铝合金铸造基础知识-ppt课件.ppt

1、铸造知识交流铸造知识交流目目 录录u第一章第一章 铸造的分类及理论知识铸造的分类及理论知识u第二章第二章 制芯的分类及理论知识制芯的分类及理论知识u第三章第三章 铝液的熔化及精练处理铝液的熔化及精练处理u第四章第四章 铸件的缺陷分析及预防铸件的缺陷分析及预防铸造培训讲义铸造培训讲义第一章第一章 铸造的分类铸造的分类 及理论知识及理论知识铸造的分类铸造的分类 按照铸造工艺的不同，一般将铸造按照铸造工艺的不同，一般将铸造分为三类：分为三类：金属型铸造金属型铸造低压铸造低压铸造压力铸造压力铸造金属型铸造金属型铸造金属型铸造：金属液（铝液）用重力浇注法浇入金金属型铸造：金属液（铝液）用重力浇注法浇入金

2、属型，以获得铸件的一种铸造方法。属型，以获得铸件的一种铸造方法。由于铸型（模具）可以反复使用很多次，故有永久由于铸型（模具）可以反复使用很多次，故有永久型铸造之称。也曾经有过硬模铸造的称谓。型铸造之称。也曾经有过硬模铸造的称谓。金属型铸造已被广泛地用于生产铝合金铸件，如发金属型铸造已被广泛地用于生产铝合金铸件，如发动机的气缸盖、活塞、轮毂和各种壳体。动机的气缸盖、活塞、轮毂和各种壳体。代表产品：五菱代表产品：五菱B11/12D缸盖缸盖金属型铸造金属型铸造五菱五菱B11/12D缸盖缸盖金属型铸造金属型铸造金属型铸造的优点：金属型铸造的优点：1.金属型铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗金属型铸件

3、具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度；糙度；2.金属型铸件组织致密，具有较高强度、硬度和耐金属型铸件组织致密，具有较高强度、硬度和耐磨蚀性；磨蚀性；3.金属型上可方便地采取较多工艺措施；金属型上可方便地采取较多工艺措施；4.铸造生产中使用较少的坭芯，可节省造型材料铸造生产中使用较少的坭芯，可节省造型材料（砂）；（砂）；金属型铸造金属型铸造金属型铸造的缺点：金属型铸造的缺点：1.金属型（模具）加工困难，制造和调整周期长，金属型（模具）加工困难，制造和调整周期长，一次性投资高；一次性投资高；2.不能生产大型铸件（因金属型（模具）太笨重，不能生产大型铸件（因金属型（模具）太笨重，金属液（铝液）充型时

4、间长），铸件外形不宜太复金属液（铝液）充型时间长），铸件外形不宜太复杂；杂；3.金属型（模具）透气性差，易引起铸件浇不足、金属型（模具）透气性差，易引起铸件浇不足、冷隔和针孔等铸造缺陷；冷隔和针孔等铸造缺陷；低压铸造低压铸造低压铸造：液体金属（铝液）在不大的外界压力低压铸造：液体金属（铝液）在不大的外界压力（20-80kPa）作用下，从型腔底部引入金属液）作用下，从型腔底部引入金属液（铝液），让金属液（铝液）由下而上地充填型（铝液），让金属液（铝液）由下而上地充填型腔，以形成铸件的铸造方法。腔，以形成铸件的铸造方法。低压铸造时用的模具可以为金属型和砂型。低压铸造时用的模具可以为金属型和砂型。低

5、压铸造的浇注成形过程包括升液、充型、增压、低压铸造的浇注成形过程包括升液、充型、增压、保压、卸压和冷却等阶段，各阶段是通过控制气保压、卸压和冷却等阶段，各阶段是通过控制气体压力来实现的。体压力来实现的。低压铸造低压铸造a）升液）升液低压铸造工艺过低压铸造工艺过程如图，在装有程如图，在装有金属液（铝液）金属液（铝液）的密封容器（如的密封容器（如坩埚）坩埚）1中，通中，通入干燥的压缩空入干燥的压缩空气。气。1234低压铸造低压铸造b）充型）充型通入干燥的压缩通入干燥的压缩空气的作用在保空气的作用在保持一定温度的金持一定温度的金属液（铝液）面属液（铝液）面上，使金属液上，使金属液（铝液）（铝液）3沿

6、着沿着升液管升液管2自下而自下而上地流经浇道，上地流经浇道，注入铸型型腔注入铸型型腔4。432低压铸造低压铸造c）增压、保压）增压、保压待金属液（铝液）待金属液（铝液）充满型腔后，增充满型腔后，增大气压，型腔里大气压，型腔里的金属液（铝液）的金属液（铝液）在一定压力下凝在一定压力下凝固成形。固成形。低压铸造低压铸造d）卸压、冷却）卸压、冷却最后卸除压力，最后卸除压力，未凝固的金属液未凝固的金属液（铝液）回落到（铝液）回落到坩埚中，冷却后坩埚中，冷却后开型便得到所需开型便得到所需的铸件。的铸件。低压铸造低压铸造低压铸造的优点：低压铸造的优点：1.金属液（铝液）是自下而上平稳充填铸型，且型腔金属液

7、（铝液）是自下而上平稳充填铸型，且型腔中液流方向与气体排出方向一致，因而避免金属液中液流方向与气体排出方向一致，因而避免金属液（铝液）对型壁和型芯的冲刷、卷气等，提高铸件质（铝液）对型壁和型芯的冲刷、卷气等，提高铸件质量；量；2.铸件凝固补缩过程是在外加压力下进行的，故补缩铸件凝固补缩过程是在外加压力下进行的，故补缩效果好，铸件致密度高、力学性能好；效果好，铸件致密度高、力学性能好；3.金属液（铝液）在压力作用下充型，流动性增加，金属液（铝液）在压力作用下充型，流动性增加，有利于生产复杂薄壁件，获得轮廓清晰的铸件；有利于生产复杂薄壁件，获得轮廓清晰的铸件；低压铸造低压铸造低压铸造的缺点：在生产

8、铝合金铸件时，坩埚和升液低压铸造的缺点：在生产铝合金铸件时，坩埚和升液管长期与铝液接触，易受侵蚀而报废；也会使金属液管长期与铝液接触，易受侵蚀而报废；也会使金属液（铝液）因增铁而性能恶化。（铝液）因增铁而性能恶化。低压铸造目前主要用于生低压铸造目前主要用于生产铝合金，如汽车工业的汽，如汽车工业的汽车轮毂、内燃发动机的气缸体、气缸盖、活塞等。车轮毂、内燃发动机的气缸体、气缸盖、活塞等。压力铸造压力铸造压力铸造是液态金属（铝液）在活塞的高压下以较高压力铸造是液态金属（铝液）在活塞的高压下以较高的速度充填铸型型腔，并在压力作用下凝固而获得铸的速度充填铸型型腔，并在压力作用下凝固而获得铸件的方法。件的

9、方法。高压力和高速度是压力铸造时金属液（铝液）充填成高压力和高速度是压力铸造时金属液（铝液）充填成形过程的两大特点，也是它与其它铸造方法最根本的形过程的两大特点，也是它与其它铸造方法最根本的区别。区别。压铸常用的压射比压在几兆帕到几十兆帕范围内，甚压铸常用的压射比压在几兆帕到几十兆帕范围内，甚至高达至高达500MPa；充填速度为；充填速度为0.5-70m/s范围内；充范围内；充填时间很短，常为填时间很短，常为0.01-0.2s。压力铸造压力铸造a）浇勺将铝液倒）浇勺将铝液倒入压室入压室在铸型（模具）合在铸型（模具）合拢锁紧后，浇勺经拢锁紧后，浇勺经注口把铝液倒入横注口把铝液倒入横卧的压室中。卧

10、的压室中。1-浇勺浇勺 2-压射活压射活塞塞 3-压室压室 4-铝铝液液 5-定型定型 6-动动型型 7-顶杆机构顶杆机构压力铸造压力铸造b）压射铝液进入型）压射铝液进入型腔腔压室压室3的左端部分设的左端部分设在定型在定型5之中，压室之中，压室活塞活塞2向左移动，把向左移动，把铝液铝液4压入压铸型压入压铸型（压铸模）。（压铸模）。3524压力铸造压力铸造c）开型取下铸件）开型取下铸件动型动型6左移，打开铸左移，打开铸型（模具），形成型（模具），形成的铸件连同浇注余的铸件连同浇注余料料8一起随动型一起随动型6左左移，最后由顶杆机移，最后由顶杆机构构7把铸件顶离动型把铸件顶离动型6，完成一个压铸循

11、，完成一个压铸循环。环。67压力铸造压力铸造压力铸造的优点：压力铸造的优点：1.铸件尺寸精度高，表面粗糙度高；铸件尺寸精度高，表面粗糙度高；2.铸件强度和表面硬度高；铸件强度和表面硬度高；3.可压铸形状复杂的薄壁铸件；可压铸形状复杂的薄壁铸件；4.压力铸造生产效率高；压力铸造生产效率高；压力铸造压力铸造压力铸造的缺点：压力铸造的缺点：1.压铸件内部易出现气孔缺陷；压铸件内部易出现气孔缺陷；2.压铸件不宜进行热处理和焊接；压铸件不宜进行热处理和焊接；3.金属液（铝液）的充型速度比较大，对压铸型（压金属液（铝液）的充型速度比较大，对压铸型（压铸模）有很大的冲击破坏力。铸模）有很大的冲击破坏力。铸造

12、理论知识铸造理论知识冒口冒口浇注系统浇注系统浇注参数浇注参数冒口冒口冒口：是铸型（模具）内用以储存金属液（铝液）冒口：是铸型（模具）内用以储存金属液（铝液）的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气的作用。习惯上把冒口所铸成的金属缩松、排气的作用。习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。实体也称为冒口。 冒口遵守顺序凝固的基本条件：冒口遵守顺序凝固的基本条件： 1.冒口凝固时间大于或等于铸件（被补缩部分）冒口凝固时间大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间；的凝固时间； 2.有足够的金属液（铝液）补充铸件的液态收缩有足够的金属液（铝液）补充铸件

13、的液态收缩和凝固收缩；和凝固收缩； 3.在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角向着冒口；通道，扩张角向着冒口；浇注系统浇注系统浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总称。它有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部称。它有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等部分组成。分组成。浇口杯可用来承接来自浇包的金属液，防止金属浇口杯可用来承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离夹杂和气泡，阻止其进入型腔；增加充击；分离夹杂和气泡，阻止其

14、进入型腔；增加充型压力头。型压力头。直浇道的功用是从浇口杯引导金属向下，进入横直浇道的功用是从浇口杯引导金属向下，进入横浇道，提供足够的压力头，使金属液在重利作用浇道，提供足够的压力头，使金属液在重利作用下能克服各种流动阻力。下能克服各种流动阻力。浇注系统浇注系统横浇道主要作用是阻渣，其阻渣的原理如下图：横浇道主要作用是阻渣，其阻渣的原理如下图：浇注参数浇注参数浇注温度：金属液（铝液）浇入铸型（模具）时浇注温度：金属液（铝液）浇入铸型（模具）时所测量到的温度，是铸造过程控制的质量指标之所测量到的温度，是铸造过程控制的质量指标之一。一。选择浇注温度的上限是防止铝液温度过高，导致选择浇注温度的上限

15、是防止铝液温度过高，导致铝液的吸气量增大；确定浇注温度的下限是保证铝液的吸气量增大；确定浇注温度的下限是保证铝液的流动性，防止冷隔和浇不足。铝液的流动性，防止冷隔和浇不足。浇注时间：从浇包开始倒料计时，到浇包中铝液浇注时间：从浇包开始倒料计时，到浇包中铝液倒完为止所经历的时间。倒完为止所经历的时间。通过控制浇注时间的长短来控制浇注速度的慢快。通过控制浇注时间的长短来控制浇注速度的慢快。浇注参数浇注参数浇注速度过快易导致铝液进入浇口杯时翻滚、卷浇注速度过快易导致铝液进入浇口杯时翻滚、卷气、飞溅生成氧化夹杂，以及增大对铸型（模具）气、飞溅生成氧化夹杂，以及增大对铸型（模具）的冲击力，造成铸型（模具

16、）表面型腔的损伤。的冲击力，造成铸型（模具）表面型腔的损伤。浇注速度过慢，铝液无法充满浇口杯，导致所形浇注速度过慢，铝液无法充满浇口杯，导致所形成的压力头太小，不适宜铝液充满型腔，尤其对成的压力头太小，不适宜铝液充满型腔，尤其对薄壁件；同时浇注时间过长，铝液温度损失太多，薄壁件；同时浇注时间过长，铝液温度损失太多，温度过低，易造成冷隔或者浇不足。温度过低，易造成冷隔或者浇不足。铸造知识交流铸造知识交流第二章第二章 制芯的分类制芯的分类 及理论知识及理论知识型砂的结构型砂的结构树脂砂的基本结构：树脂砂的基本结构：制芯过程中，树脂砂在外制芯过程中，树脂砂在外力作用下成型并达到一定力作用下成型并达到

17、一定的紧实度或密度而成为砂的紧实度或密度而成为砂型。右图是树脂砂紧实后型。右图是树脂砂紧实后的结构示意图，它是由原的结构示意图，它是由原砂、粘结剂（树脂）和添砂、粘结剂（树脂）和添加剂组成的一种具有一定加剂组成的一种具有一定强度的微孔强度的微孔-多孔隙体系，多孔隙体系，或者叫毛细管多孔隙体系。或者叫毛细管多孔隙体系。型砂的结构型砂的结构原砂是骨干材料，占树脂砂总质量的原砂是骨干材料，占树脂砂总质量的99；一方；一方面它为坭芯提供了必要的耐高温性能和热物理性能；面它为坭芯提供了必要的耐高温性能和热物理性能；另一方面原砂砂粒能为坭芯提供众多孔隙，保证坭另一方面原砂砂粒能为坭芯提供众多孔隙，保证坭芯

18、具有一定的透气性。芯具有一定的透气性。树脂（粘结剂）起粘结砂粒的作用，以粘结薄膜形树脂（粘结剂）起粘结砂粒的作用，以粘结薄膜形式包覆砂粒，使树脂砂具有必要的强度和韧性式包覆砂粒，使树脂砂具有必要的强度和韧性添加剂是为了改善坭芯所需要的性能而加入的物质。添加剂是为了改善坭芯所需要的性能而加入的物质。如改善坭芯的起模性能。如改善坭芯的起模性能。制芯的分类制芯的分类依制芯方法的不同分为以下三种依制芯方法的不同分为以下三种:热芯制芯热芯制芯壳芯制芯壳芯制芯冷芯制芯冷芯制芯热芯制芯热芯制芯热芯制芯：热芯制芯： 用液态热固性树脂和硬化剂以及少量添加剂用液态热固性树脂和硬化剂以及少量添加剂配制成的芯砂，填入

19、加热到一定温度的坭芯模内，配制成的芯砂，填入加热到一定温度的坭芯模内，贴近坭芯模表面的芯砂受热，其树脂（粘结剂）贴近坭芯模表面的芯砂受热，其树脂（粘结剂）在很短时间可缩聚而硬化。而且只要坭芯的表层在很短时间可缩聚而硬化。而且只要坭芯的表层有数毫米结成硬壳即可自坭芯模取出，中心部分有数毫米结成硬壳即可自坭芯模取出，中心部分的坭芯利用余热和硬化反应放出的热量可自行硬的坭芯利用余热和硬化反应放出的热量可自行硬化。化。热芯制芯热芯制芯热芯：水道芯热芯：水道芯热芯制芯热芯制芯热芯制芯为快速生产尺寸精度高的中心坭芯（坭热芯制芯为快速生产尺寸精度高的中心坭芯（坭芯最大壁厚为芯最大壁厚为50-75mm）提供了

20、一种非常有效的）提供了一种非常有效的方法，特别适合用于汽车行业的铸件生产。方法，特别适合用于汽车行业的铸件生产。热芯制芯用的树脂有呋喃树脂和酚醛树脂。热芯制芯用的树脂有呋喃树脂和酚醛树脂。热芯制芯使用的硬化剂（催化剂）在室温下处于热芯制芯使用的硬化剂（催化剂）在室温下处于潜伏状态，一般采用在常温下呈中性或弱酸性的潜伏状态，一般采用在常温下呈中性或弱酸性的盐（这有利于混合好的树脂砂的存放，即达到可盐（这有利于混合好的树脂砂的存放，即达到可使用时间长），而在加热时激活成强酸，促使树使用时间长），而在加热时激活成强酸，促使树脂迅速硬化。脂迅速硬化。热芯制芯热芯制芯热芯制芯的工艺要求：热芯制芯的工艺要

21、求：由于热芯制芯时要求树脂砂在热芯模具内快由于热芯制芯时要求树脂砂在热芯模具内快速硬化成型，因此要求树脂砂流动性好，可射制速硬化成型，因此要求树脂砂流动性好，可射制出形状复杂、紧实度均一的坭芯；硬化速度快，出形状复杂、紧实度均一的坭芯；硬化速度快，硬化温度范围宽，硬化强度高，以提高制芯生产硬化温度范围宽，硬化强度高，以提高制芯生产率和使坭芯具有高的尺寸精度；可使时间长，以率和使坭芯具有高的尺寸精度；可使时间长，以利于生产管理和减少废砂。利于生产管理和减少废砂。混好的树脂砂在存放过程中流动性逐渐降低，混好的树脂砂在存放过程中流动性逐渐降低，不利于紧实，所以混好的砂要立即投入使用。不利于紧实，所以

22、混好的砂要立即投入使用。热芯制芯热芯制芯热芯制芯的部分问题：热芯制芯的部分问题：l热芯模模温高时硬化快，但坭芯容易烧焦，表热芯模模温高时硬化快，但坭芯容易烧焦，表面松脆；面松脆；l热芯模模温低时硬化时间延长，但能得到较好热芯模模温低时硬化时间延长，但能得到较好的坭芯表面质量；的坭芯表面质量；l厚薄相差大的坭芯，厚处还未硬化好，薄的部厚薄相差大的坭芯，厚处还未硬化好，薄的部分可能过烧；分可能过烧；l坭芯过时效后，其强度将下降。坭芯过时效后，其强度将下降。壳芯制芯壳芯制芯壳芯制芯：壳芯制芯：铸造生产中，坭芯直接承受液体金属（铝液）铸造生产中，坭芯直接承受液体金属（铝液）作用的只是表层一层厚度仅数毫

23、米的砂壳，其余作用的只是表层一层厚度仅数毫米的砂壳，其余的砂只起支承这一层砂层的作用，这就促使了铸的砂只起支承这一层砂层的作用，这就促使了铸造工作者寻求用壳芯来制造铸件。造工作者寻求用壳芯来制造铸件。壳芯制芯用酚醛树脂作粘结剂，配制的砂叫做腹壳芯制芯用酚醛树脂作粘结剂，配制的砂叫做腹膜砂，像干砂一样松散。膜砂，像干砂一样松散。壳芯制芯壳芯制芯壳芯：进排气道壳芯：进排气道壳芯制芯壳芯制芯壳芯制芯的优点：壳芯制芯的优点：混制好的覆膜砂可以较长期贮存（三个月以上）；混制好的覆膜砂可以较长期贮存（三个月以上）；能获得尺寸精确的坭芯；能获得尺寸精确的坭芯；坭芯的强度高、质量轻、易搬运；坭芯的强度高、质量

24、轻、易搬运；可用细的原砂得到光洁的铸件表面；可用细的原砂得到光洁的铸件表面；覆膜砂消耗量小。覆膜砂消耗量小。壳芯制芯壳芯制芯壳芯制芯的缺点：壳芯制芯的缺点：（一）壳芯表面易疏松（一）壳芯表面易疏松u覆膜砂流动性差；覆膜砂流动性差；u排气不当，在深凹处疏松和缺肉的，多是排气不好；排气不当，在深凹处疏松和缺肉的，多是排气不好；u射砂压力太低；射砂压力太低；u射砂时间太短；射砂时间太短；u覆膜砂所使用的原砂太粗。覆膜砂所使用的原砂太粗。壳芯制芯壳芯制芯壳芯制芯的缺点：壳芯制芯的缺点：（二）壳芯在浇注时破裂（二）壳芯在浇注时破裂u壳芯的强度太低；壳芯的强度太低；u结壳太薄；结壳太薄；u壳芯硬化不足或过

25、烧；壳芯硬化不足或过烧；u壳芯局部产生裂纹。壳芯局部产生裂纹。壳芯制芯壳芯制芯壳芯制芯的缺点：壳芯制芯的缺点：（三）铸件表面粘砂（三）铸件表面粘砂u覆膜砂所使用的原砂太粗；覆膜砂所使用的原砂太粗；u壳芯的密实度差（疏松）；壳芯的密实度差（疏松）；u热强度低，树脂加入量太少；热强度低，树脂加入量太少；u烘烤过度，壳芯表面硬度低；烘烤过度，壳芯表面硬度低；u覆膜砂中含有杂质。覆膜砂中含有杂质。冷芯制芯冷芯制芯冷芯制芯：冷芯制芯： 将树脂砂填入冷芯模，而后吹气硬化制成坭芯。将树脂砂填入冷芯模，而后吹气硬化制成坭芯。根据使用的粘结剂和所吹气体及其作用的不同，而根据使用的粘结剂和所吹气体及其作用的不同，

26、而有三乙胺法、有三乙胺法、SO2法、酯硬化法、低毒和无毒气体法、酯硬化法、低毒和无毒气体促硬制芯法。促硬制芯法。三乙胺法：一般用干燥的压缩空气或氮气作液态硬三乙胺法：一般用干燥的压缩空气或氮气作液态硬化剂（三乙胺）的载体气体，稀释到约化剂（三乙胺）的载体气体，稀释到约5浓度，形浓度，形成三乙胺气雾，向冷芯模中填入树脂砂后再吹入三成三乙胺气雾，向冷芯模中填入树脂砂后再吹入三乙胺气雾，树脂砂便能在数秒至数十秒内硬化制成乙胺气雾，树脂砂便能在数秒至数十秒内硬化制成所需要强度的坭芯。所需要强度的坭芯。冷芯制芯冷芯制芯冷芯：冒口芯冷芯：冒口芯冷芯制芯冷芯制芯冷芯制芯的冷芯树脂（粘结剂）由两部分组成，组冷

27、芯制芯的冷芯树脂（粘结剂）由两部分组成，组分分是酚醛树脂，组分是酚醛树脂，组分是聚异氰酸酯。是聚异氰酸酯。硬化反应：硬化反应：酚醛树脂聚异氰酸酯酚醛树脂聚异氰酸酯 尿烷尿烷采用三乙胺法制芯时，原砂采用干净的采用三乙胺法制芯时，原砂采用干净的AFS的细度的细度50-60的硅砂。的硅砂。原砂必须干燥，水分超过原砂必须干燥，水分超过0.1（质量分数）就会减（质量分数）就会减少树脂砂的可使用时间，降低坭芯的抗拉强度，也少树脂砂的可使用时间，降低坭芯的抗拉强度，也会增加铸件针孔缺陷。会增加铸件针孔缺陷。三乙胺三乙胺冷芯制芯冷芯制芯冷芯制芯冷芯制芯 三乙胺法是现代吹气冷芯制芯法中应用最早三乙胺法是现代吹气

28、冷芯制芯法中应用最早的工艺，由于生产效率高、节能，铸件表面光洁，的工艺，由于生产效率高、节能，铸件表面光洁，因而吸引一些工厂采用，是当前国际上应用较广因而吸引一些工厂采用，是当前国际上应用较广的冷芯制芯法。的冷芯制芯法。 三乙胺法对温度敏感，特别是聚异氰酸酯对三乙胺法对温度敏感，特别是聚异氰酸酯对水分敏感，坭芯可使用时间有限，三乙胺粘附皮水分敏感，坭芯可使用时间有限，三乙胺粘附皮肤和衣服经多次洗涤仍难去除污染气味。肤和衣服经多次洗涤仍难去除污染气味。铸造培训讲义铸造培训讲义第三章第三章 铝液的熔化铝液的熔化及精炼处理及精炼处理熔炼炉的操作熔炼炉的操作第一节第一节 熔炼炉的简介熔炼炉的简介第二节

29、第二节 铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识熔炼炉的简介熔炼炉的简介熔炼炉熔炼炉火焰炉火焰炉感应炉感应炉电阻炉电阻炉熔炼炉的分类熔炼炉的分类:熔炼炉的简介熔炼炉的简介我们公司缸一所使用的我们公司缸一所使用的STRIKO炉和大连炉便属炉和大连炉便属于火焰反射炉，它们所使用的燃料是煤气。于火焰反射炉，它们所使用的燃料是煤气。火焰反射炉的优点：成本低、产量高、铝合金质火焰反射炉的优点：成本低、产量高、铝合金质量高。量高。火焰反射炉的缺点：金属烧损大、熔体吸气量多、火焰反射炉的缺点：金属烧损大、熔体吸气量多、热效率低、噪声较大及污染大。热效率低、噪声较大及污染大。火焰反射炉的结构：炉膛（包括溶化室和保

30、温火焰反射炉的结构：炉膛（包括溶化室和保温室）、燃料燃烧装置（煤气烧嘴）、废热利用装室）、燃料燃烧装置（煤气烧嘴）、废热利用装置。置。熔炼炉的简介熔炼炉的简介电阻炉的优点：热效率高、熔炼的金属质量较高、电阻炉的优点：热效率高、熔炼的金属质量较高、工作环境好。工作环境好。电阻炉的缺点：容量小、生产率比较低。电阻炉的缺点：容量小、生产率比较低。感应炉的优点：热效率高、熔体的成分和温度均感应炉的优点：热效率高、熔体的成分和温度均匀、熔化速度快、合金烧损小、吸气小、烟尘少、匀、熔化速度快、合金烧损小、吸气小、烟尘少、噪音小。缺点噪音小。缺点；熔体易过热导致合金的晶粒粗大、熔体易过热导致合金的晶粒粗大、

31、设备昂贵。设备昂贵。铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识影响铝液质量的主要因素：铝液中的含气量和氧化影响铝液质量的主要因素：铝液中的含气量和氧化夹杂物。夹杂物。在铝合金熔体（铝液）中溶解的气体有：在铝合金熔体（铝液）中溶解的气体有：H2、CO2、CO、N2、CnHm（碳氢化合物）等气体；其中以（碳氢化合物）等气体；其中以H2为主。为主。分析铝合金中的气体成分，证明分析铝合金中的气体成分，证明H2占占85以上，因以上，因而铝合金的而铝合金的“含气量含气量”可以近似地视为可以近似地视为“含氢量含氢量”。铝液中的氢主要来自高温铝液和溶解在其中的水发铝液中的氢主要来自高温铝液和溶解在其中的水发生化学反

32、应生成氢。生化学反应生成氢。铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识铝液中气体的主要来源：铝液中气体的主要来源：.燃料：火焰反射炉熔炼铝合金时，煤气中的水燃料：火焰反射炉熔炼铝合金时，煤气中的水分以及燃烧时产生的水分易进入熔体（铝液）；分以及燃烧时产生的水分易进入熔体（铝液）；.大气：熔炼过程中，大气中的水蒸气被熔体大气：熔炼过程中，大气中的水蒸气被熔体（铝液）吸收；（铝液）吸收；.炉衬：烘炉不彻底时，炉衬表面吸附的水分以炉衬：烘炉不彻底时，炉衬表面吸附的水分以及砌制时泥浆中的水分在熔炼头几个班次时对熔体及砌制时泥浆中的水分在熔炼头几个班次时对熔体（铝液）中的气体含量将有明显的影响；（铝液）中的气

33、体含量将有明显的影响； 铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识.炉料：吸附在炉料（包括铝锭和辅料）表面上炉料：吸附在炉料（包括铝锭和辅料）表面上的湿气，在熔化过程中起化学作用而产生的氢将被的湿气，在熔化过程中起化学作用而产生的氢将被溶解，如果炉料放置过久，且表面有油污，对熔体溶解，如果炉料放置过久，且表面有油污，对熔体（铝液）的吸气量尤有影响；（铝液）的吸气量尤有影响；.熔炼工具：如果熔炼工具干燥不好，易使熔体熔炼工具：如果熔炼工具干燥不好，易使熔体（铝液）的吸气量增加；（铝液）的吸气量增加；.倒料过程中：如果熔体（铝液）落差大或液流倒料过程中：如果熔体（铝液）落差大或液流翻滚过急时也会使气体及

34、氧化夹杂卷入熔体（铝翻滚过急时也会使气体及氧化夹杂卷入熔体（铝液）；液）；铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识高温时铝和水汽的反应：高温时铝和水汽的反应：Al+H2O Al2O3+3H（溶入铝液中）（溶入铝液中）当在水汽比较多的环境下，剧烈反应，引起当在水汽比较多的环境下，剧烈反应，引起爆炸，造成事故。爆炸，造成事故。当在干空气条件下（水分较少），水汽也能当在干空气条件下（水分较少），水汽也能和铝液起反应，因此在铝液中总是含有一定和铝液起反应，因此在铝液中总是含有一定数量的氢。数量的氢。铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识实践证明，不同的季节，因空气中的温度不同，实践证明，不同的季节，因空气中

35、的温度不同，铝锭中的气体含量也随之而异。一般在相同条件铝锭中的气体含量也随之而异。一般在相同条件下，其含气量随空气湿度的增大而增加。下，其含气量随空气湿度的增大而增加。氢在铝液中的溶解度随温度的升高而增大，随铝氢在铝液中的溶解度随温度的升高而增大，随铝液周围环境中水汽的增大而增大。液周围环境中水汽的增大而增大。铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识铝液中的氧化夹杂：铝液中的氧化夹杂：铝液与空气中的氧气铝液与空气中的氧气O2、氮气、氮气N2、在高温下发生、在高温下发生化学反应生成氧化夹杂物，其中以生成的氧化膜化学反应生成氧化夹杂物，其中以生成的氧化膜（Al2O3)对铝液的污染最大。对铝液的污染最大

36、。这些氧化夹杂的熔点都较高，如氧化铝的熔点约这些氧化夹杂的熔点都较高，如氧化铝的熔点约为为2050，所以铝液中的氧化夹杂主要以固态形，所以铝液中的氧化夹杂主要以固态形式存在，严重影响我们熔炼的铝液质量。式存在，严重影响我们熔炼的铝液质量。氧化夹杂表面疏松，能吸附空气中的水汽和氢，氧化夹杂表面疏松，能吸附空气中的水汽和氢，增加了铝液中的气体含量。增加了铝液中的气体含量。铝合金熔炼理论知识铝合金熔炼理论知识熔炼过程中，熔体（铝液）由于氧化而变成某些熔炼过程中，熔体（铝液）由于氧化而变成某些不能回收的金属氧化物时，不能回收的金属氧化物时，这种损失统称为烧损这种损失统称为烧损。烧损大小与炉型、铝料状态

37、和生产工艺有关。如：烧损大小与炉型、铝料状态和生产工艺有关。如：铝料表面积越大（即铝料越细碎）其烧损也越大。铝料表面积越大（即铝料越细碎）其烧损也越大。原铝锭烧损为原铝锭烧损为0.82.0，薄片铝料的烧损为，薄片铝料的烧损为310，铝屑烧损为，铝屑烧损为1330。综合考虑，在大气中熔炼铝合金，总要产生氧化综合考虑，在大气中熔炼铝合金，总要产生氧化夹杂，增加铝液中的含气量，熔炼时间越长，铝夹杂，增加铝液中的含气量，熔炼时间越长，铝液温度越高，氧化夹杂越多，合金的吸气就月严液温度越高，氧化夹杂越多，合金的吸气就月严重。因此，在生产中，应该采取快速熔炼，不允重。因此，在生产中，应该采取快速熔炼，不允

38、许铝液过热。许铝液过热。铝液的精炼处理铝液的精炼处理第一节第一节 铝合金的吹氮精炼铝合金的吹氮精炼第二节第二节 精炼效果的检验精炼效果的检验铝合金的吹氮精炼铝合金的吹氮精炼精炼的目的是除气、除渣以获得优良的铝液。精炼的目的是除气、除渣以获得优良的铝液。通氮精炼时，氮气以气泡形式存在于铝液中，通氮精炼时，氮气以气泡形式存在于铝液中，在氮气泡与铝液的接触面上，由于气泡内部在氮气泡与铝液的接触面上，由于气泡内部与铝液中氢之间存在着压力差，铝液中的氢与铝液中氢之间存在着压力差，铝液中的氢的分压更大，氢会从铝液中向氮气泡内扩散。的分压更大，氢会从铝液中向氮气泡内扩散。同时气泡在上升途中若与悬浮状态的氧化

39、夹同时气泡在上升途中若与悬浮状态的氧化夹杂相遇时，夹杂物便可能被吸附于气泡表面，杂相遇时，夹杂物便可能被吸附于气泡表面，而与氢一起带出铝液表面。而与氢一起带出铝液表面。铝合金的吹氮精炼铝合金的吹氮精炼吹氮精炼工艺要点：吹氮精炼工艺要点：1.吹氮精炼所需的氮气压力和氮气流量的大吹氮精炼所需的氮气压力和氮气流量的大小应以引起铝液沸腾，但不以发生飞溅为原小应以引起铝液沸腾，但不以发生飞溅为原则；则；2.将除气精炼管放置在铝液液面上方预热烘将除气精炼管放置在铝液液面上方预热烘烤至暗红；烤至暗红；3.除气精炼温度：除气精炼温度：690-720；铝合金的吹氮精炼铝合金的吹氮精炼吹氮精炼工艺要点：吹氮精炼工

40、艺要点：4.除气精炼时间；除气精炼时间；5.铝液静置、扒渣。铝液静置、扒渣。铝合金的变质（细化）处理：铝合金的变质（细化）处理： 在铝液中加入适量的变质剂（细化剂），改变在铝液中加入适量的变质剂（细化剂），改变铝合金的金相组织，使得铝合金的晶粒细化，从铝合金的金相组织，使得铝合金的晶粒细化，从而提高铝合金的机械性能。而提高铝合金的机械性能。 精炼效果的检验精炼效果的检验刮片试验：刮片试验：浇注一块刮片试样，在常压下凝固，刮去表面氧化浇注一块刮片试样，在常压下凝固，刮去表面氧化皮，露出光亮的镜面，观察凝固过程中表面情况。皮，露出光亮的镜面，观察凝固过程中表面情况。当铝液中气体较多时，会有小气泡冒

41、出，试样表面当铝液中气体较多时，会有小气泡冒出，试样表面凝固时不冒小气泡即为铝液的含气量合格。凝固时不冒小气泡即为铝液的含气量合格。注意：用于浇注刮片试样的砖块要烘烤预热，否则注意：用于浇注刮片试样的砖块要烘烤预热，否则影响炉前检验效果。影响炉前检验效果。精炼效果的检验精炼效果的检验比重试验：比重试验：比重试验是一种定量的炉前检验手段，其对铝液精比重试验是一种定量的炉前检验手段，其对铝液精炼效果的判断更灵敏、更可靠。炼效果的判断更灵敏、更可靠。由于进行比重试验时，铝液是在减压冷凝装置（真由于进行比重试验时，铝液是在减压冷凝装置（真空密度仪）中即一定的真空度下凝固的，所以比重空密度仪）中即一定的

42、真空度下凝固的，所以比重试验不受外部环境中的湿度影响。试验不受外部环境中的湿度影响。比重计算公式：比重比重计算公式：比重=干重干重（干重（干重-湿重）湿重）比重越大表示试样内部组织越致密，对应的铝液含比重越大表示试样内部组织越致密，对应的铝液含气量越少，铝液精炼效果越佳。气量越少，铝液精炼效果越佳。吹氮精炼的操作指导吹氮精炼的操作指导石墨档板石墨档板石墨吹氮管石墨吹氮管旋转转子旋转转子铸造培训讲义铸造培训讲义第四章第四章 铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防一、气孔一、气孔1.特征特征 在铸件表面和内部存在有孔洞，呈圆形、椭圆或不规则在铸件表面和内部存在有孔

43、洞，呈圆形、椭圆或不规则形，有时由多个孔组成气孔群。孔内无其它物质存在，大多形，有时由多个孔组成气孔群。孔内无其它物质存在，大多表面较光滑，这种缺陷称气孔缺陷。表面较光滑，这种缺陷称气孔缺陷。 气孔的种类较多，有时弥散分布在铸件各处，有时只有气孔的种类较多，有时弥散分布在铸件各处，有时只有个别部位有气孔。在铸件表皮下有气孔，又称为皮下气孔，个别部位有气孔。在铸件表皮下有气孔，又称为皮下气孔，一般呈泪滴状，经机械加工后才会发现。一般呈泪滴状，经机械加工后才会发现。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防 铸件较浅的皮下气孔，喷砂清理后可暴露出来，铸件较浅的皮下气孔，喷砂清理后可暴露出来，其表面则呈暗

44、灰色；有时泪滴形气孔尖端露出铸件其表面则呈暗灰色；有时泪滴形气孔尖端露出铸件表面，外观检查就可见。表面，外观检查就可见。 铸件表面凹进去一块较平滑的气孔称气坑式表铸件表面凹进去一块较平滑的气孔称气坑式表面气孔或气窝。面气孔或气窝。2.产生原因产生原因溶解在铝液中的气体析出，而由于模具温度太低，溶解在铝液中的气体析出，而由于模具温度太低，使铝液很快冷却，溶解气体不能及时排出金属液外，使铝液很快冷却，溶解气体不能及时排出金属液外，造成析出气孔。造成析出气孔。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防模具型腔中的气体、或涂料和坭芯受铝液热作用模具型腔中的气体、或涂料和坭芯受铝液热作用产生的气体。产生的气体

45、。3.防止措施防止措施尽量减少铝液中气体含量。尽量减少铝液中气体含量。尽量减少涂料、坭芯的发气量。尽量减少涂料、坭芯的发气量。适当提高模具温度、浇注温度。适当提高模具温度、浇注温度。模具应设有合理的排气模具应设有合理的排气-抽气系统。抽气系统。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防二、缩孔和缩松二、缩孔和缩松1.特征特征 在铸件表面或内部存在有形状极不规则的孔，在铸件表面或内部存在有形状极不规则的孔，孔壁粗糙并带有枝状晶，这种缺陷称为缩孔。孔壁粗糙并带有枝状晶，这种缺陷称为缩孔。 铸件断面上有分散或细小的缩孔，有时借助放铸件断面上有分散或细小的缩孔，有时借助放大镜，甚至显微镜才能发现，称为缩松。

46、大镜，甚至显微镜才能发现，称为缩松。 缩孔和缩松处晶粒粗大，它们常发生在铸件内缩孔和缩松处晶粒粗大，它们常发生在铸件内浇道附近、冒口根部、铸件厚大部位等铸件上最后浇道附近、冒口根部、铸件厚大部位等铸件上最后凝固的地方。凝固的地方。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防2.产生原因产生原因 缩孔和缩松是铸件凝固过程中由于补缩不良而产生的缺缩孔和缩松是铸件凝固过程中由于补缩不良而产生的缺陷。陷。铸件某些部位，通常是最后凝固的热节处，因铝液液态和凝铸件某些部位，通常是最后凝固的热节处，因铝液液态和凝固时期体收缩不能得到液态铝合金及时补偿，从而在该处产固时期体收缩不能得到液态铝合金及时补偿，从而在该处产

47、生缩孔。生缩孔。铝合金有较宽的凝固温度范围，铝液在此温度范围内时同时铝合金有较宽的凝固温度范围，铝液在此温度范围内时同时形成晶核并长大，枝晶长成骨架，把未凝固的最后铝液分割形成晶核并长大，枝晶长成骨架，把未凝固的最后铝液分割成孤立小熔池，使这些小熔池铝液凝固时的体收缩导致的体成孤立小熔池，使这些小熔池铝液凝固时的体收缩导致的体积亏损难于得到补偿，结果形成许多细小而分散的小孔，即积亏损难于得到补偿，结果形成许多细小而分散的小孔，即缩松。缩松。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防3.防止措施防止措施正确设计冒口位置。正确设计冒口位置。 在铸件厚实处设冒口，并可采用各种方法使冒在铸件厚实处设冒口，并

48、可采用各种方法使冒口缓冷，以提高冒口补缩效果，防止缩孔、缩松。口缓冷，以提高冒口补缩效果，防止缩孔、缩松。使用冷铁。使用冷铁。凡是铸件上不宜安放冒口补缩的部位，或需要更强凡是铸件上不宜安放冒口补缩的部位，或需要更强烈的补缩作用，仅靠冒口达不到目的时，可使用冷烈的补缩作用，仅靠冒口达不到目的时，可使用冷铁，以防止缩孔、缩松。铁，以防止缩孔、缩松。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防对模具局部（热节处）加装激冷装置防止缩孔、对模具局部（热节处）加装激冷装置防止缩孔、缩松。缩松。增大铸件凝固时的自上而下方向的温度梯度。增大铸件凝固时的自上而下方向的温度梯度。采用不同涂料和涂层厚度来调节模具各处的冷却

49、采用不同涂料和涂层厚度来调节模具各处的冷却速度，防止铸件缩孔。速度，防止铸件缩孔。在不产生冷隔和浇不足的前提下，尽量降低浇注在不产生冷隔和浇不足的前提下，尽量降低浇注温度和浇注速度，以减小铝液的液态收缩量，延长温度和浇注速度，以减小铝液的液态收缩量，延长浇注过程的补缩时间。浇注过程的补缩时间。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防三、冷隔和浇不足三、冷隔和浇不足1.特征特征 铸件上有穿透或不穿透的，边缘呈圆角壮的缝，铸件上有穿透或不穿透的，边缘呈圆角壮的缝，不能完全融为一体的缺陷，称冷隔。更严重时，则铸不能完全融为一体的缺陷，称冷隔。更严重时，则铸件就会残缺，或轮廓不完整，称浇不足。件就会残缺，

50、或轮廓不完整，称浇不足。 冷隔常出现在远离内浇道处，在铸件薄壁处和厚冷隔常出现在远离内浇道处，在铸件薄壁处和厚薄连接处以及金属流汇合处。薄连接处以及金属流汇合处。 最轻的冷隔只是一条带有圆角棱边的浅槽。最轻的冷隔只是一条带有圆角棱边的浅槽。铸件缺陷分析与预防铸件缺陷分析与预防2.产生原因产生原因 由于模具温度过低，或铝液浇注温度过低、或由于模具温度过低，或铝液浇注温度过低、或涂料涂层过薄造成铝液进入型腔后流动性差，使两涂料涂层过薄造成铝液进入型腔后流动性差，使两股金属流汇合时，相互不能融合在一起，形成冷隔股金属流汇合时，相互不能融合在一起，形成冷隔缺陷，甚至局部未能充满，造成浇不足。缺陷，甚至