條件（如環(huán)境、設備因素等）的變化作隨機調(diào)整，以最終爐前檢驗的效果來驗證，應作為工藝參數(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。當采用其它精煉劑時，應按其產(chǎn)品使用說明書要求進行驗證合格，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)處理是為了細化鋁硅合金中的共晶硅，孕育處理是為了細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，然后破碎。30～40目過篩，放入干燥器內(nèi)備用。

1.6.3 變質(zhì)劑的準備、用量、處理時間等作為操作處理時的參考，以最終爐前檢驗的效果來合理選擇，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予以驗證和記錄。

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)整到澆注溫度進行澆注。

1.7 采用其它變質(zhì)劑時，應按其使用說明書要求進行驗證合格后方可使用。

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 澆注前的準備工作：

2.1.1 工具的準備：所有工具應經(jīng)過清理、預熱、涂料，使用前應再次預熱。

2.1.2 檢查開模機構(gòu)各部分是否完好，各運動部分應加油潤滑。如導軌、導桿、螺桿、螺母、軸承等。保證開型、合型靈活。

2.1.3 金屬型的預熱：金屬型預熱前應仔細清除原來的涂料，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 預熱時要不斷移動噴槍，使型腔受熱均勻。嚴禁將噴槍擱置不動，使局部嚴重過熱。

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，要預熱金屬型的背面，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，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，配制前應磨碎，并經(jīng)過100～140目過篩（經(jīng)檢合格，未成團的組元可直接用于配制），然后混合均勻。使用時，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。配好的涂料停放時間一般不超過8小時。

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）為利于補縮，遠離冒口的部位涂薄些，而靠近冒口處涂厚些。必要時在產(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熱。

2.1.7 下好泥芯，吹凈型腔，并合嚴金屬型。

2.2 澆注操作：

2.2.1 金屬型合嚴后，應盡快澆注，避免其降溫。

2.2.2 澆包自坩堝中舀取金屬液時，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，應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，開始瞬間應略慢，防止金屬液溢出澆口杯和嚴重沖擊型腔，緊接著應加快澆注速度，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，操作者應積累經(jīng)驗，以便做到不冷隔、排氣順暢及不沖壞型芯。

2.2.6 澆包中的合金液應正好為鑄件所需用量，如有剩余，應澆入錠模中，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 工作場地應平坦、整潔，道路暢通，場地上不得有積水，車間應有良好的通風措施。

2.3.2 搬運金屬型、澆注和取出鑄件都應細心操作，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，應放干砂，以防爆炸傷人。

3? 相關(guān)文件

3.1? QB004-2003《原材料技術(shù)條件及驗收標準》

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