鋅合金熔煉
一、熔煉過程的物理、化學(xué)現(xiàn)象
合金熔煉是壓鑄過程的一個重要環(huán)節(jié),熔煉過程不僅是為了獲得熔融的金屬液,更重要的是得到化學(xué)成分符合規(guī)定,能使壓鑄件得到良好的結(jié)晶組織以及氣體、夾雜物都很小的金屬液。
在熔煉過程中,金屬與氣體的相互作用和金屬液與坩堝的相互作用使組分發(fā)生變化,產(chǎn)生夾雜物和吸氣。所以制訂正確的熔化工藝規(guī)程,并嚴(yán)格執(zhí)行,是獲得高質(zhì)量鑄件的重要保證。
1. 金屬與氣體的相互作用
在熔煉過程中,遇到的氣體有氫(H2)、氧(O2)、水汽(H2O)、氮(N2)、CO2、CO等,這些氣體或是溶于金屬液中,或是與其發(fā)生化學(xué)作用。
2. 氣體的來源
氣體可以從爐氣、爐襯、原材料、熔劑、工具等途徑進入合金液中。
3. 金屬與坩堝的相互作用
當(dāng)熔煉溫度過高時,鐵質(zhì)坩堝與鋅液反應(yīng)加快,坩堝表面發(fā)生鐵的氧化反應(yīng)生成Fe2O3等氧化物;此外鐵元素還會與鋅液反應(yīng)生成FeZn13化合物(鋅渣),溶解在鋅液中。鐵坩堝壁厚不斷減薄直到報廢。
二、熔煉溫度控制
1. 壓鑄溫度
壓鑄用的鋅合金熔點為382 ~ 386℃,合適的溫度控制是鋅合金成分控制的一個重要因素。為保證合金液良好的流動性充填型腔,壓鑄機鋅鍋內(nèi)金屬液溫度為415 ~ 430℃,薄壁件、復(fù)雜件壓鑄溫度可取上限;厚壁件、簡單件可取下限。中央熔煉爐內(nèi)金屬液溫度為430 ~ 450℃。進入鵝頸管的金屬液溫度與鋅鍋內(nèi)的溫度基本一樣。通過控制鋅鍋金屬液溫度就能對澆注溫度進行準(zhǔn)確的控制。并做到:① 金屬液為不含氧化物的干凈液體;② 澆注溫度不波動。
溫度過高的害處:
① 鋁、鎂元素?zé)龘p。
② 金屬氧化速度加快,燒損量增加,鋅渣增加。
③ 熱膨脹作用會發(fā)生卡死錘頭現(xiàn)象。
④ 鑄鐵坩堝中鐵元素熔入合金更多,高溫下鋅與鐵反應(yīng)加快。會形成鐵-鋁金屬間化合物的硬顆粒,使錘頭、鵝頸過度磨損。
⑤ 燃料消耗相應(yīng)增加。
溫度過低:合金流動性差,不利于成形,影響壓鑄件表面質(zhì)量。
現(xiàn)在的壓鑄機熔鍋或熔爐都配備溫度測控系統(tǒng),日常工作中主要是定時檢查以保證測溫儀器的準(zhǔn)確性,定期用便攜式測溫器(溫度表)實測熔爐實際溫度,予以校正。
有經(jīng)驗的壓鑄工會用肉眼觀察熔液,若刮渣后覺得熔液不太粘稠,也較清亮,起渣不是很快,說明溫度合適;熔液過于粘稠,則說明溫度偏低;刮渣后液面很快泛出一層白霜,起渣過快,說明溫度偏高,應(yīng)及時調(diào)整。
2. 如何保持溫度的穩(wěn)定
① 最佳方法之一:采用中央熔煉爐(圖4-3),壓鑄機熔爐作保溫爐,從而避免在鋅鍋中直接加鋅錠熔化時造成大幅度溫度變化。集中熔煉能保證合金成分穩(wěn)定。
② 最佳方法之二:采用先進的金屬液自動送料系統(tǒng)(圖4-4),能夠保持穩(wěn)定的供料速度、合金液的溫度及鋅鍋液面高度。
③ 如果目前生產(chǎn)條件是在鋅鍋中直接加料,建議將一次加入整條合金錠改為多次加入小塊合金錠,可減少因加料引起的溫度變化幅度。
把水口料等另外重熔,是為了將氧化鋅和液體合金中有效的分離開,熔煉中須加入一些溶劑,鑄成錠后使用。
電鍍廢料重熔中注意將鍍層物質(zhì)與鋅合金分開,先將電鍍廢料放入到裝有鋅合金熔體的坩堝中,這時不要攪動熔體,也不要加入熔劑,利用鍍層物質(zhì)熔點高,鍍層不會熔入合金中,而會在最初一段時間內(nèi)浮在熔液表面,當(dāng)全部熔化后,讓坩堝靜置15 ~ 20分鐘,看表面是否還會有浮渣出現(xiàn),把浮渣刮干凈。經(jīng)過這一道工序后,再看是否有必要加精煉劑。