锌合金熔炼

发布日期:[11-03-20 17:06:25] 浏览人次:[]

锌合金熔炼

一、熔炼过程的物理、化学现象

合金熔炼是压铸过程的一个重要环节,熔炼过程不仅是为了获得熔融的金属液,更重要的是得到化学成分符合规定,能使压铸件得到良好的结晶组织以及气体、夹杂物都很小的金属液。

在熔炼过程中,金属与气体的相互作用和金属液与坩埚的相互作用使组分发生变化,产生夹杂物和吸气。所以制订正确的熔化工艺规程,并严格执行,是获得高质量铸件的重要保证。

1. 金属与气体的相互作用

在熔炼过程中,遇到的气体有氢(H2)、氧(O2)、水汽(H2O)、氮(N2)、CO2、CO等,这些气体或是溶于金属液中,或是与其发生化学作用。

2. 气体的来源

气体可以从炉气、炉衬、原材料、熔剂、工具等途径进入合金液中。

3. 金属与坩埚的相互作用

当熔炼温度过高时,铁质坩埚与锌液反应加快,坩埚表面发生铁的氧化反应生成Fe2O3等氧化物;此外铁元素还会与锌液反应生成FeZn13化合物(锌渣),溶解在锌液中。铁坩埚壁厚不断减薄直到报废。

二、熔炼温度控制

1. 压铸温度

压铸用的锌合金熔点为382 ~ 386℃,合适的温度控制是锌合金成分控制的一个重要因素。为保证合金液良好的流动性充填型腔,压铸机锌锅内金属液温度为415 ~ 430℃,薄壁件、复杂件压铸温度可取上限;厚壁件、简单件可取下限。中央熔炼炉内金属液温度为430 ~ 450℃。进入鹅颈管的金属液温度与锌锅内的温度基本一样。通过控制锌锅金属液温度就能对浇注温度进行准确的控制。并做到:① 金属液为不含氧化物的干净液体;② 浇注温度不波动。

温度过高的害处:

① 铝、镁元素烧损。

② 金属氧化速度加快,烧损量增加,锌渣增加。

③ 热膨胀作用会发生卡死锤头现象。

④ 铸铁坩埚中铁元素熔入合金更多,高温下锌与铁反应加快。会形成铁-铝金属间化合物的硬颗粒,使锤头、鹅颈过度磨损。

⑤ 燃料消耗相应增加。

温度过低:合金流动性差,不利于成形,影响压铸件表面质量。

图4-1示意温度对流动性的影响。

图4-2示意温度对力学性能的影响,温度越高,铸件结晶粗大而使力学性能降低。

图4-1 温度对流动性的影响

图4-2 3# 锌合金浇注温度对力学性能的影响

现在的压铸机熔锅或熔炉都配备温度测控系统,日常工作中主要是定时检查以保证测温仪器的准确性,定期用便携式测温器(温度表)实测熔炉实际温度,予以校正。

有经验的压铸工会用肉眼观察熔液,若刮渣后觉得熔液不太粘稠,也较清亮,起渣不是很快,说明温度合适;熔液过于粘稠,则说明温度偏低;刮渣后液面很快泛出一层白霜,起渣过快,说明温度偏高,应及时调整。

2. 如何保持温度的稳定

① 最佳方法之一:采用中央熔炼炉(图4-3),压铸机熔炉作保温炉,从而避免在锌锅中直接加锌锭熔化时造成大幅度温度变化。集中熔炼能保证合金成分稳定。

② 最佳方法之二:采用先进的金属液自动送料系统(图4-4),能够保持稳定的供料速度、合金液的温度及锌锅液面高度。

图4-3 运豪机铸有限公司中央熔炼炉

图4-4 成达玩具厂自动加料机

③ 如果目前生产条件是在锌锅中直接加料,建议将一次加入整条合金锭改为多次加入小块合金锭,可减少因加料引起的温度变化幅度。

三、锌渣的产生及控制

通过熔炼合金从固态变为液态,这是一个复杂的物理、化学过程。气体与熔融金属发生化学反应,其中氧的反应最为强烈,合金表面被氧化而产生一定量的浮渣。浮渣中含有氧化物和铁、锌、铝金属间化合物,从熔体表面刮下的浮渣中通常含有90%左右的锌合金。锌渣形成的反应速度随熔炼温度上升成指数增加。

正常情况下,,原始锌合金锭的产渣量低于1%,在0.3 ~ 0.5%范围内;而重熔水口、废工件等产渣量通常在2 ~ 5%之间。

1. 锌渣量的控制

① 严格控制熔炼温度,温度越高,

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