铜合金重力铸造教程(第二部分)

②熔剂除气法：熔剂除气是利用熔盐的热
分解或与金属进行置换反应产生不溶于熔体的 挥发性气泡而将氢除去。如铝青铜用冰晶石
（Na3AlF6）除气，其反应式为： 2 Na3AlF6+4Al2O3=3(Na2O·Al2O3)+4AlF3 或 Na3AlF6=3NaF+AlF3 反应产物AlF3为气体，起除氢作用，另外两种反应产 物为熔渣，通过扒渣除去。由此可见，用熔剂除气时， 还具有除渣作用。
*所有合成树脂为酸性物质，请带好劳保用品进行操作
制芯篇——砂芯不良及原因分析
主要缺陷
形成原因
错模，胀模 疏松，孔洞，吹不满
夹生
1.模具变形 2.定位销磨损,合膜模不良 3.磨具磨损变形 4.分模面有杂物 4.抽芯抽出不良,使型芯裂开
1,排气不良 2,射砂气压过大或过小 3,合模不严 4,模具漏气 5,射砂口堵住，或未对准
其他（断裂，顶针伸入）
1，顶针速度不一，或顶针长度不一 2，顶针板未水平推进 3，型砂不宜脱模，所以顶针伸入
影响
解决方案
1,铸件壁厚不匀 2,型芯不易放入磨具 3,断芯 4,产品加工余量不足
1,影响出水量(缺陷在水道处), 2妨 碍加工(缺陷在阀芯，水嘴等需加 工出) 3,增加成本(消耗铜)
1，砂芯无强度，易断芯 2，砂芯内水分未烤干
夏季气温高，使树脂在固化剂作用下聚合反应加速，并引起型砂表 面水分挥发结皮，流动性下降。混好的砂应用湿麻袋遮盖。
制芯篇——制芯工艺2
一 制芯参数
一般左模210，右模200，固化时间45秒，抽芯时间比固化时间短3-5秒。
二注意事项
➢ 1、将混好的砂放入制芯机料斗内，启动振下砂按钮，使砂充满吹砂桶，才能开始工作，否则 吹砂时要喷砂。
➢ 2、模具应调整到无错模，间隙不能大于0.05mm。 ➢ 3、下砂不能过多，需标准，否则射砂斗的密封圈要破损。 ➢ 4、 固化时间不宜过短。（应在模具内硬化70-80%、但烤砂芯时间短在外面慢慢硬化）也不是
固化时间长，强度就上升，时间太长反而强度会下降 ➢ 5、刚制成的砂芯并未完全硬化，修刮毛边和合模线时要小心，并修刮干净，装箱后要保证砂
• （4）两种金属熔点相差较大时，应先加入易熔金属， 形成熔液时，再加入难熔金属，利用难熔金属的溶解 作用，逐渐溶解于熔液中。如熔化含铜80%，含镍20% 的白铜时，先将铜熔化，并加热至1300℃左右，再将 镍加入（镍块要小些，容易熔化）液体中，逐渐熔化。 这样缩短熔炼时间，又保证合金成分。
• （5）能够减少熔液大量吸收气体的合金元素，应先入 炉熔化。
制芯篇——造型材料2
硅砂：主要
成分为SiO2，为多结
晶形态（部分无定形 体），粒度0.053—3.35. 纯净为白 色，因含氧
wk.baidu.com化铁而为淡黄色，浅红 色
➢黑白云母 杂 ➢钾钠长石 质 ➢泥粉(<1%)
➢Fe2O3
堵塞沙粒间隙，降低型芯透气性 含量过高易使铸件粘砂
特 性
➢1,粒度大，透气性好 ➢2,表面光洁，则与粘结剂结合力高
• ５.4．铜合金的配比
根据铁模尺寸大小要求合金配料总量为1200g （1）黄铜（H68） 纯铜：1200g×68%=816g
锌： 1200g×32%=384g （需考虑烧损量 1.5～2％）
（2）铝青铜（QAl10） 纯铜： 1200g×90%=1080g
铝： 1200g×10%=120g
重铸基础知识
➢挂件砂：50kg砂+180ml固化剂+800ml树脂+30ml添加剂 ➢龙头砂：50kg砂+170ml固化剂+700ml树脂+30ml添加剂
二，混砂工艺 砂+固化剂
树脂
添加剂
1-2分钟
2-3分钟
1分钟
➢要求混沙机转速120~150转/分，太低的转速不易搅拌均匀，太高的 转速沙芯易发热，树脂易板结，流动性不好。混砂时，原砂温度不 应超过35度 ➢混好的树脂砂在存放过程中流动性将逐渐下降，所以混好的砂应 在一小时内用完，混砂时，要根据车间生产需要，不宜多混。特别
1，固化时间短 2，固化温度过低 3，砂芯配比不良，或混砂不良
焦酥
1，固化时间过长 2，固化温度过高
清理不良（毛刺未刮干 净，表面凹坑）
1，刮砂芯不仔细 2，连接射砂道敲掉后型砂表面有凹坑
强度低 变形
1，夹生 2，存放时间过长 3，混好的砂放置时间长，天热变质 4，配比不良
1，型砂放置不正确 2，型砂中铁丝冷却后变形
2. 熔炼时金属的损耗和氧化
• 熔炼过程中，一些合金元素不可避免地要产生 挥发和氧化，造成金属浪费和引起合金化学成 分变化，影响金属材料质量。
• （1）金属的挥发主要取决于其蒸汽压的大小， 在相同的熔炼条件下蒸汽压高，金属易挥发， 易烧损，如锌、磷等。
• （2） 金属被氧化的程度主要取决于金属的性 质，与氧结合能力强的金属元素容易被氧化。 金属氧化还与温度有关，熔炼温度越高则氧化 烧损越大。如铝、磷、铜等。
• ５.3. 操作要点 ①锌能很好地气和脱氧，加入少量Cu-P中间合 金的目的是改善合金熔体的流动性。 ②为了减少熔炼损耗，要在低温加锌。 ③铝青铜中铝为强氧化元素，在熔炼过程中极 易氧化，生成高熔点Al2O3，形成悬浮渣液， 极不易除去，加入冰晶石熔剂除去Al2O3的效 果好。 ④冰晶石熔剂的加入量为炉料量的0.1～0.3％， 分两次加入。 ⑤浇铸时要掌握好浇铸温度和浇铸速度，确保 铸锭质量。
• （3）合金熔化时放出大量热量的金属，不应单独加入 到熔液中，而应与预先留下的基体冷料同时加入。如 熔炼铝青铜时，将铝加入到铜液中时会发生放热反应， 使铜液剧烈地过热，因此熔炼时应先加三分之二的铜， 熔化后再加铝，并同时加入剩余的三分之一的铜，这 样加铝所发出的热量为后加入的铜所利用，可以避免 合金熔体过热。
1,砂芯模的检查（包括磨具行腔,定位销是否磨损, 加热板是否紧固等） 2,气压调整 3,清理分型面异 物 4,检查抽芯是否安装良好
1,调整模具，清理砂筒 2,调整气压 3,漏气处贴胶 4,对准射砂口
1，增加固化时间 2，提高固化温度 3，严格按照参数混砂
1，砂芯无强度，易断芯 2，易掉砂，易砂眼
1，减少固化时间 2，降低固化温度
利的，因为采用较高的浇铸温度，势必就要使 炉内熔体的温度作相应的提高，这将引起铜合 金在熔化和保温过程中大量的吸气，同时也会 增加烧损，在浇铸时会使氧化加剧。此外，过 高的浇铸温度也会对铸模的寿命产生不利影响， 尤其是平模浇铸时模底板更容易遭到破坏。当 浇铸温度偏低时，熔体流动性变差，不利于气 体和夹渣上浮，也易使铸锭产生冷隔缺陷。因 此，必需根据合金的性质，结合具体的工艺条 件，制定适当的浇铸温度范围。
芯安放的稳定，可适当垫一层木屑，防砂芯损坏，并认真填写产品标识卡。 ➢ 6、混好的树脂砂在存放过程中流动性将逐渐下降，所以混好的砂应在一小时内用完，混砂时，
要根据车间生产需要，不宜多混。特别夏季气温高，使树脂在固化剂作用下聚合反应加速，并 引起型砂表面水分挥发结皮，流动性下降。混好的砂应用湿麻袋遮盖。 ➢ 7、中途休息和下班时，应做完料斗中的砂，模具应合好，以免砂凝固及热损失。 ➢ 8、经常检查抽芯是否到位，是否有偏心，模具分型面和抽芯是否粘砂，并及时清理。 ➢ 9、下班时加热板温度设为0°，并放掉储气罐内废水，清扫机台及周围环境卫生，关闭水电。 ➢ 10、砂芯要做到无吹不满，无夹生，无错模，无胀模，无焦疏，无变形等要求。 ➢ 11、砂芯完成后需放入砂芯干燥房，干燥房湿度不能超过60%。
③沸腾除气法：沸腾除气是在工频有芯感
应电炉熔炼高锌黄铜时常用的一种特殊除气方 法。如熔化黄铜时锌的蒸发就可以将溶解在合 金液体中的气体去除。由于熔化温度较高超过 锌的沸点（907℃），因此在熔炼后期会出现 喷火现象，即锌的沸腾，这样有利于气体的排 除。
• （2）除渣精炼
①静置澄清法：静置澄清过程一般是让熔 体在精炼温度下，保持一段时间使氧化及熔渣 上浮或下沉而除去。
什么是重力铸造？
用铁、铜或其它金属型材料作铸型，在重力 作用下，将熔融的金属注入铸型而获得铸 件的工艺方法称之为重力铸造。
重力铸造工艺流程
混砂
制芯
熔炼
浇注
开模取件
整模落砂
铸件检验
铸件洗砂
切浇道
重铸基本工序
制
浇
整
芯
铸
理
➢ 重铸基本可分为制芯，浇铸，整理三大块
➢ 每一道工序都必须严格的按照工艺参数执行
➢3,圆砂流动性好，紧密度好，但高温易膨胀
注 意 事
➢1，原砂应充分干燥，因为砂中的水分加热后 会 破坏树脂膜，影响粘结强度
➢2，砂温不宜过低（15-30度），过低降低树脂粘
项 度，不宜混匀
➢3，砂温不宜过高，加速反应，存放性差
制芯篇——造型材料3
➢呋喃I 型：尿素，甲醛，糠醇（含氮高，一般为无色，或淡黄色）
②浮选除渣法：浮选除渣是利用熔剂或惰 性气体与氧化物产生的某种物理化学作用，即 吸附或部分溶解作用，造成浮渣而将氧化物除 去。
③熔剂除渣法：在熔体中加入熔剂，通过 对氧化物的吸附、溶解、化合造渣，将渣除去， 熔剂的造渣能力越强，除渣精炼的效果越好。
4．影响铸模铸锭质量的主要因素 • （1）浇铸温度：浇铸温度过高或过低都是不
• （2）浇铸时间：不同牌号的铜合金都有最适 宜的铸造温度，高于或低于这个温度将直接影 响铸锭的质量。对于铸模铸锭方式来说，铸造 温度的控制与浇铸时间密切相关，因为浇铸时 间越长，先后浇铸的金属熔体的温度差越大。 对于铸造温度范围较窄的合金来说，浇铸时间 越长，浇铸温度也就越难控制。
• （3）浇铸速度：浇铸速度通常以锭模内金属 熔体每秒钟上升的毫米数来表示。浇铸速度的 选择原则是：①在保证铸锭产品质量的前提下， 适当提高浇铸速度；②对于某一确定的合金， 若合金化程度低，结晶温度范围小，导热性好， 可适当提高浇铸速度；③若锭模的冷却速度大， 铸锭直径较小，浇铸速度可适当提高。
➢ 工艺参数若需优化，需在工程师确认下做相应更改，并作 好详细记录
制芯篇——造型材料1
原砂
造
粘连剂
型
材
料
辅助材料
1、硅砂 2、石灰石砂 3、特种砂
1、粘土 2、水泥 3、水玻璃 4、有机水溶性粘结剂 5、油类粘结剂 6、合成树脂粘结剂 7、其它铸造用粘结剂
1、抗粘砂材料 2、溃散附加物 3、固化剂 4、溶剂和稀释剂 5、模样剂和分型剂 6、添加剂
1，密封处缺料漏水 2,影响出水量(缺陷在水道处), 3妨 碍加工(缺陷在阀芯，水嘴等需加 工出) 4,增加成本(消耗铜)
树
➢呋喃II型：苯酚，甲醛，糠醇（含氮低，淡蓝色）
脂
➢ZHR—I型：尿醛，酚醛，糠醇（中氮树脂，深绿色）
*砂芯的发气量主要是因为树脂中尿素受热分解，产生NH3与H2
固化剂：常温呈碱性，中和树脂酸性，减缓树脂反应们延长混好砂的存放时间 添加剂：增加粘合强度 涂料：填补凹坑
制芯篇——制芯工艺1
一，砂芯配比
铜合金的熔化与铸造工艺
1. 装料原则及熔化顺序
• （1）炉料最多的金属应首先入炉进行熔化。 炉料较多的金属先熔化，形成金属熔池后再逐 渐地加入其它金属元素，这样可以减少金属元 素的熔损。
• （2）易氧化、易挥发的合金元素应最后入炉 熔化。如熔炼黄铜时要先加铜，铜熔化后再加 锌，因为铜的熔点是1083℃，而锌的熔点是 417℃，锌的沸点是907℃，熔炼时若先加锌就 会造成锌的大量挥发烧损，而熔炼时先加铜， 铜熔化后再加锌，锌在铜液中迅速溶解，当合 金液达到浇铸温度时，即可出炉浇铸，因此可 以减少锌的熔炼烧损。
3. 除气精炼
• （1）气体的去除 熔炼铜合金的除气方法常用的有：气体除气法、 熔剂除气法、沸腾除气法。 ①气体除气法：采用惰性气体，它与金属液 不发生作用，不溶解在金属液内，也不与溶解 在金属液内的气体作用，如氮气、氩气。惰性 气体除气，就是将氮气（N2）用钢管通入到金 属液的底部，放出很多气泡，气泡上升时，能 将溶解在金属液中的气体带出来。这是因为当 氮气泡在金属液中上升时，溶解在金属液中的 氢气就会向氮气气泡中扩散，因此随氮气泡的 上升而带走。
５.熔化工艺
• ５.1. 黄铜熔炼工艺 熔料准备→预热坩埚至发红→加铜和木炭→ 升温至1200℃熔化→加锌（分批加入到熔体 中）→搅拌→加中间合金（Cu-8P）→搅拌 →静置→出炉→扒渣→浇铸
• ５.2. 铝青铜熔炼工艺 熔料准备→预热坩埚至发红→先加2/3电解铜 →加熔剂（冰晶石）→升温至1200℃熔化→ 加纯铝→熔化后再加1/3电解铜→加熔剂→熔 化→搅拌→静置→出炉→扒渣→浇铸