新坩埚在使用前须经没有渗透及X射线检验,证明无渗漏及影响使用的缺陷后方可使用。旧坩埚应在清除熔渣及氧化皮后检查是否完好,如发现下述情况应予以报废;①坩埚外表有白色氧化皮或干燥熔剂(表明该处已经烧穿,渗漏)。②坩埚局部严重凹陷或壁厚减薄至原来的1/2。③锤击坩埚的声音嘶哑(表明有裂纹或过烧之处)。
清除锭模,预热至120~150℃,冷却至70~80℃,喷涂料(质量分数为:10%滑石粉、5%硼酸、2.4%水玻璃,余量为水),在预热至120~200℃待用。
主要金属原材料镁、铝、锌等最好采用一级品。稀土金属直接加入,锰和锆制成中间金属直接加入,铍以Al-Be中间合金或铍氟酸钠(NaBeF3)形式加入。
配料时对炉料应先吹砂,出去表面上的腐蚀物及熔剂、沙粒、氧化皮等,以防止它们与镁熔液反应和硅、铁、氢、氧化夹杂等进入熔液中。纯镁锭启封后应先除油和吹砂后才能用于配料。配料时(质量分数)新金属占20%40%,回炉料占80~60%。
1.3.2 AZ91合金熔炼工艺
1. 熔剂法: 将坩埚预热至暗红色(400~500℃),在坩埚内壁及底部均匀地撒谎桑一层粉状RJ-2(或RJ-1)熔剂。炉料预热至150℃以上,一次加入回炉料、镁锭、铝锭,并在炉料上撒一层RJ-2熔剂,装料时熔剂用量约占炉料重量的1%~2%。升温熔炼,当熔液温度高达700~720℃时,加入中间合金及锌锭。在装料及熔炼过程中,一旦烦心爱你熔液露出并燃烧,应立即补撒RJ-2熔剂。炉料全部熔化后,猛烈搅拌5~8min,以使成分均匀。接着浇注光谱试样,进行炉前分析。如果成分不合格,可加料调整,直至合格。
将熔液升温至730℃,出去熔渣,并撒上一层RJ-2熔剂保温,进行变质处理。即将占炉料总重量0.4%的菱镁矿(使用前破碎成φ10mm左右的小块)分作2~3包,用铝箔包好,分批装于钟罩内,缓慢压入熔液深度2/3处,并平稳地水平移动,使熔液沸腾,直至变制剂全部分解(时间约为6~12min);如采用C2Cl6和变质处理,加入量为炉料总重量的0.5%~0.8%,处理温度为740~760℃。
变质处理后,出去表面熔渣,撒以新的RJ-2熔剂,调整温度至710~730℃,进行精炼。搅拌熔液10~30min,使熔液自下而上翻滚,不断飞溅,并不断在熔液的波峰撒以精炼剂。精炼剂的用量视精炼结束后,清除合金液表面、坩埚壁、浇嘴及挡板上的熔渣,然后撒上RJ-2熔剂。
将熔液升温至755~770℃,保温静置20~60min,浇注断口试样,检查断口,以成致密,银白色为合格。否则,需重新变质和精炼。合格后将熔液调至浇注温度(通常为720~780℃),出炉浇注。精炼后升温静置的目的是减小熔液的密度和粘度,以加速熔渣的沉析,也使熔渣能有效充分的时间从镁熔液中沉淀下来,不致混入铸件中。过热对晶粒细化也有利,必要时间可过热至800~840℃,在快速冷却至浇注温度,以改善晶粒细化效果。
熔炼好的熔液静置结束后应在1h内浇注完,否则需要重新浇注试样,检查断口,检查合格方可继续浇注,不合格需重新变质、精炼。如断口检查重复两次不合格,该熔液只能浇锭,不能浇注铸件。整个熔炼过程(不包括精炼)熔剂消耗约占炉料总重量的3%~5%。
2. 无熔剂熔炼(气体)法: 20世纪70年代初,无熔剂熔炼技术的开发与应用引起了人们的关注。其中保护气体(SF6、CO2)的应用对于镁合金熔炼技术的发展具有重要意义。无熔剂法的原材料及精炼工具准备基本上与熔剂精炼时相同,不同之处在于:①使用SF6、CO2等保护性气体,C2Cl6变质精炼,氩气补充吹洗,其技术要求如表4-4所示。②对熔炼工具清理干净,预热至200~300℃喷涂料。③配料时二、三级回炉料总重量的40%,其中三级回炉料不得大于20%。
表1-4 无熔剂熔炼用气体及C2Cl6的技术要求
名称 | 技术要求(质量分数) |
SF6 | 水分≤30×10-4%;CF≤0.1%;酸度(以HF表示)≤5×10-4%;可水解氟化物(以HF表示)≤15×10-4%;生物试验合格 |
CO2 | 纯度≥99.9% |
Ar | 纯度≥99.9% |
C2Cl6 | 工业一级 |
首先将熔液坩埚预热至暗红,约500~600℃,装满经预热的炉料,装料顺序为:合金锭、镁锭、铝锭、回炉料、中间合金及锌等(如无法一次装完,可留部分锭料或小块回炉料待合金熔化后分批加入),盖上防护罩,通入防护气体,升温熔化(第一次送入SF6气体时间可取4~6min)。当熔液升温至700~720℃时,搅拌2~5min,以使成分均匀,之后清除炉渣,浇注光谱试样。当成分不合格时进行调整,直至合格。升温730~750℃并保温,其质量分数为0.1%的C2Cl6自沉式变质精炼剂进行处理,其配方见表1-5.
表1-5 自沉式精炼变质剂配方
编号 | 成分组成/g | ||
C2Cl6 | 石墨 | Zn | |
1 | 30 | 3 | 14~18 |
2 | 50 | 5 | 23~28 |
3 | 100 | 10 | 45~55 |
精炼变质处理后除渣,并在730~750℃用流量为1~2L/min的氩气补充精炼(吹洗)2~4min(吹头应插入熔液下部),通氩气量以液面有平缓的沸腾为宜。吹氩结束后,扒渣液面熔渣,升温至760~780℃,保温静置10~20min,浇注断口试样,如不合格,可重新精炼变质(用量娶下限),但一般不得超过3次。熔液调至浇注温度进行浇注,并应在静置结束后2小时内浇完。否则,应重新检查试样断口,不合格时需重新进行精炼变质处理。
浇注前,从直浇道往大型铸型通入防护性气体2~3min,中小型铸型内为0.5~1min,并用石棉板盖上冒口。浇注时,往浇包内或液流处连续输送防护性气体进行保护,并允许撒硫磺和硼酸混合物,其比例可取1:1,以防止浇注过程中熔液燃烧。
注:本文来源于中国压铸网个人会员金学春分享课件《镁合金熔炼原理与工艺》部份内容