铸造铝合金熔炼浇注操作规程docWord格式文档下载.docx
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表3
常用中间合金的配制工艺参数
成分/%
原材料
块度/㎜
加入温度/℃
浇注温度/℃
铝铜
AlCu50
含Cu：
48~52
电解铜
~100×
100
850~950
700~750
铝锰
AlMn10
含Mn：
9~11
金属锰
10~15
900~1000
850~900
表4常用中间合金的配料系数
序号
合金代号
各炉料的配制系数
铝锭
锰
铜
01
02
11.11
1．3．1铝铜中间合金熔炼工艺：
1．3．1．1将配制好的炉料充分预热；
1．3．1．2将10~15%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；
1．3．1．3在700℃左右加入精炼剂（用量按各种精炼剂使用要求配加，如使用AWJ-3精炼剂，加入量为0.5~0.8%）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚≤25mm）。
1．3．2铝锰中间合金熔炼工艺：
1．3．2．1将配制好的炉料充分预热；
1．3．2．2在石墨坩埚内将75%左右的铝锭熔化，并过热到900~1000℃；
1．3．2．3分批加入锰，每加入一批后，以石墨棒充分搅拌，待熔化后，加入下一批，最后加入余下的铝；
1．3．2．4熔化完后，在850℃左右加入精炼剂（用量按要求进行配加，如AWJ-3精炼剂加入量为0.5~0.8%）除气精炼处理后静置5~10分钟浇锭。
为防止锰的偏析，浇锭前要充分搅拌，并应尽快浇注完毕（锭厚≤25mm）。
1．4铝合金的配制
配制铝合金采用金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。
1．4．1装料前必须去除炉料表面上的锈迹、泥砂等污物。
1．4．2回炉料分为三级：
表5
回炉料的分级、应用及最大回用量
级别
分类
熔炼前的预加工
用途
回用量
一级
不是因化学成分报废的铸件，金属型铸件的浇冒口，砂型铸件的冒口。
清除油污、泥沙、杂质及其它附属物
可直接用作所有类别工作合金的回炉料
＜80%
二级
砂型铸件的浇道，坩埚底部的剩料，因化学成分报废的铸件。
除去夹砂、杂物，可考虑喷砂处理，并补加所需元素。
可直接用做Ⅱ、Ⅲ类铸件的合金的回炉料
＜70%
三级
溅屑、铸件飞边和碎小的废料
分离处理，除去杂物及泥沙
用于无气密性要求，或化学成分范围较宽的合金
＜30%
注：
（1）当铸件有特殊要求时（如针孔度等），回炉料的用量应酌情减少，如气缸铸件应低于40%；
（2）当各级回炉料搭配使用时，回炉料的总量≤80%，其中，三级回炉料≤10%，二级回炉料≤50%。
（3）回炉料应按牌号分开堆放，成分不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。
1．4．3炉料计算：
1．4．3．1元素含量计算法，按表6举例说明：
表6
炉料的计算程序实例
（一）
计算程序
举例
1．确定熔炼要求：
A．
合金牌号
B．
所需合金液重量
C．
所用炉料的成分
1．以熔炼ZL104合金80㎏为例（配料计算取技术要求的平均值）：
Si：
9%，Mg：
0.27%，Mn：
0.4%，Al：
90.33%，杂质Fe≤0.6%
Al-Mn合金：
Mn10%，Fe≤0.3；
镁锭：
Mg99.8%；
铝锭：
Al99.5%，Fe≤0.3%。
回炉料：
P=24㎏，占总量的30%，成分为：
Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe≤0.4%
2．确定元素的烧损量：
E
2．各元素的烧损量按表9中选取，必要时根据生产实际加以调整。
举例：
ESi:
1%，EMg:
20%，EMn:
0.8%，EAl:
1.5%
3．计算100㎏炉料各元素的需要量Q：
Q=a/（1-E）
3．100㎏炉料中，各元素的需要量Q：
QSi=9%×
100/（1-1%）=9.09㎏
QMn=0.4%×
100/（1-0.8%）=0.40㎏
QMg=0.27%×
100/（1-20%）=0.34㎏
QAl=90.33%×
100/（1-1.5%）=91.7㎏
4．根据熔制合金的实际含量W，计算各元素的需要量A=W/100×
Q
4．熔制80㎏合金实际所需元素量A：
ASi=80/100×
QSi=80/100×
9.09=7.27㎏
AMg=80/100×
QMg=80/100×
0.34=0.27㎏
AMn=80/100×
QMn=80/100×
0.4=0.32㎏
AAl=80/100×
QAl=80/100×
91.7=73.37㎏
5．计算回炉料中各种元素的含有量B
5．BSi=24×
9.2%=2.21㎏
BMg=24×
0.27%=0.07㎏
BMn=24×
0.4%=0.1㎏
BAl=24×
90.16%=21.64㎏
6．计算应加的新元素含量C：
C=A-B
6．CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06㎏
CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20㎏
CMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22㎏
CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.73㎏
7．中间合金量D：
D=C/F（F：
元素含量），带入的铝量：
MAl=D-C
7．相应于新加入的元素量所应补加的中间合金量：
D（Al-Mn）=CMn/10/100=0.22×
100/10=2.2㎏
带入的铝:
M（Al-Mn）=D-C=2.2-0.22=2.08㎏
8．应补加的纯铝GAl
8．GAl=AAl-[M（Al-Mn）+BAl]=73.37-（2.08+21.64）=49.65㎏
9．计算炉料总重W
9．W=GAl+（Al-Mn）+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.11㎏
10．核算杂质含量U（以铁为例）
10．U=GAl×
0.3%+D（Al-Mn）×
0.3%+P×
0.4%=49.65×
0.3%+2.2×
0.3%+24×
0.4%=0.25㎏
UFe=0.25/80×
100/100=0.3125%
1．4．3．2炉料配比系数法：
按表7举说明：
表7
炉料的计算程序实例
1．
确定熔炼要求：
A.合金牌号
B.所需合金液重量
C.所用炉料成分
1．以熔炼ZL104合金100㎏为例（配料计算取技术条件规定的平均值）：
8.5%，Mg：
0.26%，Mn：
90.84%
回炉料P=100×
50%=50㎏，按合金成分计算
2．确定元素的烧损量E
2．元素的烧损量按表9选取，必要时根据生产实际加以调整。
计算确定为：
ESi：
1%，EMg：
30%，EMn：
1%，EAl：
1.0%
3．计算100㎏炉料各元素的需要量A：
A=a/（1-E）
3．100㎏炉料中，各元素的需要量A：
ASi=8.5%×
100/（1-1%）=8.58㎏
AMn=0.4%×
100/（1-1%）=0.4㎏
AMg=0.26%×
100/（1-30%）=0.37㎏
AAl=90.84%×
100/（1-1.0%）=91.75㎏
4．计算回炉料中各元素的含有量B
4．BSi=50×
8.5%=4.25㎏
BMn=50×
0.4%=0.2㎏
BMg=50×
0.26%=0.13㎏
BAl=50×
90.84%=45.42㎏
5．应补加的新元素量C
5．CSi=ASi-BSi=8.58-4.25=4.33㎏
CMn=AMn-BMn=0.4-0.2=0.20㎏
CMg=AMg-BMg=0.37-0.13=0.24㎏
CAl=AAl-BAl=91.75-45.42=46.3㎏
6．中间合金加入量D及带入的铝M
6．D（Al-Mn）=CMn/10%=0.20/10%=2.0㎏
M=D（Al-Mn）-CMn=2.0-0.20=1.80㎏
7．应加的纯铝量G
7．G=CAl-M=46.3-1.8=44.5㎏
8．以加入NAl=100㎏铝锭为准，计算其它炉料的需要量N
8．NSi=CSi×
NAl/G=4.33×
100÷
44.5=9.7㎏
NMg=CMg×
NAl/G=0.24×
44.5=0.54㎏
N（Al-Mn）=CMn×
NAl÷
G=2.0×
44.5=4.5㎏
N回=P×
G=50×
44.5=112㎏
ZL107的计算程序与此相同，计算过程略。
ZL104和ZL107的配料系数列于下表：
表8
常用铝合金的炉料配制系数
合金
各种炉料的配制系数
工业硅
镁锭
AlTi5A
同牌号回炉料≤
备注
ZL107
8.122
9.29
170
9．4
10．9
5．12
178
Fe>
0．４%时
03
ZL104
9.74
0.774
4.584
168
04
105002
14.8
8.233
5.15
188
05
ZL111
11.3
1.63
4.01
3.15
6.36
184
上表中所列各种炉料必须符合QB004-2003《原材料技术条件及验收标准》的相应规定，否则，不能使用本表系数。
此外，实际配料时，应逐一填写配料原始记录，以便复查核实。
表9
铝合金熔炼时元素的烧损量
元素
烧损量（电炉熔炼）
Al
1.0～1.5
Na
2～3
Si
0.5～1
Mn
Cu
Sn
Mg
2～3若纯金属加入可达到15～30%
Fe
Zn
1～3若以纯金属加入则烧损可达10～15
Be
Ni
Ti
1～2
1．4．4炉料加入先后原则：
1．4．4．1当用铝锭和中间合金熔化时，首先装入铝锭，然后加入中间合金；
1．4．4．2当用预制合金锭进行熔炼时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金；
1．4．4．3当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先加入炉料中最多的那一部分；
1．4．4．4当熔炉容量足以同时装入几种炉料时，则应首先装入熔点相近的成分；
1．4．4．5容易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最后加入；
1．4．4．6在连续熔化时坩埚内应剩余一部分铝液以加速下一炉的熔化；
1．4．4．7采用覆盖剂时，应在炉料开始熔化时就加入熔剂。
1．4．5炉料全部熔化后，进行搅拌使成分均匀，然后调温到除气工艺所需的温度。
1．5合金的除气或精炼处理
1．5．1除气剂准备：
1．5．1．1使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼（Ф66×
40，比重1.8g/cm3）,每块重约200g,存放干燥器内备用。
1．5．1．2使用六氯乙烷加载体时，载体材料（氟硅酸钠或二氧化钛）应进行脱水处理；
氟硅酸钠于200～250℃烘烤12～24小时，二氧化钛于300～400℃烘烤3～4小时，然后按表10中的比例混合后压成圆饼放在干燥箱内备用。
1．5．2除气处理：
用钟罩将除气剂压入距坩埚底100mm，沿坩埚直径1/3处（距坩埚壁）的圆周匀速移动，为不使铝液大量喷溅，除气剂可分2～3次加入。
除气结束后静置、除渣。
1．5．3除气效果检验：
分炉前和炉后检验
1．5．3．1炉前检验：
用勺取约半勺合金液，用干净铁片刮去表面氧化物和渣，露出镜面样液面，冷却后如有气泡析出，则除气效果差，反之则效果好。
1．5．3．2炉后检验，试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。
1．5．4除气剂的工艺参数见表10：
表中规定的精炼剂用量仅作为计算每炉使用量的依据，不作为工艺参数控制。
当出现操作不当造成额外损耗、炉料含杂质（如渣、泥砂等）过多等原因，导致炉前检验除气效果差时，应考虑增加使用量，直到炉前检验合格为止。
精炼温度（精炼处理时铝液的温度）的选择也应根据条件（如环境、设备因素等）的变化作随机调整，以最终炉前检验的效果来验证，应作为工艺参数控制并予以记录。
表10
常用精炼（除气）工艺参数
精炼剂
精炼剂用量
≥（%）
精炼温度
（℃）
六氯乙烷
ZL101
0.5～0.7
700～730
ZL102
0.3～0.5
690～720
700～740a
ZL105
ZL401
0.5～0.8
六氯乙烷75%
氟硅酸钠25%
六氯乙烷50%
氟硅酸钠50%
0.4～0.6
六氯乙烷65%
二氧化钛35%
Al-Cu
系合金
光卤石60%
氟化钙40%
Al-Mｇ系合金
2～4
660～680
含Be、Ti的合金
光卤石或
钡熔剂55
不含Be、Ti的合金
a
AWJ-3
成品精炼剂
b700～740
除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。
当采用其它精炼剂时，应按其产品使用说明书要求进行验证合格，出具操作工艺后，方可使用。
1．6合金的变质和孕育处理：
1．6．1变质处理是为了细化铝硅合金中的共晶硅，孕育处理是为了细化铝合金中的初生相。
1．6．2常用钠盐变质剂按表11的成分要求混合均匀，装入料盘摊平，厚度不超过50㎜，于300～400℃烘烤3～5小时，然后破碎。
30～40目过筛，放入干燥器内备用。
1．6．3变质剂的准备、用量、处理时间等作为操作处理时的参考，以最终炉前检验的效果来合理选择，不作为工艺参数控制和记录，精炼剂的处理温度和效果应予以验证和记录。
表11
常用变质剂使用工艺参数
钠基
钛、硼、锆
稀土
三元变质剂
四元变质剂
变质孕育剂
金属
成分（%）
氟化钠25
氯化钠63
氯化钾12
氟化钠30
氯化钠50
氯化钾10
冰晶石10
氟锆酸钾
氟硼酸钾
钛
铝稀土
中间合金
用量（%）
≥1．5～2
≥2～3
0．5
0．6
0.15～0.2
0.2～0.4
预热
温度
≥100～300℃
200±
10℃
350～450℃
时间
≥3h
2～4h
处理温度
700～740℃b
700～750℃b
730～750℃
720～740℃
处理时间
液面停留
≥10～15min
≥2～3min
压入合金
≥3～5min
≥5～8min
处理方法
将预热后的变质剂均匀撒在合金液面上，覆盖10～15分钟，打碎硬壳，使气体排除并将变质剂压入合金液中至100～150㎜深，连续操作3～5分钟后打渣。
钛以合金形式加入，氟锆酸钾、氟硼酸钾在除气后均匀撒在合金液上，覆盖2～3分钟后压入静置5～8分钟后打渣。
于浇注前30分钟加入合金搅拌均匀。
1．6．3合金经变质后,调整到浇注温度进行浇注。
1．7采用其它变质剂时，应按其使用说明书要求进行验证合格后方可使用。
1．8常用铝合金熔炼工艺举例如下表：
表12
常用铝合金熔炼工艺举例
牌号
熔炼工艺要点
装料顺序：
回炉料、铝锭、铝锰合金、硅，熔化后搅拌均匀，680～700℃时将镁压入合金液。
浇注温度：
700~740℃
回炉料、铝锭、铝铜合金、硅，熔化后搅拌。
690~740℃
回炉料、铝锭、铝铜、铝钛、铝锰合金、硅，熔化后搅拌，镁在除气精炼后680～700℃时加入。
690~720℃，金属型铸造，可不进行变质处理
铝锭、铝铜、铝锰合金、回炉料、硅，熔化后搅拌，使成分均匀
2
铝合金的浇注
2．1浇注前的准备工作：
2．1．1工具的准备：
所有工具应经过清理、预热、涂料，使用前应再次预热。
2．1．2检查开模机构各部分是否完好，各运动部分应加油润滑。
如导轨、导杆、螺杆、螺母、轴承等。
保证开型、合型灵活。
2．1．3金属型的预热：
金属型预热前应仔细清除原来的涂料，去除部位为型腔、铁芯和分型面。
浇冒口和冒口颈可不去除。
2．1．3．1预热时要不断移动喷枪，使型腔受热均匀。
严禁将喷枪搁置不动，使局部严重过热。
2．1．3．2需要温度高的地方，如冒口部位，要多加热，使该部分温度高于型腔温度。
2．1．3．3必要时，要预热金属型的背面，使金属型变形小。
2．1．4金属型的涂料：
2．1．4．1涂料成分配比：
根据金属型的特点，按表13选取涂料：
表13
金属型涂料成分配比
成分及配比（重量百分比）%
适用范围
石墨粉
石棉粉
T05
涂料五号
9～11
6～8
中小型及表面要求光滑的铸件。
T06
涂料六号
15
3
大型或厚壁铸件。
T07
涂料七号
22
4
斜度小的型芯和厚壁铸件。
T08
涂料八号
10～12
浇冒口系统用。
2．1．4．2涂料的配制：
涂料中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100～140目过筛（经检合格，未成团的组元可直接用于配制），然后混合均匀。
配好的涂料停放时间一般不超过8小时。
2．1．4．3涂料操作：
1）涂料可以用喷刷，要求均匀、表面光洁；
2）为利于补缩，远离冒口的部位涂薄些，而靠近冒口处涂厚些。
必要时在产生缩孔的部位将涂料去除掉；
3）冒口用涂膏刮上一层2～3㎜厚的涂料，以提高冒口的补缩能力。
2．1．5除去分型面及各配合面的涂料。
2．1．6对大金属型，在涂料后还需再次预热。
2．1．7下好泥芯，吹净型腔，并合严金属型。
2．2浇注操作：
2．2．1金属型合严后，应尽快浇注，避免其降温。
2．2．2浇包自坩埚中舀取金属液时，先用包底拨开液面上的氧化皮或熔剂层，缓慢地用包口舀取合金液。
在浇包接近金属型浇口时，应用热铁片或干木块将包嘴处的氧化皮或渣拨开，让干净的金属液进入浇口杯。
2．2．3浇注温度的高低，要根据具体情况来决定，总的原则是保证铸件成型的前提下，浇注温度越低越好。
常用铝合金浇注温度见表12。
2．2．4浇注时，开始瞬间应略慢，防止金属液溢出浇口杯和严重冲击型腔，紧接着应加快浇注速度，使浇口杯充满，做到平稳而不中断液流。
2．2．5浇注快慢尚须视不同金属型而变化，操作者应积累经验，以便做到不冷隔、排气顺畅及不冲坏型芯。
2．2．6浇包中的合金液应正好为铸件所需用量，如有剩余，应浇入锭模中，禁止将剩余金属液返回坩埚中。
2．2．7浇注完毕，根据不同铸件，即时开模，做到不因开模过早损坏铸件，也不因过迟而产生脱模困难。
2．2．8取出铸件后，观察铸件是否合格，若有缺陷，应采取措施解决，直至合格为止。
2．3浇注安全：
2．3．1工作场地应平坦、整洁，道路畅通，场地上不得有积水，车间应有良好的通风措施。
2．3．2搬运金属型、浇注和取出铸件都应细心操作，防止碰伤和烫伤。
2．3．3浇包中铝液不宜太满。
2．3．4金属液溢出型外时，应放干砂，以防爆炸伤人。
3
相
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