鑄造鋁合金熔煉、澆注操作規(guī)程

1 鋁合金的熔化11 坩堝、錠模及熔煉工具的準備111 石墨坩堝的準備：1111 根據(jù)熔化量的多少選用容量適當?shù)嫩釄澹?112 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；1113 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 250300。112 鐵質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。113 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。114 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700800，保溫 24 小時，以除去坩堝吸附的水分及其它化學物質。115 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。116 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。1161 涂料成分可按表 1 中的規(guī)定：表 1 坩堝和工具用涂料成分配比（重量百分比）%代號 名稱氧化鋅 滑石粉 水玻璃 水T03 涂料三號 2530 / 35T04 涂料四號 / 2030 6余量1162 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 100140目過篩，然后混合均勻。使用時，先將水玻璃倒入 80100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。1163 將坩堝、錠模、熔煉工具預熱到 180250，涂以防腐涂料。117 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 耐火材料成分配比成分（重量百分比）%耐火熟粘土 石英砂 耐火土 水45 35 20 適量（另加）12 原材料121 配制鋁合金所用的金屬材料應符合 QB004原材料技術條件及驗收標準 >標準中的規(guī)定。122 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。13 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)名稱 代號 成分/% 原材料 塊度/ 加入溫度/ 澆注溫度/鋁銅 AlCu50 含 Cu：4852 電解銅 100×100 850950 700750鋁錳 AlMn10 含 Mn：911 金屬錳 1015 9001000 850900表 4 常用中間合金的配料系數(shù)各爐料的配制系數(shù)序號 合金代號鋁錠 錳 銅01 AlCu50 100 / 10002 AlMn10 100 11.11 /131 鋁銅中間合金熔煉工藝：1311 將配制好的爐料充分預熱；1312 將 1015%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；1313 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 0.50.8%）進行除氣精煉處理，扒渣后澆錠（錠厚25mm）。132 鋁錳中間合金熔煉工藝：1321 將配制好的爐料充分預熱；1322 在石墨坩堝內(nèi)將 75%左右的鋁錠熔化，并過熱到 9001000；1323 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；1324 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 0.50.8%）除氣精煉處理后靜置 510 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）。14 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。141 裝料前必須去除爐料表面上的銹跡、泥砂等污物。142 回爐料分為三級：表 5 回爐料的分級、應用及最大回用量級別 分類 熔煉前的預加工 用途 回用量一級 不是因化學成分報廢的鑄件，金屬型鑄件的澆冒口，砂型鑄件的冒口。 清除油污、泥沙、雜質及其它附屬物 可直接用作所有類別工作合金的回爐料 80%二級 砂型鑄件的澆道，坩堝底部的剩料，因化學成分報廢的鑄件。 除去夾砂、雜物，可考慮噴砂處理，并補加所需元素。 可直接用做、類鑄件的合金的回爐料 70%三級 濺屑、鑄件飛邊和碎小的廢料 分離處理，除去雜物及泥沙 用于無氣密性要求，或化學成分范圍較寬的合金 30%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。143 爐料計算：1431 元素含量計算法，按表 6 舉例說明：表 6 爐料的計算程序實例（一）計算程序 舉例1確定熔煉要求：A 合金牌號B 所需合金液重量C 所用爐料的成分1以熔煉 ZL104 合金 80為例（配料計算取技術要求的平均值）：Si：9%，Mg：0.27%，Mn：0.4%，Al：90.33%，雜質 Fe0.6%Al-Mn 合金：Mn10%，F(xiàn)e0.3；鎂錠：Mg99.8%；鋁錠：Al99.5%，F(xiàn)e0.3%?；貭t料：P=24，占總量的 30%，成分為：Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe0.4%2確定元素的燒損量：E 2各元素的燒損量按表 9 中選取，必要時根據(jù)生產(chǎn)實際加以調(diào)整。舉例：ESi:1%，EMg:20%，EMn:0.8%，EAl:1.5%3計算 100爐料各元素的需要量 Q：Q=a/（1-E）3100爐料中，各元素的需要量 Q：QSi=9%×100/(1-1%)=9.09 QMn=0.4%×100/(1-0.8%)=0.40QMg=0.27%×100/(1-20%)=0.34 QAl=90.33%×100/(1-1.5%)=91.74根據(jù)熔制合金的實際含量 W，計算各元素的需要量A=W/100×Q4熔制 80合金實際所需元素量 A：ASi=80/100×QSi=80/100×9.09=7.27AMg=80/100×QMg=80/100×0.34=0.27AMn=80/100×QMn=80/100×0.4=0.32AAl=80/100×QAl=80/100×91.7=73.375計算回爐料中各種元素的含有量 B5BSi=24×9.2%=2.21BMg=24×0.27%=0.07BMn=24×0.4%=0.1BAl=24×90.16%=21.646計算應加的新元素含量C：C=A-B6CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06 CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20CMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22 CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.737中間合金量D：D=C/F（F：元素含量），帶入的鋁量：MAl=D-C7相應于新加入的元素量所應補加的中間合金量：D(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22×100/10=2.2帶入的鋁:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.088應補加的純鋁 GAl 8GAl=AAl-M(Al-Mn)+BAl=73.37-(2.08+21.64)=49.659計算爐料總重 W 9W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.1110核算雜質含量 U（以鐵為例）10U=GAl×0.3%+D(Al-Mn)×0.3%+P×0.4%=49.65×0.3%+2.2×0.3%+24×0.4%=0.25UFe=0.25/80×100/100=0.3125%1432 爐料配比系數(shù)法：按表 7 舉說明： 表 7 爐料的計算程序實例計算程序 舉例1 確定熔煉要求：A.合金牌號B.所需合金液重量C.所用爐料成分1以熔煉 ZL104 合金 100為例（配料計算取技術條件規(guī)定的平均值）：Si：8.5%，Mg：0.26%，Mn：0.4%，Al：90.84%回爐料 P=100×50%=50，按合金成分計算2確定元素的燒損量 E 2元素的燒損量按表 9 選取，必要時根據(jù)生產(chǎn)實際加以調(diào)整。計算確定為：ESi：1%，EMg：30%，EMn：1%，EAl：1.0%3計算 100爐料各元素的需要量 A：A=a/（1-E）3100爐料中，各元素的需要量 A：ASi=8.5%×100/(1-1%)=8.58 AMn=0.4%×100/(1-1%)=0.4AMg=0.26%×100/(1-30%)=0.37 AAl=90.84%×100/(1-1.0%)=91.754計算回爐料中各元素的含有量 B4BSi=50×8.5%=4.25 BMn=50×0.4%=0.2BMg=50×0.26%=0.13 BAl=50×90.84%=45.425應補加的新元素量 C 5CSi=ASi-BSi=8.58-4.25=4.33 CMn=AMn-BMn=0.4-0.2=0.20CMg=AMg-BMg=0.37-0.13=0.24 CAl=AAl-BAl=91.75-45.42=46.36中間合金加入量 D 及帶入的鋁 M6D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.807應加的純鋁量 G 7G=CAl-M=46.3-1.8=44.58以加入 NAl=100鋁錠為準，計算其它爐料的需要量 N8NSi=CSi×NAl/G=4.33×100÷44.5=9.7NMg=CMg×NAl/G=0.24×100÷44.5=0.54N(Al-Mn)=CMn×NAl÷G=2.0×100÷44.5=4.5N 回=P×NAl÷G=50×100÷44.5=112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)各種爐料的配制系數(shù)序號 合金代號鋁錠 工業(yè)硅 鎂錠 AlCu50 AlMn10 AlTi5A 同牌號回 爐料 備注01 ZL107 100 8.122 / 9.29 / / 170 02 ZL107 100 94 / 109 512 / 178 Fe>0%時03 ZL104 100 9.74 0.774 / 4.584 / 168 04 105002 100 14.8 / 8.233 5.15 / 188 05 ZL111 100 11.3 1.63 4.01 3.15 6.36 184 注：上表中所列各種爐料必須符合 QB004-2003原材料技術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元素 燒損量（電爐熔煉） 元素 燒損量（電爐熔煉）Al 1.01.5 Na 23Si 0.51 Mn 0.51Cu 0.51 Sn 0.51Mg 23 若純金屬加入可達到 1530% Fe 0.51Zn 13 若以純金屬加入則燒損可達 1015 Be 0.51Ni 0.51 Ti 12144 爐料加入先后原則：1441 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；1442 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；1443 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；1444 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；1445 容易燒損和低熔點的爐料，如鎂和鋅，應在最后加入；1446 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；1447 采用覆蓋劑時，應在爐料開始熔化時就加入熔劑。145 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。15 合金的除氣或精煉處理151 除氣劑準備：1511 使用六氯乙烷時，應將其壓成圓餅（66×40，比重 1.8g/cm3）,每塊重約200g,存放干燥器內(nèi)備用。1512 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 200250烘烤 1224 小時，二氧化鈦于 300400烘烤 34 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。152 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 23 次加入。除氣結束后靜置、除渣。153 除氣效果檢驗：分爐前和爐后檢驗1531 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。1532 爐后檢驗，試樣經(jīng)腐蝕后看到針孔的大小和多少。154 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（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)精煉劑 合金代號 精煉劑用量 （%） 精煉溫度 （） 備注ZL101 0.50.7 700730ZL102 0.30.5 690720ZL104 0.50.7 700740aZL105 0.50.7 700730六氯乙烷ZL401 0.50.8 700730ZL101 0.50.8 700730六氯乙烷 75%氟硅酸鈉 25% ZL105 0.30.5 700730 ZL104 0.50.7 690720六氯乙烷 50%氟硅酸鈉 50% ZL105 0.40.6 700730 六氯乙烷 65%二氧化鈦 35%Al-Cu系合金 0.50.7 700730 光鹵石 60%氟化鈣 40% Al-M系合金 24 660680 含 Be、Ti 的合金光鹵石或鋇熔劑 55 Al-M系合金 12 660680不含 Be、Ti 的合金ZL104 0.50.8 690720 ZL107 0.50.8 b700740 ZL111 0.50.8 700730 aAWJ-3成品精煉劑 105002 0.50.8 b700740 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。16 合金的變質和孕育處理：161 變質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。162 常用鈉鹽變質劑按表 11 的成分要求混合均勻，裝入料盤攤平，厚度不超過 50，于 300400烘烤 35 小時，然后破碎。3040 目過篩，放入干燥器內(nèi)備用。163 變質劑的準備、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 常用變質劑使用工藝參數(shù)序號 01 02 03 04鈉基 鈦、硼、鋯 稀土名稱三元變質劑 四元變質劑 變質孕育劑 金屬成分（%） 氟化鈉 25 氯化鈉 63 氯化鉀 12 氟化鈉 30 氯化鈉 50 氯化鉀 10 冰晶石 10 氟鋯酸 鉀 氟硼酸 鉀 鈦 鋁稀土中間合金用量（%） 152 23 05 06 0.150.2 0.20.4溫度 100300 200±10 350450預熱時間 3h 24h處理溫度 700740b 700750b 730750 720740液面停留 1015min 23min /處理時間 壓入合金 35min 58min /處理方法將預熱后的變質劑均勻撒在合金液面上，覆蓋 1015 分鐘，打碎硬殼，使氣體排除并將變質劑壓入合金液中至100150深，連續(xù)操作 35 分鐘后打渣。鈦以合金形式加入，氟鋯酸鉀、氟硼酸鉀在除氣后均勻撒在合金液上，覆蓋 23 分鐘后壓入靜置58 分鐘后打渣。于澆注前 30 分鐘加入合金攪拌均勻。163 合金經(jīng)變質后,調(diào)整到澆注溫度進行澆注。17 采用其它變質劑時，應按其使用說明書要求進行驗證合格后方可使用。18 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合金牌號 熔煉工藝要點 備注ZL104裝料順序：回爐料、鋁錠、鋁錳合金、硅，熔化后攪拌均勻，680700時將鎂壓入合金液。 澆注溫度：700740ZL107 裝料順序：回爐料、鋁錠、鋁銅合金、硅，熔化后攪拌。 澆注溫度：690740ZL111裝料順序：回爐料、鋁錠、鋁銅、鋁鈦、鋁錳合金、硅，熔化后攪拌，鎂在除氣精煉后 680700時加入。澆注溫度：690720，金屬型鑄造，可不進行變質處理105002裝料順序：鋁錠、鋁銅、鋁錳合金、回爐料、硅，熔化后攪拌，使成分均勻 澆注溫度：6907402 鋁合金的澆注21 澆注前的準備工作：211 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。212 檢查開模機構各部分是否完好，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。213 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。2131 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。2132 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。2133 必要時，要預熱金屬型的背面，使金屬型變形小。214 金屬型的涂料：2141 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成分及配比（重量百分比）%代號 名稱氧化鋅 滑石粉 石墨粉 石棉粉 水玻璃 水適用范圍T05 涂料五號 911 / / / 68中小型及表面要求光滑的鑄件。T06 涂料六號 / 15 3 / 6 大型或厚壁鑄件。T07 涂料七號 / / 22 / 4 斜度小的型芯和厚壁鑄件。T08 涂料八號 1012 / / 1012 1012余量澆冒口系統(tǒng)用。2142 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 100140 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 80100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。2143 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 23厚的涂料，以提高冒口的補縮能力。215 除去分型面及各配合面的涂料。216 對大金屬型，在涂料后還需再次預熱。217 下好泥芯，吹凈型腔，并合嚴金屬型。22 澆注操作：221 金屬型合嚴后，應盡快澆注，避免其降溫。222 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。223 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。224 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。225 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。226 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。227 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。228 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。23 澆注安全：231 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。232 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。233 澆包中鋁液不宜太滿。234 金屬液溢出型外時，應放干砂，以防爆炸傷人。3 相關文件31 QB004-2003原材料技術條件及驗收標準4 相關記錄41 爐料配制原始記錄表2010-002-0142 熔煉、澆注原始記錄表2010-002-021 鋁合金的熔化11 坩堝、錠模及熔煉工具的準備111 石墨坩堝的準備：1111 根據(jù)熔化量的多少選用容量適當?shù)嫩釄澹?112 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；1113 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 250300。112 鐵質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。113 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。114 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 700800，保溫 24 小時，以除去坩堝吸附的水分及其它化學物質。115 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。116 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。1161 涂料成分可按表 1 中的規(guī)定：表 1 坩堝和工具用涂料成分配比（重量百分比）%代號 名稱氧化鋅 滑石粉 水玻璃 水T03 涂料三號 2530 / 35T04 涂料四號 / 2030 6余量1162 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100140 目過篩，然后混合均勻。使用時，先將水玻璃倒入 80100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。1163 將坩堝、錠模、熔煉工具預熱到 180250，涂以防腐涂料。117 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 耐火材料成分配比成分（重量百分比）%耐火熟粘土 石英砂 耐火土 水45 35 20 適量（另加）12 原材料121 配制鋁合金所用的金屬材料應符合 QB004原材料技術條件及驗收標準 >標準中的規(guī)定。122 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。13 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)名稱 代號 成分/% 原材料 塊度/ 加入溫度/ 澆注溫度/鋁銅 AlCu50 含 Cu：4852 電解銅 100×100 850950 700750鋁錳 AlMn10 含 Mn：911 金屬錳 1015 9001000 850900表 4 常用中間合金的配料系數(shù)各爐料的配制系數(shù)序號 合金代號鋁錠 錳 銅01 AlCu50 100 / 10002 AlMn10 100 11.11 /131 鋁銅中間合金熔煉工藝：1311 將配制好的爐料充分預熱；1312 將 1015%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；1313 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 0.50.8%）進行除氣精煉處理，扒渣后澆錠（錠厚25mm）。132 鋁錳中間合金熔煉工藝：1321 將配制好的爐料充分預熱；1322 在石墨坩堝內(nèi)將 75%左右的鋁錠熔化，并過熱到 9001000；1323 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；1324 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 0.50.8%）除氣精煉處理后靜置 510 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）。14 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。141 裝料前必須去除爐料表面上的銹跡、泥砂等污物。142 回爐料分為三級：表 5 回爐料的分級、應用及最大回用量級別 分類熔煉前的預加工用途回用量一級不是因化學成分報廢的鑄件，金屬型鑄件的澆冒口，砂型鑄件的冒口。清除油污、泥沙、雜質及其它附屬物可直接用作所有類別工作合金的回爐料 80%二級砂型鑄件的澆道，坩堝底部的剩料，因化學成分報除去夾砂、雜物，可考慮噴砂處理，并補加所需元素。可直接用做、類鑄件的合金的回爐料 70%廢的鑄件。三級濺屑、鑄件飛邊和碎小的廢料分離處理，除去雜物及泥沙用于無氣密性要求，或化學成分范圍較寬的合金 30%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。143 爐料計算：1431 元素含量計算法，按表 6 舉例說明：表 6 爐料的計算程序實例（一）計算程序 舉例1確定熔煉要求：A 合金牌號B 所需合金液重量C 所用爐料的成分1以熔煉 ZL104 合金 80為例（配料計算取技術要求的平均值）：Si：9%，Mg：0.27%，Mn：0.4%，Al：90.33%，雜質 Fe0.6%Al-Mn 合金：Mn10%，F(xiàn)e0.3；鎂錠：Mg99.8%；鋁錠：Al99.5%，F(xiàn)e0.3%?；貭t料：P=24，占總量的 30%，成分為：Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe0.4%2確定元素的燒損量：E 2各元素的燒損量按表 9 中選取，必要時根據(jù)生產(chǎn)實際加以調(diào)整。舉例：ESi:1%，EMg:20%，EMn:0.8%，EAl:1.5%3計算 100爐料各元素的需要量 Q：Q=a/（1-E）3100爐料中，各元素的需要量 Q：QSi=9%×100/(1-1%)=9.09 QMn=0.4%×100/(1-0.8%)=0.40QMg=0.27%×100/(1-20%)=0.34 QAl=90.33%×100/(1-1.5%)=91.74根據(jù)熔制合金的實際含量 W，計算各元素的需要量A=W/100×Q4熔制 80合金實際所需元素量 A：ASi=80/100×QSi=80/100×9.09=7.27AMg=80/100×QMg=80/100×0.34=0.27AMn=80/100×QMn=80/100×0.4=0.32AAl=80/100×QAl=80/100×91.7=73.375計算回爐料中各種元素的含有量 B5BSi=24×9.2%=2.21BMg=24×0.27%=0.07BMn=24×0.4%=0.1BAl=24×90.16%=21.646計算應加的新元素含量C：C=A-B6CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06 CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20CMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22 CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.737中間合金量D：D=C/F（F：元素含量），帶入的鋁量：MAl=D-C7相應于新加入的元素量所應補加的中間合金量：D(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22×100/10=2.2帶入的鋁:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.088應補加的純鋁 GAl 8GAl=AAl-M(Al-Mn)+BAl=73.37-(2.08+21.64)=49.659計算爐料總重 W 9W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.1110核算雜質含量 U（以鐵為例）10U=GAl×0.3%+D(Al-Mn)×0.3%+P×0.4%=49.65×0.3%+2.2×0.3%+24×0.4%=0.25UFe=0.25/80×100/100=0.3125%1432 爐料配比系數(shù)法：按表 7 舉說明：表 7 爐料的計算程序實例計算程序 舉例1 確定熔煉要求：A.合金牌號B.所需合金液重量C.所用爐料成分1以熔煉 ZL104 合金 100為例（配料計算取技術條件規(guī)定的平均值）：Si：8.5%，Mg：0.26%，Mn：0.4%，Al：90.84%回爐料 P=100×50%=50，按合金成分計算2確定元素的燒損量 E 2元素的燒損量按表 9 選取，必要時根據(jù)生產(chǎn)實際加以調(diào)整。計算確定為：ESi：1%，EMg：30%，EMn：1%，EAl：1.0%3計算 100爐料各元素的需要量 A：A=a/（1-E）3100爐料中，各元素的需要量 A：ASi=8.5%×100/(1-1%)=8.58 AMn=0.4%×100/(1-1%)=0.4AMg=0.26%×100/(1-30%)=0.37 AAl=90.84%×100/(1-1.0%)=91.754計算回爐料中各元素的含有量 B4BSi=50×8.5%=4.25 BMn=50×0.4%=0.2BMg=50×0.26%=0.13 BAl=50×90.84%=45.425應補加的新元素量 C 5CSi=ASi-BSi=8.58-4.25=4.33 CMn=AMn-BMn=0.4-0.2=0.20CMg=AMg-BMg=0.37-0.13=0.24 CAl=AAl-BAl=91.75-45.42=46.36中間合金加入量 D 及帶入的鋁 M6D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.807應加的純鋁量 G 7G=CAl-M=46.3-1.8=44.58以加入 NAl=100鋁錠為準，計算其它爐料的需要量 N8NSi=CSi×NAl/G=4.33×100÷44.5=9.7NMg=CMg×NAl/G=0.24×100÷44.5=0.54N(Al-Mn)=CMn×NAl÷G=2.0×100÷44.5=4.5N 回=P×NAl÷G=50×100÷44.5=112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)各種爐料的配制系數(shù)序號 合金代號鋁錠 工業(yè)硅 鎂錠 AlCu50 AlMn10 AlTi5A 同牌號回爐 料 備注01 ZL107 100 8.122 / 9.29 / / 170 02 ZL107 100 94 / 109 512 / 178 Fe>0%時03 ZL104 100 9.74 0.774 / 4.584 / 168 04 105002 100 14.8 / 8.233 5.15 / 188 05 ZL111 100 11.3 1.63 4.01 3.15 6.36 184 注：上表中所列各種爐料必須符合 QB004-2003原材料技術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元素 燒損量（電爐熔煉） 元素 燒損量（電爐熔煉）Al 1.01.5 Na 23Si 0.51 Mn 0.51Cu 0.51 Sn 0.51Mg 23 若純金屬加入可達到 1530% Fe 0.51Zn 13 若以純金屬加入則燒損可達 1015 Be 0.51Ni 0.51 Ti 12144 爐料加入先后原則：1441 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；1442 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；1443 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；1444 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；1445 容易燒損和低熔點的爐料，如鎂和鋅，應在最后加入；1446 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；1447 采用覆蓋劑時，應在爐料開始熔化時就加入熔劑。145 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。15 合金的除氣或精煉處理151 除氣劑準備：1511 使用六氯乙烷時，應將其壓成圓餅（66×40，比重 1.8g/cm3）,每塊重約 200g,存放干燥器內(nèi)備用。1512 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 200250烘烤 1224 小時，二氧化鈦于 300400烘烤34 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。152 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 23 次加入。除氣結束后靜置、除渣。153 除氣效果檢驗：分爐前和爐后檢驗1531 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。1532 爐后檢驗，試樣經(jīng)腐蝕后看到針孔的大小和多少。154 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（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)精煉劑 合金代號 精煉劑用量 （%） 精煉溫度 （） 備注ZL101 0.50.7 700730ZL102 0.30.5 690720ZL104 0.50.7 700740aZL105 0.50.7 700730六氯乙烷ZL401 0.50.8 700730ZL101 0.50.8 700730六氯乙烷 75%氟硅酸鈉 25% ZL105 0.30.5 700730 ZL104 0.50.7 690720六氯乙烷 50%氟硅酸鈉 50% ZL105 0.40.6 700730 六氯乙烷 65%二氧化鈦 35%Al-Cu系合金 0.50.7 700730 光鹵石 60%氟化鈣 40% Al-M系合金 24 660680 含 Be、Ti 的合金光鹵石或鋇熔劑 55 Al-M系合金 12 660680不含 Be、Ti 的合金ZL104 0.50.8 690720 ZL107 0.50.8 b700740 ZL111 0.50.8 700730 aAWJ-3成品精煉劑 105002 0.50.8 b700740 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。16 合金的變質和孕育處理：161 變質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。162 常用鈉鹽變質劑按表 11 的成分要求混合均勻，裝入料盤攤平，厚度不超過 50，于 300400烘烤 35 小時，然后破碎。3040 目過篩，放入干燥器內(nèi)備用。163 變質劑的準備、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 常用變質劑使用工藝參數(shù)序號 01 02 03 04鈉基 鈦、硼、鋯 稀土名稱三元變質劑 四元變質劑 變質孕育劑 金屬成分（%） 氟化鈉 25 氯化鈉 63 氯化鉀 12 氟化鈉 30 氯化鈉 50 氯化鉀 10 冰晶石 10 氟鋯酸 鉀 氟硼酸 鉀 鈦 鋁稀土中間合金用量（%） 152 23 05 06 0.150.2 0.20.4溫度 100300 200±10 350450預熱時間 3h 24h處理溫度 700740b 700750b 730750 720740液面停留 1015min 23min /處理時間 壓入合金 35min 58min /處理方法將預熱后的變質劑均勻撒在合金液面上，覆蓋 1015 分鐘，打碎硬殼，使氣體排除并將變質劑壓入合金液中至100150深，連續(xù)操作 35 分鐘后打渣。鈦以合金形式加入，氟鋯酸鉀、氟硼酸鉀在除氣后均勻撒在合金液上，覆蓋 23 分鐘后壓入靜置 58 分鐘后打渣。于澆注前 30 分鐘加入合金攪拌均勻。163 合金經(jīng)變質后,調(diào)整到澆注溫度進行澆注。17 采用其它變質劑時，應按其使用說明書要求進行驗證合格后方可使用。18 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合金牌號 熔煉工藝要點 備注ZL104裝料順序：回爐料、鋁錠、鋁錳合金、硅，熔化后攪拌均勻，680700時將鎂壓入合金液。 澆注溫度：700740ZL107 裝料順序：回爐料、鋁錠、鋁銅合金、硅，熔化后攪拌。 澆注溫度：690740ZL111裝料順序：回爐料、鋁錠、鋁銅、鋁鈦、鋁錳合金、硅，熔化后攪拌，鎂在除氣精煉后 680700時加入。澆注溫度：690720，金屬型鑄造，可不進行變質處理105002裝料順序：鋁錠、鋁銅、鋁錳合金、回爐料、硅，熔化后攪拌，使成分均勻 澆注溫度：6907402 鋁合金的澆注21 澆注前的準備工作：211 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。212 檢查開模機構各部分是否完好，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。213 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。2131 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。2132 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。2133 必要時，要預熱金屬型的背面，使金屬型變形小。214 金屬型的涂料：2141 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成分及配比（重量百分比）%代號 名稱氧化鋅 滑石粉 石墨粉 石棉粉 水玻璃 水適用范圍T05 涂料五號 911 / / / 68中小型及表面要求光滑的鑄件。T06 涂料六號 / 15 3 / 6 大型或厚壁鑄件。T07 涂料七號 / / 22 / 4 斜度小的型芯和厚壁鑄件。T08 涂料八號 1012 / / 1012 1012余量澆冒口系統(tǒng)用。2142 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100140 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 80100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。2143 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 23厚的涂料，以提高冒口的補縮能力。215 除去分型面及各配合面的涂料。216 對大金屬型，在涂料后還需再次預熱。217 下好泥芯，吹凈型腔，并合嚴金屬型。22 澆注操作：221 金屬型合嚴后，應盡快澆注，避免其降溫。222 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。223 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。224 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。225 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。226 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。227 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。228 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。23 澆注安全：231 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。232 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。233 澆包中鋁液不宜太滿。234 金屬液溢出型外時，應放干砂，以防爆炸傷人。3 相關文件31 QB004-2003原材料技術條件及驗收標準4 相關記錄41 爐料配制原始記錄表2010-002-0142 熔煉、澆注原始記錄表2010-002-02