《合金熔炼与质量控制》课程教学资源（文献资料）压铸合金的熔炼

压铸合金的熔炼 压铸合金的熔炼是压铸过程的重要环节。金属从固态变为熔融状态，是一个复杂的物理 化学反应以及热交换过程。随着熔炼过程中合金产生金属和非金属的夹杂物、吸收气体以及 合金中的组分与杂质含量有所变化，因而，在不同程度上影响到合金的工艺、物理、化学和 力学性能 压铸用的非铁金屈合金大都具有熔占低、容易时热，在熔种状态下容易吸气和氧化等特 点，因此熔炼工艺比较复杂 于合金熔料中回炉料占 合金在 熔融状态下持续时间 引起合金质量不良，所以，要制定严 的正确合 的熔炼工艺规程，严格按正确合理的工艺规程进行熔炼，是获得质量优良的压铸合金的重要 保证。 1.熔炉压铸生产过程用的熔炉有熔化炉和保温炉。在小量生产和压转机少的情况下 常常是在保温炉内直接进行熔化，然后精炼使用。 压铸合金的熔炉以坩埚炉为 根据热源的不同可分为燃料炉和电炉 电炉既可用于熔炼，也可用于保温 压铸生产中常用的坩埚材料有石墨和金属两种。在熔炼锌合金、铝合金和铜合金时，均 可采用石墨坩埚。石墨坩埚不能用来熔炼镁合金，因为硅元素是所有镁合金都不宜存在的杂 质。同样，对含镁量高的铝合金，也不能用石坩提熔化。金属坩损一般用于锌、铝」 镁合金的熔炼。金属坩埚的材料多为铸铁、铸钢和钢板焊接等几种。材料为铸铁的坩埚，耐 热性差，容易损坏，但价格低廉，制造容易，生产中广泛使用，熔化锌合金多用铸铁坩埚 熔化铝合金可用普通灰铸铁、耐热铸铁、铸钢或钢板焊接的坩埚：熔化镁合金可用铸钢或低 碳钢板焊接的坩埚，但不能用含镍的钢坩埚。 除坩埚护外，在压铸生产中，也采用一些其他形式的申护，如高频或中频成应电护、申 弧炉。这些炉子多用于铜合金的熔炼」 2.炉料包括新金属合金料 中间合金和回炉料。炉料是根据合金的化学成分、质量要 求、工艺特性以及经济效果米选择的： 3。熔炼前的准备工作包括熔炉、熔炼工具、熔剂及炉料等的准备工作 4.压铸合金的熔炼工艺特点 (1)锌合金的熔炼工艺特点 防止锌合金的“老化”，除了选用高纯度的新材料外，还应严格控制熔炼过程 防止有害杂物混入：对回炉料的成分及有害杂质应经化验分析，确定其含量后才能投入使 用，混杂在回护料中的铁及其他杂质要清除掉。 2)锌的沸点低，易蒸发，易氧化。锌过热时，对组织和力学性能均有影响，故要严格控 制熔炼温度，一般为440~480℃范围内，并且还应加有覆盖剂。 3)先加入培点较高的铝锭、铝铜中间合金，然后加入回炉料和锌，并撒上一层20mm厚 覆盖剂，最后用钟罩 镁锭，除去覆盖层，用占料重0.25%一0.3%的精炼剂精炼，除 渣后浇成铸锭或转保温炉待用。 2)铝合金的炼工艺特点 1)当用金属锭及中问合金熔炼时，首先是装入金属锭，然后再装入中间合金。当用预制 合金锭、回炉料熔化时，则首先是装入此类炉料，然后再装人为调整化学成分所需加入的金 属锭或中间合金：对于一些易于损耗、熔点低的炉料， 该在熔炼末期加入，如镁和锌，它 们是在其他炉料熔化完以后，于温度达到690一700℃时加入。 2)炉料装入后，即开始了各种炉料的熔化过程，在这个过程中应尽量缩短熔炼时间， 并严格控制炉温，以防止合金液过热，因为熔炼时间越长，合金液过热度越高，合金液吸气

压铸合金的熔炼 压铸合金的熔炼是压铸过程的重要环节。金属从固态变为熔融状态，是一个复杂的物理、 化学反应以及热交换过程。随着熔炼过程中合金产生金属和非金属的夹杂物、吸收气体以及 合金中的组分与杂质含量有所变化，因而，在不同程度上影响到合金的工艺、物理、化学和 力学性能。 压铸用的非铁金属合金大都具有熔点低、容易过热，在熔融状态下容易吸气和氧化等特 点，因此熔炼工艺比较复杂。在压铸过程中，由于合金熔料中回炉料占一定的比例，合金在 熔融状态下持续时间长，掏勺频繁等容易引起合金质量不良，所以，要制定严格的正确合理 的熔炼工艺规程，严格按正确合理的工艺规程进行熔炼，是获得质量优良的压铸合金的重要 保证。 1．熔炉 压铸生产过程用的熔炉有熔化炉和保温炉。在小量生产和压铸机少的情况下， 常常是在保温炉内直接进行熔化，然后精炼使用。 压铸合金的熔炉以坩埚炉为主，根据热源的不同可分为燃料炉和电炉。 电炉既可用于熔炼，也可用于保温。 压铸生产中常用的坩埚材料有石墨和金属两种。在熔炼锌合金、铝合金和铜合金时，均 可采用石墨坩埚。石墨坩埚不能用来熔炼镁合金，因为硅元素是所有镁合金都不宜存在的杂 质。同样，对含镁量高的铝合金，也不能用石墨坩埚熔化。金属坩埚一般用于锌、铝、 镁合金的熔炼。金属坩埚的材料多为铸铁、铸钢和钢板焊接等几种。材料为铸铁的坩埚，耐 热性差，容易损坏，但价格低廉，制造容易，生产中广泛使用，熔化锌合金多用铸铁坩埚； 熔化铝合金可用普通灰铸铁、耐热铸铁、铸钢或钢板焊接的坩埚；熔化镁合金可用铸钢或低 碳钢板焊接的坩埚，但不能用含镍的钢坩埚。 除坩埚炉外，在压铸生产中，也采用一些其他形式的电炉，如高频或中频感应电炉、电 弧炉。这些炉子多用于铜合金的熔炼。 2．炉料 包括新金属合金料、中间合金和回炉料。炉料是根据合金的化学成分、质量要 求、工艺特性以及经济效果来选择的。 3．熔炼前的准备工作包括熔炉、熔炼工具、熔剂及炉料等的准备工作。 4．压铸合金的熔炼工艺特点 (1)锌合金的熔炼工艺特点 1)为了防止锌合金的“老化”，除了选用高纯度的新材料外，还应严格控制熔炼过程， 防止有害杂物混入；对回炉料的成分及有害杂质应经化验分析，确定其含量后才能投入使 用，混杂在回炉料中的铁及其他杂质要清除掉。 2)锌的沸点低，易蒸发，易氧化。锌过热时，对组织和力学性能均有影响，故要严格控 制熔炼温度，一般为 440～480℃范围内，并且还应加有覆盖剂。 3)先加入熔点较高的铝锭、铝铜中间合金，然后加入回炉料和锌，并撒上一层 20mm 厚 覆盖剂，最后用钟罩压入镁锭，除去覆盖层，用占料重 O．25％～0．3％的精炼剂精炼，除 渣后浇成铸锭或转保温炉待用。 (2)铝合金的熔炼工艺特点 1)当用金属锭及中问合金熔炼时，首先是装入金属锭，然后再装入中间合金。当用预制 合金锭、回炉料熔化时，则首先是装入此类炉料，然后再装人为调整化学成分所需加入的金 属锭或中间合金；对于一些易于损耗、熔点低的炉料，应该在熔炼末期加入，如镁和锌，它 们是在其他炉料熔化完以后，于温度达到 690～700℃时加入。 2)炉料装入后，即开始了各种炉料的熔化过程，在这个过程中应尽量缩短熔炼时间， 并严格控制炉温，以防止合金液过热，因为熔炼时间越长，合金液过热度越高，合金液吸气

和氧化将加剧。特别是采用坩埚护熔炼或保温更应注意。压铸用铝合金要在溶剂的保护下进 行熔炼和保温，以防合金液吸气和产生氧化夹杂物。 3)为了除去合金液中的气体和氧化夹杂物，铝合金熔炼过程中要进行精炼。目前广泛使 用各种无公害的精炼剂。 (3)镁合金的熔炼工艺特点 1)熔炼工具与金属液接触时，其上粘有很多熔渣和氧化物，必须经常用熔剂进行清洗， 为此要在熔炉旁边另设置一个熔剂熔化坩埚，将熔剂熔化并加热至760一800℃，以便熔炼 具在使用之前，浸入其内洗涤 ,经过洗净的工具再预热到暗红色后才能使用。洗涤 病中的熔剂，在母 一工作班中，应清理1~2次，以除去其中的脏物，并根据熔剂的消耗量 和洗涤能力的减弱，往洗涤坩埚中添加新的熔剂。洗涤剂应定期更换。 2)将坩埚预热到400一450℃，撒上炉料重0.1%一0.5%的熔剂，随后加入预热的镁 锭、铝糕中间合金和回炉料，迅谏升温熔化，待全部炉料熔化后，于温度690~720℃加入 锌锭，每次加料后应在金属液面暴露部分添加新的熔剂 3)为清除混入金属中的氧化夹杂物，提高金属的纯度，压铸镁合金要进行精炼 合金液 温度至700-730℃时，用搅拌勺激烈地由上而下搅拌合金液5~8mi,直至合金液呈现镜 面光泽时为止。在搅拌过程中，应向合金液面均匀地不断地撒上熔剂，其消耗量为炉料总重 量的0.8%一1%。除去合金液面的熔渣及熔剂，并撒上一层新熔剂，然后升温至780℃，在 此温度下使金属液静置不少于15min。镁合金在整个熔炼和保温过程中，如发现在液面上有 燃烧时，应立即撒以 溶剂。撒上新熔剂后应停 3min才能压铸， 否则容易将 带入压铸件中。 (4)制合金的熔炼工艺特点 1)压铸铜合金主要是黄铜，其熔炼温度一般为1100一1150℃之间。黄铜中含有较多的 锌，在熔炼温度下，锌的蒸气压较大，故其含气量较小，锌对铜液有脱氧作用，故铅黄 铜一般不需要加入脱氧剂进行脱氧：但硅黄铜 乃需要加入脱氧剂进行脱氧。 2)硅黄铜熔炼加料顺序是先加入铜硅中间合金，然后才加入铜和锌。熔炼过程中硅黄铜 表面上有一层致密的氧化膜，可显著减少锌的蒸发。因此不一定要采用覆盖剂。而熔炼铅黄 铜仍需要加入覆盖剂。 5,压铸合金熔炼时的安全技术在压储合金熔练时程中。当炉料和工且含有水分时 就会发生金属飞藏现象，甚至会出现烫伤事件，产生的有害气体会影响操作人员的身体健康 镁合金还有容易发生燃烧或爆炸的危险。因此，应严格按工艺规程和安全守则进行操作， 应遵守工业卫生的各种规定。 6.压铸合金的质量检验合金的质量对铸件质量有者决定性的影响。由于合金质量低劣 而引起的废品是难以补救的，往往造成成批铸件的报废。所以，合金熔炼过程中的正确操作 和严格控制，是获得高质量合金的重要前提。合金质量的优劣，可以从化学成分、力学性能 物理性能及化学性能等方面来鉴定。在熔炼过程中，还可以应用 一定的工艺方法进行检验 如断口检验和含气量检验等。 ()化学成分的检验合金的化学成分对各方面的性能有着密切的联系和较大的影响。所 以，在压铸生产中，对压铸合金进行化学成分的检验是必须做的最基木的检验项目。压铸合 金的化学成分应符合国家标准的规定。化学成分的检验方法常用化学分析法或光谱分析法。 化学成分检验的内容，应包括合金中的主要成分和有害杂质的含量。有时，根据生产现场的 需要，对合金中含量可能改变的某种有影响的元素，也进行分析鉴定。若用炉前快速分析 则有利于控制合金的质量，在压铸前可以杜绝不合格的合金压铸成形。化学成分分析试样的 制取，一般是从每一炉合金压铸到一半时，将合金液浇注在专用模内获得的。 (2)力学性能的检验合金的力学性能是铸件质量的重要指标之一。各种压铸合金的力学

和氧化将加剧。特别是采用坩埚炉熔炼或保温更应注意。压铸用铝合金要在溶剂的保护下进 行熔炼和保温，以防合金液吸气和产生氧化夹杂物。 3)为了除去合金液中的气体和氧化夹杂物，铝合金熔炼过程中要进行精炼。目前广泛使 用各种无公害的精炼剂。 (3)镁合金的熔炼工艺特点 1）熔炼工具与金属液接触时，其上粘有很多熔渣和氧化物，必须经常用熔剂进行清洗， 为此要在熔炉旁边另设置一个熔剂熔化坩埚，将熔剂熔化并加热至 760～800℃，以便熔炼 工具在使用之前，浸入其内洗涤干净，经过洗净的工具再预热到暗红色后才能使用。洗涤坩 埚中的熔剂，在每一工作班中，应清理 1～2 次，以除去其中的脏物，并根据熔剂的消耗量 和洗涤能力的减弱，往洗涤坩埚中添加新的熔剂。洗涤剂应定期更换。 2)将坩埚预热到 400～450℃，撒上炉料重 0．1％～0．5％的熔剂，随后加入预热的镁 锭、铝镁中间合金和回炉料，迅速升温熔化，待全部炉料熔化后，于温度 690～720℃加入 锌锭，每次加料后应在金属液面暴露部分添加新的熔剂。 3)为清除混入金属中的氧化夹杂物，提高金属的纯度，压铸镁合金要进行精炼。合金液 温度至 700～730℃时，用搅拌勺激烈地由上而下搅拌合金液 5～8min，直至合金液呈现镜 面光泽时为止。在搅拌过程中，应向合金液面均匀地不断地撒上熔剂，其消耗量为炉料总重 量的 0.8％～1％。除去合金液面的熔渣及熔剂，并撒上一层新熔剂，然后升温至 780℃，在 此温度下使金属液静置不少于 15min。镁合金在整个熔炼和保温过程中，如发现在液面上有 燃烧时，应立即撒以熔剂。撒上新熔剂后应停留 2～3min 才能压铸，否则容易将熔剂夹杂 带入压铸件中。 (4)铜合金的熔炼工艺特点 1)压铸铜合金主要是黄铜，其熔炼温度一般为 1100～1150℃之间。黄铜中含有较多的 锌，在熔炼温度下，锌的蒸气压较大，故其含气量较小，锌对铜液有脱氧作用，故铅黄 铜一般不需要加入脱氧剂进行脱氧；但硅黄铜仍需要加入脱氧剂进行脱氧。 2)硅黄铜熔炼加料顺序是先加入铜硅中间合金，然后才加入铜和锌。熔炼过程中硅黄铜 表面上有一层致密的氧化膜，可显著减少锌的蒸发。因此不一定要采用覆盖剂。而熔炼铅黄 铜仍需要加入覆盖剂。 5．压铸合金熔炼时的安全技术 在压铸合金熔炼过程中，当炉料和工具含有水分时， 就会发生金属飞溅现象，甚至会出现烫伤事件，产生的有害气体会影响操作人员的身体健康。 镁合金还有容易发生燃烧或爆炸的危险。因此，应严格按工艺规程和安全守则进行操作，并 应遵守工业卫生的各种规定。 6．压铸合金的质量检验合金的质量对铸件质量有着决定性的影响。由于合金质量低劣 而引起的废品是难以补救的，往往造成成批铸件的报废。所以，合金熔炼过程中的正确操作 和严格控制，是获得高质量合金的重要前提。合金质量的优劣，可以从化学成分、力学性能、 物理性能及化学性能等方面来鉴定。在熔炼过程中，还可以应用一定的工艺方法进行检验， 如断口检验和含气量检验等。 (1)化学成分的检验合金的化学成分对各方面的性能有着密切的联系和较大的影响。所 以，在压铸生产中，对压铸合金进行化学成分的检验是必须做的最基本的检验项目。压铸合 金的化学成分应符合国家标准的规定。化学成分的检验方法常用化学分析法或光谱分析法。 化学成分检验的内容，应包括合金中的主要成分和有害杂质的含量。有时，根据生产现场的 需要，对合金中含量可能改变的某种有影响的元素，也进行分析鉴定。若用炉前快速分析， 则有利于控制合金的质量，在压铸前可以杜绝不合格的合金压铸成形。化学成分分析试样的 制取，一般是从每一炉合金压铸到一半时，将合金液浇注在专用模内获得的。 (2)力学性能的检验合金的力学性能是铸件质量的重要指标之一。各种压铸合金的力学

性能指标都必须符合国家标准的规定。合金的力学性能是合金的本质性能，它虽然不能完全 代表铸件的实际性能，但确是检验合金熔炼质量的可靠依据。力学性能检验试样是根据国家 标准的规定通过单独压铸从自由铸件上切取的方法获取的。 (3)工艺性的检验鉴定压铸合金质量的工艺性检验可以多方面进行。为了迅速地鉴定合 金在熔炼过程中成分是否有偏差、吸气程度以及其他性质，可用炉前断口检验、含气量检验 以及弯曲或折断试验等方法。但是，所有这些方法，需要操作人员和检验人员有一定的经验 和判断能力，并且还应事先根据生产特点，制取相应的标准试样

性能指标都必须符合国家标准的规定。合金的力学性能是合金的本质性能，它虽然不能完全 代表铸件的实际性能，但确是检验合金熔炼质量的可靠依据。力学性能检验试样是根据国家 标准的规定通过单独压铸从自由铸件上切取的方法获取的。 (3)工艺性的检验鉴定压铸合金质量的工艺性检验可以多方面进行。为了迅速地鉴定合 金在熔炼过程中成分是否有偏差、吸气程度以及其他性质，可用炉前断口检验、含气量检验 以及弯曲或折断试验等方法。但是，所有这些方法，需要操作人员和检验人员有一定的经验 和判断能力，并且还应事先根据生产特点，制取相应的标准试样