1.純銅的熔煉
(1)先將坩堝預(yù)熱至暗紅色,在坩堝底加一層厚度約為30-50cm的干燥木炭或覆蓋劑。再依次加入邊角余料、廢塊和棒料,最后加電解銅。
(2)補(bǔ)加的合金元素可放在爐臺上預(yù)熱,嚴(yán)禁冷料加入液態(tài)金屬中。整個熔化過程中應(yīng)經(jīng)?;顒訝t料,以防搭橋。
(3)升溫使合金全部熔化。合金全熔后,溫度達(dá)到1200-1220℃時,加入占合金液重量的0.3%-0.4%的磷銅脫氧,磷與氧化亞銅發(fā)生下列反應(yīng):5Cu2O+2P=P2O5+10Cu及Cu2O+P2O5=2CuPO3,生成的五氧化二磷氣體從合金中逸出,磷酸銅可浮于液面,扒渣去除,于是達(dá)到脫氧的目的。
(4)最后扒渣出爐,合金液的澆注溫度一般為1100-1200℃。
2.黃銅的熔煉
以鋅為主要合金元素的銅基合金為黃銅,分為普通黃銅和特殊黃銅兩類。普通黃銅是銅和鋅組成的兩元合金,主要用于壓力加工。在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入其他合金元素(如硅、鋁、錳、鉛、鐵、鎳等),便成為特殊黃銅。鑄造黃銅大多是特殊黃銅。
(1)合金的配料及金屬爐料要求 銅合金的化學(xué)成分中,由于主要成分變化范圍較大,因此在配料計算的過程中,應(yīng)根據(jù)其性能要求,選擇適當(dāng)?shù)呐淞铣煞?。合金的化學(xué)成分應(yīng)符合GB117
6-87,幾種常用的黃銅熔煉配料成分按表1進(jìn)行。
(2)爐料配比 按照一般的鑄造慣例,新料成分占爐料的總重量應(yīng)≥30%,回爐料≤70%。但在實際生產(chǎn)中,我們考慮到銅合金的回爐料比較多,在爐料的配比時回爐料的質(zhì)量百分比≥90%時,熔化質(zhì)量依然很好,化學(xué)光譜分析證明鑄件的成分合格?;貭t料較多時需要考慮合金中的雜質(zhì)是否超標(biāo)。
(3)熔煉前的準(zhǔn)備 ①金屬爐料的準(zhǔn)備:回爐料是同牌號的廢鑄件、澆冒口及重熔鑄錠,需要具有明確的化學(xué)成分。入爐前吹砂清除表面污物,經(jīng)預(yù)熱后裝爐(首批冷爐熔化可隨爐預(yù)熱);電解銅經(jīng)吹砂去除污物,在500-550℃預(yù)熱后去除水分后,才能裝爐(首批冷爐熔化可隨爐預(yù)熱;純金屬元素入爐前可在爐邊預(yù)熱。金屬爐料的最大塊度不應(yīng)超過坩堝直徑的1/3,長度不應(yīng)超過坩堝深度的4/5。②坩堝和熔煉設(shè)備及工具的準(zhǔn)備:坩堝使用前應(yīng)無裂紋和影響安全的其他損傷,新坩堝必須經(jīng)過低溫緩慢加熱處理,以防產(chǎn)生裂紋;舊坩堝將內(nèi)表面熔渣清理干凈;用新石墨坩堝及更換熔煉合金種類時,熔煉前坩堝應(yīng)熔化同牌號系列合金進(jìn)行洗爐;用耐火材料及石墨做成的攪拌棒必須徹底清理殘余涂料和銹跡,并涂敷一層耐火材料或刷涂料后烘干待用;錠模在使用前必須徹底清理干凈,涂涂料后預(yù)熱至100-150℃待用。
(4)覆蓋劑及熔劑的準(zhǔn)備 ①木炭應(yīng)裝入密封的烘烤箱內(nèi),在不低于800℃烘烤4h,待用時要防止吸潮。②覆蓋劑,也可用干燥木炭作覆蓋劑。覆蓋劑均要求干燥并去除其中的雜物。
(5)合金熔煉工藝過程
①先將坩堝預(yù)熱至暗紅色,并在其底部加入20-40cm厚木炭。
②加入電解銅,迅速升溫熔化后按先熔點高后熔點低的順序加入中間合金(如有配入時),最后加回爐料,同時補(bǔ)加木炭,以保證合金液面不暴露在空氣中。
③熔煉黃銅一般也需要進(jìn)行脫氧,待銅全部熔化后,溫度達(dá)1150-1200℃時加入磷銅(以P占銅液重量的0.04%-0.06%計算)進(jìn)行脫氧。經(jīng)脫氧與不脫氧的實踐對比,脫氧后的鑄件表面質(zhì)量要優(yōu)于不脫氧的質(zhì)量。
④按各合金牌號成分要求分別補(bǔ)加合金元素:在1100-1120℃加入鋁銅中間合金,在1100℃-1150℃停電分批加入純鋅、純鋁并攪拌。熔化硅黃銅時應(yīng)先加硅,再加鋅;熔化鉛黃銅時應(yīng)先加鋅再加鉛。鋅元素的加入溫度應(yīng)控制,加鋅后若溫度降低可以中間送電,當(dāng)合金液溫度高于1200℃時,不允許加鋅。
⑤出爐扒渣,調(diào)整合金液至鑄件工藝卡片要求溫度后,迅速出爐澆注。合金的澆注溫度是影響鑄件性能的因素之一。一般的出爐溫度為ZCuZn38:1100-1130℃;ZCuZn40Pb2:1080-1100℃;ZCuZn31Al2:1120-1140℃;ZCuZn16Si4:1100-1140℃。
⑥熔煉兩種不同牌號的合金,其化學(xué)成分有影響時,中間應(yīng)進(jìn)行洗爐。比如,用熔煉過鋁青銅的坩堝和工具再來熔化錫青銅,而坩堝和工具就要含有鋁元素,雖然鋁在鋁青銅里是合格的成分,但在錫青銅里卻是最有害的元素。
一般的銅合金經(jīng)過脫氧后,就可獲得合格鑄件。但對于鋁青銅、鋁黃銅、硅青銅等,易氧化生成高熔點氧化物Al2O3、SiO2,使鑄件形成夾渣,需經(jīng)過精煉才能去除,
3.青銅的熔煉
鑄造青銅按成分可分為錫青銅和不含錫青銅。錫青銅是以錫為主要合金元素的銅基合金,具有良好的耐磨性、耐蝕性,較好的強(qiáng)度和塑性。不含錫青銅有鋁青銅、鉛青銅、硅青銅等,含有的主要元素不同,如鋁青銅是以鋁為主要合金元素的銅基合金。
(1)合金的配料及金屬爐料要求 幾種常用青銅合金熔煉配料成分按表2進(jìn)行。
要求:在ZCuAl10Fe3合金內(nèi)允許配入0.7%~0.9%Ni,0.3%~0
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