铸造铝合金熔炼工艺

铸造铝合金熔炼工艺

1工艺适用范围

本熔炼工艺适用于砂型和金属型铸造ZL101A合金的熔炼，可针对于重力铸造、低压铸造、倾转浇注、调压铸造等成型工艺使用。

本工艺可作为ZL101A合金熔炼的母工艺，针对某一特定的成型工艺，如需特殊指出，可在此工艺基础上形成相应熔炼工艺，但不允许与母工艺相互冲突。

2工艺文件的抄报与保存

工艺文件抄报、抄送范围：总师、副总师、技术部、质量部。

工艺文件保存范围：电子文件备份和纸质文件送档案室保存，技术部、质量部各存一份使用文件。

3 工艺详细内容

3.1熔炼设备、工具的选择及对后续熔炼质量的影响

3.1.1 铝合金料熔化设备

规定使用熔炼设备范围为：坩埚电阻炉，燃气连续熔化炉。

对于金属型铸造可采用两种熔炼设备，使用燃气连续熔化炉熔化铝液，然后转包到坩埚电阻炉进行后续处理（精炼及变质）；也可使用坩埚电阻炉熔化铝液及进行后续处理（精炼及变质）。

如采用金属型低压铸造、调压铸造成型工艺，可使用侧面开口注入铝液的机下炉进行连续生产。

采用坩埚电阻炉熔化铝液，铝液温度控制750℃以下，熔化过程的铝液吸气较少；采用燃气连续熔化炉熔化铝液，铝液温度控制容易

超750℃，熔化过程的铝液吸气倾向较大。

3.1.2熔炼工具的选择及准备

熔炼前熔炼工具的准备对铝液熔炼质量影响较大，坩埚采用石墨及SiC材质，使用前需进行预热烘干，烘干工艺如图1；如采用金属材质坩埚，最好选用不锈钢材质，如选用铸铁材质坩埚，以合金球墨铸铁为好。常用的浇包、浇勺等多采用不锈钢制作。

图1 新坩埚使用前烘干工艺

上述所选择的工具，使用前均需涂刷涂料，涂刷涂料前要对坩埚及工具进行喷砂处理，去除表面的铁锈及污物，然后预热到120～180 ℃，逐层喷涂，浇包、浇勺的涂料厚度0.3～0.8mm为宜，坩埚涂料可稍厚一些。涂料最好选用专用的金属型非水基涂料，也可自行配制，基本配方如表1所示，使用前涂料需预热到５０～９0 ℃。

3.1.3炉料的存放与处理，

熔炼所使用的炉料需存放在干燥、不易混淆和污染的地方，铝锭按炉号分批次摆放，中间合金及其它炉料应分隔摆放，相应的炉料成分化验单库房要上交技术部或档案室备案。

炉料在使用前需进行相应处理，表面有污物的要进行去除，再加入熔化炉之前，对炉料进行烘干处理（大于100℃、超过2h）。

对于所使用的盐类变质剂和除气剂，塑料密封包装在使用前不允许打开，在潮湿季节，使用前最好进行烘干处理。

3.2熔炼合金的配制工艺

3.2.1 炉料的选择

铝锭选用双零85铝，硅选用一、二级硅，镁选用工业纯镁。

钛选用中间合金形式，以Ф10mm的铝钛硼丝为宜，质量一级，主成分为钛：5%，硼：1%，杂质含量小于0.5%，余为铝。

3.2.2 配制熔炼工艺

将铝锭（或回炉料）在坩埚内熔化（坩埚容量的1/3），熔化温度小于730℃，然后将规定重量的硅（块度适宜）加入到已熔化的铝合金液中，加完以后，用铝锭将硅块压入铝合金液内部，不允许硅块裸露在空气中，加热熔化，待全部熔化后，搅拌均匀，将温度调整到680—700℃，用钟罩将镁压入到铝合金液中的，移动钟罩，待镁全部熔化后，将钟罩从铝合金液中提出，铝钛硼丝在精炼前加入。

3.3 精炼处理

铸造铝合金的精炼的目的: 去除铝合金中的气体,非金属夹杂物和其它有害元素。

3.3.1 盐类除气

钟罩压入式，钟罩大小根据精炼剂使用量确定，钟罩上的出气孔以Φ3—Φ5mm为宜。处理温度710—750℃，总加入量分为两次加入较为合理。操作时，钟罩一般要求压入到坩埚底部，并在熔池内缓慢移动（不要刮碰坩埚底部和坩埚壁），直至反应完成。熔炉上排风罩不小于坩埚直径。

3.3.2 氩气旋转喷吹精炼

推荐使用旋转喷吹氩气精炼装置，不推荐使用单管吹气方式，总的原则为，铝合金液表面在处理时，无明显大气泡产生。一般工艺参数随不同设备的而定，变量参数有：吹头转速、进气压力、进气量、精炼时间、铝液温度，吹头在坩埚中的工作位置。

3.4 变质处理

铸造铝硅合金变质的目的: 细化合金组织，改变共晶硅形态，提高铸件的力学性能。

3.4.1 钠盐变质

对于变质后的铝合金液，如在1小时内浇注完成，建议使用钠盐变质。其工艺过程为：预热三元变质剂，在735—750℃均匀撒在铝合金液表面，切盐，使之产生分散的桔黄色火苗，时间3—8min。如采用氩气旋转喷吹精炼，建议二者复合使用。钠盐加入量为1.5—2.5%。

3.4.2 锶变质

对于变质后的铝合金液，如在1小时内不能浇注完成，使用锶变

质，建议使用铝锶合金（10%Sr）作为变质剂，不建议采用锶盐变质。其工艺过程为：在铝合金熔化见铝水后，尽快加入铝锶合金，而且要保证在加锶1h后进行浇注。一般要求加入锶后进行精炼处理。锶的加入量0.01—0.03%。

3.5 铝合金液质量检测

3.5.1精炼效果的检测

建议采用铝合金液真空试样密度检测方法，对于砂型铸造密度大于2.64g/㎝3；对于金属型铸造密度大于2.60g/㎝3。

3.5.2变质效果检测

建议使用热分析检测仪，变质温度低4—8℃；如无热分析检测仪，需观察断口分析，并结合金相进行判断。

3.6铝合金液浇注

控制浇注温度；注意挡渣；控制浇注速度。

4工艺的变更

如需变更工艺，需技术部、质检部、生产部等共同制定试制工艺，待小批量生产验证后，确定为正式工艺。