在熔煉前,所有金屬爐料的化學(xué)成分都必須符合要求,外觀干凈、無(wú)油污及泥沙。入爐前應(yīng)當(dāng)預(yù)熱至200-3000℃,新的石墨坩堝在使用前應(yīng)緩慢升溫至900℃進(jìn)行焙燒。舊坩堝首先應(yīng)當(dāng)檢查是否已損壞,然后清除坩堝上附著的爐渣和金屬。裝料前要預(yù)熱至500-600℃。所有與鋅合金液接觸的工具都必須清理干凈,噴刷涂料,并且充分干燥后方可使用。
鋅合金熔化工藝簡(jiǎn)單易行,不需要專(zhuān)門(mén)的造渣及除氣處理,也不需要使用專(zhuān)門(mén)的覆蓋劑。熔化速度快,熔化效率高,能源消耗小。為限制有害雜質(zhì)的帶入,要求原料的純度高,另外,在備料時(shí)爐料要與鋁合金、銅合金隔離放置。熔化過(guò)程要上下攪動(dòng)以避免比重偏析。熔化要迅速,不宜過(guò)分過(guò)熱。
熔化時(shí)需要注意:保持溶液潔凈,原料要純,要清潔,凡是與液態(tài)金屬接觸的容器都應(yīng)刷有涂料,防止容器或工具上的雜質(zhì)進(jìn)入溶液;避免水汽存在,所用工具使用時(shí)都應(yīng)烘干預(yù)熱以除去水汽,防止工作中出現(xiàn)液體飛濺傷人事故,以及產(chǎn)品氣孔缺陷,預(yù)熱溫度在200℃左右,嚴(yán)格控制澆注溫度。
各種合金的熔煉過(guò)程基本相同,其過(guò)程分為熔化前的準(zhǔn)備、裝料、熔化、調(diào)整化學(xué)成分、精煉、變質(zhì)處理、調(diào)整溫度、澆注這幾個(gè)步驟。配料時(shí)必須考慮各種元素的燒損率。依下表:
1、重力鑄造合金熔煉
重力鑄造合金的熔化方法有中間熔化法和直接熔化法。中間熔化法是將所加合金元素事先熔制成中間合金,以防止元素的氧化燒損,直接熔化法是一種直接加入所需組元材料的方法。
將熔點(diǎn)為1080℃的銅和熔點(diǎn)為660℃的鋁制成的中間合金,其熔點(diǎn)可以降低到600-6500℃所熔制的合金中,銅和鋁的比率一般為(2-3) : 4。一般采用電阻止涓熔制,先將石墨坩堝預(yù)熱到200℃左右涂刷涂料2-3次,然后烘干后在涂有涂料的坩堝中放入破碎后的鋁錠。加熱時(shí)可以在柑蝸中撒入木炭粉。鋁熔化后將預(yù)熱的電解銅加入到鋁液中,然后不斷攪拌使銅塊在鋁液中完全溶解。
待銅完全溶解后,可以斷電并進(jìn)行精煉。常用的精煉劑有氯化鋅或六氯乙烷。由于精煉劑的密度比合金溶解得小,加入時(shí)要用鐘罩壓下以使精煉劑與合金充分反應(yīng),精煉劑一般要用紙包好后再壓入。精煉結(jié)束后用扒渣勺將木炭及爐渣去除即可澆注成錠。
澆注的中間合金鑄錠的厚度為40-50mm,太厚會(huì)增加破碎的難度。
在用中間合金熔制鋅基合金時(shí),先將所需質(zhì)量鋅錠的1/3裝入爐內(nèi)。溫度調(diào)定在6500C,待鋅熔化后,在其表面撒上木炭粉。
將稱(chēng)好的鋁銅中間合金逐漸加入熔化的鋅液中,并不斷進(jìn)行攪拌,待中間合金完全溶解后,即可斷電,然后用鐘罩將經(jīng)預(yù)熱的用鋁箔包好的鎂壓入爐底,并進(jìn)行攪拌,最后再用精煉劑除去造渣。
待爐溫降至450℃左右時(shí)即可進(jìn)行澆注。
鋅鋁合金的中間熔化法具體操作:先將銅置于坩堝中加熱熔化,然后停止加熱,在銅液中加入鋁塊進(jìn)行攪拌。當(dāng)溫度降至700℃左右時(shí),可放入鋅塊。在鋅熔化后將鎂包好壓入爐底,在合金的加入過(guò)程中要適當(dāng)對(duì)合金液體進(jìn)行攪拌以使成分均勻化。在合金熔化結(jié)束后,要進(jìn)行精煉除氣處理,澆注前要扒渣,采用這種方法配置合金的缺點(diǎn)是熔煉溫度高,鋅極易被氧化,所產(chǎn)生的氧化鋅對(duì)人體健康不利。具體采用何種熔化方法可根據(jù)具體實(shí)際生產(chǎn)條件而定。
2.壓力鑄造鋅合金熔煉
壓力鑄造鋅合金的熔化方法有直接熔化法和二次熔化法。
直接熔化法是先將坩堝預(yù)熱到暗紅狀約在600℃,裝入銅料并進(jìn)行加熱熔化,再用1.5%-2%的磷銅脫氧,此后加入所有的鋁。鋁熔化后加入計(jì)劃爐料質(zhì)量的90%的鋅或90%的回爐料。升溫到6500℃,用鐘罩將0.1%-0.13%的鎂和0.1%--0.13%的氯化鋅壓入液體中攪拌,最后加入10%的鋅和所有回爐料。
在二次熔化法中,先將鋁和銅熔化成Cu50Al5O或Cu67A133中間合金。鋁銅中間合金的熔制在坩堝爐內(nèi)進(jìn)行,將坩堝預(yù)熱后,先加入全部鋁料的2/3,再加入全部銅料的1/3,余料放置爐蓋上預(yù)熱。鋁熔化后,鋪灑覆蓋劑,繼續(xù)加熱至700-800℃,使?fàn)t料全部熔化,再將剩余銅料全部加入坩堝中,銅全部熔化后,加入剩余的1 /3鋁,再用氯化鋅或六氯乙烷脫氧去渣。熔化Zn-Al合金時(shí),先將全部鋅料或回爐料的90%裝入坩堝內(nèi),再加入Al-Cu中間合金并加熱到6500℃。這時(shí)加入0.2%的鎂和0.1%-0.12%的氯化鋅,然后加入余下的10%的鋅或回爐料。最后加入占爐料0.05%的氯化鋅精煉,靜置5-7min后即可扒渣澆注。但是,在此過(guò)程中,熔化時(shí)間和熔化溫度要控制適當(dāng),如果熔化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或熔化溫度處在凝固區(qū)間,會(huì)造成熔體上部漂浮大量熔渣,熔渣中含有大量鋁,如果扒渣去除,必然會(huì)造成含鋁量的大大降低。