ADC12的熔化和處理

一、鋁合金的基本特性

日本ADCI2鋁矽合金具有良好的鑄造性能，鑄件強度高、熱膨脹係數低、耐腐蝕性能高、崩刃性能好。 因此廣泛用於汽車化油器、氣缸體、氣缸蓋、機車減速機的生產。

振動器、發動機變速箱、農機變速箱、相機機身、電動工具機身等零部件。 近年來，隨著汽車、摩托車工業的飛速發展，它們越來越廣泛地用於生產小型汽車的製動泵殼和摩托車減震器殼等大批量生產的形狀複雜的中小型零件。和高強度精度。

在鋁合金 ADC12 鑄件中，a-Al 相是最重要的結構。 鑄態a-Al相呈樹枝狀且較粗大，其取向沒有一定的規律性且比較雜亂，性能不是很好。 ; 合金中的Si主要用於提高鑄造性能、耐磨性、耐腐蝕性和機械性能。 Cu和Mg形成CuAl2和Mg2Si相強化合金，但含量過高會降低塑性，Cu也能提高高溫性能，但會降低耐蝕性； Mn主要形成AlFeMnS相，減少Fe雜質的有害影響，可以提高鑄件的耐熱性。 Fe通常被認為是鋁合金中最有害的雜質元素。 Fe相是a-Fe相(AlgSiFez)和B-Fe相(AlsSiFe)。 硬而脆的針狀β-Fe相會破壞金屬基體的連接強度，大大降低合金的力學性能（如電阻抗拉強度），Al合金中的Fe作為有害元素會顯著降低：力學性能合金，影響斷裂粗糙度等。

2.鋁合金原材料的工藝控制

現在壓鑄行業大多從鋁合金錠生產廠採購鋁合金錠。 製備的此類鋁合金錠多以再生鋁產品為主要原料，調整成分（添加純鋁錠和部分中間體）。 合金）。 因此，這種合金鋁錠的成本和售價低於以純鋁錠為主要原料的，但雜質含量較高。 針對這種情況，有必要對採購的合金鋁錠進行化學成分檢查，並在與合金鋁錠生產廠家按GB/T8733簽訂技術要求時進行適當調整，然後按要求進行加工。壓鑄鋁合金-步進調節。 由於鋁合金中含氣量和硬點的要求，鋁錠生產廠必須進行精煉、脫氣、排渣，以防止鋁錠中含氣量高和雜質多的情況被遺傳到壓鑄件中。鋁液。 要求鋁錠表面光滑（去除浮渣後），斷口細，無晶矽光亮晶粒。 鋁錠表面出現氣泡是因為錠模上的油漆含有大量水分，還沒有乾燥。 表面不亮，因為浮渣沒有刮掉。 鋁錠斷口有明亮的晶粒，因為澆注溫度太高，有矽晶。 在壓鑄生產中，有30%～60%的回收料。 如果回收料是油性的，則必須將其燃燒後壓​​入鋁液中。 粉碎後的鋁渣必須過篩、除塵，回爐前必須除去砂石。 使用再生料的地方 鋁液、精煉劑、除渣劑的用量要適當增加，一般按上限比例控制。 冶煉時加入的鋁錠必須乾燥。

3. 鋁合金的熔化

公司使用的冶煉爐為ATM-1500。 公司要求冶煉爐每次開班必須烘烤，以去除爐內水分，烘烤後的爐子必須符合規定的工藝要求。 熔煉過程中要求的熔煉溫度：（680~750）℃； 精煉爐溫度：（730+10）℃。在鋁合金的整個冶煉過程中，爐料在加熱時開始熔化，實現由固態到液態的轉變。 在這個轉變過程中，金屬會被氧化、燃燒並產生氣體。 金屬的氧化和燃燒不僅會影響合金的化學成分，而且氧化引起的夾渣是鋁合金錠最有害的缺陷之一。 金屬的吸入會使鑄錠在凝固過程中為時已晚或不可能。 它以疏鬆和氣孔的形式逸出並存在於鑄錠中。 因此，鋁合金熔煉工藝的正確與否直接關係到熔體的質量。 它不僅影響其化學成分，而且影響鑄錠的質量甚至與最終加工產品的質量密切相關。 鋁非常活潑，除惰性氣體外，它幾乎與所有氣體發生反應：

此外，這些反應是不可逆的。 一旦發生反應，金屬就不能被還原，從而造成金屬的損失。 而且，進入熔體的產物（氧化物、碳化物等）會污染金屬，造成鑄錠內部結構缺陷。 因此，在鋁合金合金的熔煉過程中，有嚴格的工藝設備選擇（如爐型、加熱方式等），對工藝流程有嚴格的選擇和措施，如縮短熔煉時間、控制熔煉時間等。合適的熔化速度。 使用助焊劑覆蓋等。

• 由於鋁的活性，在冶煉溫度下，會與大氣中的水分和水分、油、碳氫化合物等發生化學反應，經過一系列過程。 一方面，熔體中的氣體含量增加，造成疏鬆和氣孔，另一方面，產品會污染金屬。 因此，在熔化過程中必須採取一切措施盡量減少水分，並且必須嚴格保持工藝設備、工具和原材料的干燥和油污。
• 本公司採用連續冶煉法，此法連續進料，間歇出料。 對於鋁合金熔煉，由於爐子的結構，熔體的停留時間應盡可能短。 由於熔體的停留時間延長，特別是在較高的熔化溫度下，大量非自髮晶核失活，造成鑄錠晶粒粗大，造成鑄錠浪費，金屬吸力增大，使熔體不金屬夾雜物和氣體含量增加。
• 用於熔化金屬的爐內氣氛中的氣體是最重要的氣體來源之一。 根據所用熔煉爐的類型和結構，以及所用燃料的燃燒或加熱方式，爐內氣氛中常含有不同比例的氫氣（H2）、氧氣（O2）、水蒸氣（H2O）、二氧化碳（ CO2）和一氧化碳。 (CO)、氮 (N2)、二氧化硫 (SO2) 以及各種碳氫化合物。 這些結果當然是不完整的，組成範圍很廣。 這是因為爐膛煤氣中的燃燒產物變化很大，非常不穩定。 這裡主要介紹鋁合金液中吸氫（H）的過程，主要包括吸附、擴散、溶解三個過程。

因為氫是一種結構比較簡單的單位氣體，它的原子或分子很小，更容易溶解在金屬中，在高溫下容易迅速擴散。 因此，氫氣是一種易溶於金屬的氣體。

氫在鋁液中的溶解過程：物理吸附-+化學吸附→>擴散

氫不與鋁發生化學反應，而是以離子態存在於晶格間隙中，形成間隙固溶體。 在液態金屬表面沒有氧化膜的情況下，氣體進入金屬的擴散速度與金屬的厚度成反比，與氣體壓力的平方根成正比，並隨溫度升高而增大

其中： v 擴散速率 n-常數 d-金屬厚度 E-活化能 p-氣體分壓 R-氣體常數 T-溫度 K 因此，在達到氣體的飽和溶解度之前，熔體溫度越高，氫的解離分子速度越快，擴散速度越快，因此熔體中的氣體含量越高。

在生產條件下，無論採用何種熔煉爐生產鋁合金，熔體都是直接與空氣接觸，即與空氣接觸

氣體中的氧氣與氮氣接觸。 鋁是一種相對活潑的金屬。 它與氧氣接觸後，不可避免地會產生強烈的氧化作用，形成氧化鋁。

鋁一旦被氧化，就變成氧化渣，成為不可逆轉的損失。 氧化鋁是一種非常穩定的固體物質，如果混入熔體中，就會變成氧化渣。 由於鋁與氧的親和力高，氧與鋁的反應非常劇烈。 但表面鋁與氧反應生成Al2O3，Al2O的分子體積比鋁大，所以鋁的表層被氧化形成Al12O； 膜緻密，可以防止氧原子通過氧化膜向內擴散，同時也可以防止鋁離子向外擴散，從而防止鋁進一步氧化。

4.鋁合金的處理

鋁合金的處理主要包括除渣和精煉。

• (1) 鋁合金熔煉過程中，由於除渣淨化效果不佳，少量熔渣溶解在熔體中，導致鋁合金表面形成雪斑，嚴重影響鋁合金的質量。 如果排渣不干淨，會造成夾渣等陷阱，鑄件就會報廢。 鋁是一種活性金屬。 冶煉過程中容易產生氧化鋁。 一些非金屬夾雜物也容易進入熔體。 夾雜物對鋁製品非常有害。 去除夾雜物已成為鋁熔體淨化的主要任務。 在生產實踐中，鋁合金熔體中常見的夾雜物有Al203O2、SiOXNUMX、MgO等。 它會造成熔融金屬的雜質，夾雜物會影響熔體的流動性，在凝固過程中聚合會產生氣泡，從而影響收縮程度。 由於細小氧化物顆粒的密度與鋁相近，一般懸浮在鋁液中，靜置很難去除。 去除的氧化物通常含有大量鋁。 熔劑雖然還有很多其他用途，但減少鋁氧化和去除氧化夾雜物是使用熔劑的主要原因。渣和水，將分離的渣拉出爐外，因為造渣劑中含有NajAIF。 （或KzSiFg），這種鹽有很強的吸附Al2O3的能力，還有Na2SiF。第一個反應可以吃掉部分Al2O3，第三個反應把渣和水分開，把渣拉出爐子，達到除渣的目的。 同時，還生成NaAlF%，具有強烈吸附r-Al2O3的作用，使爐渣和鋁液分離。 鋁合金除渣工藝的目的是去除進入鋁液中的雜質和氧化渣。 通常，在除渣過程中，熔渣含有熔融鋁。 因此，希望熔渣中所含的鋁液盡量少，再將熔渣攪勻。 炸灰的目的是將渣中的鋁液擠出，沉入鍋底，使渣輕柔破碎分散在上部，使渣與鋁液分離。 為此，必須選擇良好的除渣助焊劑。 . 除渣方法是根據熔煉爐內鋁液量，按所需比例均勻放入除渣劑，勻速攪拌，靜置8-後取出濾渣。 10分鐘。 造渣要求鋁液的溫度為720-740℃。
• (2)精煉：鋁的化學性質是活性的17倍。 因此，即使合金液中的氫含量很低，在凝固過程中也會析出大量的氫，在鑄件中形成針孔和夾雜物，嚴重影響鋁合金的力學性能。 提高鋁合金熔體質量和淨化合金液是鋁合金冶煉的關鍵問題之一，也是提高鋁鑄件產品質量和市場競爭力的有效途徑和手段。 精煉工藝不合理，合金脫氣不干淨，鑄件容易產生氣孔。 為了提高脫氣效果，需要增加精煉劑的添加量。 但用量過多，易引起Mg氧化燒損。 Al、Ti等元素，並形成氧化渣。 為此，一個關鍵的鋁合金精煉工藝是必不可少的。 研究表明，氫氣到達氣泡所需的距離越短，脫氣速度越快。 我公司選用富世科研發的旋轉轉子除氧器對鋁合金液體進行除氧。 其工作原理是：旋轉轉子將普通惰性氣體的大氣泡破碎成小氣泡，分散在熔融金屬中。 通過減小氣泡的直徑，氣泡的表面積急劇增加，惰性更大。 氣泡表面與熔融金屬中的氫和雜質接觸，從而提高脫氣效率。 旋轉轉子脫氣被公認為最好的脫氣工藝之一。 旋轉轉子脫氣機結構圖為：電機帶動旋轉桿和石墨轉子旋轉，惰性氣體通過旋轉聯軸器進入旋轉桿。 旋轉桿和石墨轉子有一個中心孔，可以讓惰性氣體通過並噴入金屬液體中。 旋轉的石墨轉子將惰性氣泡分解成非常細小的氣泡，這些氣泡擴散到整個熔融金屬中。 通過調節和控制惰性氣體的流量和石墨轉子的轉速，控制氣泡的大小，提高淨化效果。 同時，將放置在脫氣機上的精煉劑按一定比例加入處理後的鋁液中，以保證脫氣過程中進一步去除氧化浮渣。 精煉工藝要求：將冶煉爐內的鋁水用輸送水袋輸送至迴轉除氧器：要求氮氣壓力控制在0.1-0.3mpa，防止鋁濺傷； 精煉脫氣時間控制在5min以內。 壓鑄鋁合金的除渣精煉是一個時間過程，不可能一蹴而就。 縮短精煉時間是錯誤的操作。 鋁液中氣體的吸附和雜質的上浮都需要一定的時間，只有保證有足夠的吸附時間和雜質上浮時間才能達到精煉的目的。 精煉時，確保鋁液與氣泡充分接觸。 持續攪拌是必要的。 去除鋁液中的氣體，去除雜質，保證產品氣孔。

5。結論

在壓鑄鋁合金的生產過程中選擇合理的冶煉工藝是獲得優良壓鑄產品質量的第一步。 嚴格控制原材料是冶煉的關鍵步驟。 同時，在熔煉前有必要對合金中不同元素的作用有一個簡單的了解。 除渣精煉是鋁合金冶煉過程中非常重要的工序。 通過對除渣脫氣的理論研究，獲得了適合我公司的冶煉工藝。

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