鋁合金熔煉工藝研究

劉傳寶

鋁合金熔煉工藝研究

劉傳寶

（哈爾濱東安發動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

熔煉是使金屬合金化的一種方法。它是采用加熱的方式改變金屬物態，使基體金屬和合金化組元按要求的配比熔制成成分均勻的熔體，并使其滿足內部純潔度、鑄造溫度和其他特定要求的一種工藝過程。本文就鋁合金熔煉工藝進行了必要的研究，以此提高鋁合金熔煉工藝水平。

鋁合金；工藝；技術；熔煉

1 熔煉前的裝料準備

（1）裝料的原則。裝爐料順序應合理。正確的裝料要根據所加入爐料性質與狀態而定，而且還應考慮到最快的熔化速度，最少的燒損以及準確的化學成分控制。

（2）裝料時，先裝小塊或薄片廢料，鋁錠和大塊料裝在中間，最后裝中間合金。熔點易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應當在熔池中均勻分布，防止偏重。小塊或薄板料裝在熔池下層，這樣可減少燒損，同時還可以保護爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點高，如AL-NI和AL-MN合金的熔點為780～820℃，裝在上層，由于爐內上部溫度高容易熔化，也有充分的時間擴散；使中間合金分布均勻，則有利于熔體的成分控制。

（3）嚴格控制爐料質量。嚴格控制爐料中新舊爐料的比例，回爐料所占爐料的質量分數應≤75%，保證爐料干凈，爐料需經吹砂處理后使用。回爐料使用前應經重熔精煉處理。爐料應充分預熱，去除水分、油污等雜質。

2 溫度的選擇

（1）選擇好溫度。只有合適的溫度才能獲得高質量的合金液，避免過熱。若溫度過高，會加大合金中各種元素的氧化燒損，引起合金中化學成分的變化。溫度過低，會使合金的化學成分不均勻，合金中的氧化夾雜物、氣體等不易排出，合金的理化性能下降，影響鑄造性能。

（2）合金液快速升至較高的溫度（690℃左右），進行合理的攪拌，以促進所有合金元素的溶解，確認所有元素全部溶解后，進行精煉除氣，扒除浮渣后將至澆注溫度。（因鋁溶液的溫度難以用肉眼來判斷的，所以必須用測溫儀表控制溫度，測溫儀表應定期校準和維修；熱電偶套管應周期的用金屬刷刷干凈，涂以防護性涂料，以保證測溫結果的準確性及延長使用壽命。

（3）鋁合金熔點攝氏612～634℃熔煉溫度不宜過高在625～645℃之間。鋁合金液吸人的氫，如在合金液面上方的水汽壓力下降時（如在真空中）則會從鋁合金液內析出。但由于鋁合金液內都存在著氧化夾雜，它有強烈的吸附氫氣和水汽的作用，總是成為形成氣泡的核心，再加上合金液中一些合金元素，如s、Mg等都使氫的擴散逃逸速度下降，這樣就減緩或阻滯了氣泡的擴散和析出。所以，通過熔劑熔化法（即在鋁合金液表面撤上一層能溶解或松散氧化膜的熔劑，使氧化膜不致阻擋氫氣泡的逸出）等辦法，盡量使氣體逸出，減少氣孔缺陷的形成。

3 精煉工藝

（1）鋁合金精煉的主要目的是清除熔液內的氣體和非金屬夾雜物、均勻合金成分。精煉是熔煉中極為重要的一個工藝過程。應正確選用精煉劑、控制好加入量份般加入合金質量的0.44～0.67%）及把握好精煉溫度，精煉溫度一般控制在690～740℃。精煉劑（充分預熱）加入量鋁液重的0.14～0.19%，用鐘罩壓入。處理時間為4～6min后靜止6～12min，扒除浮渣進行澆注，澆注溫度為680～760℃。

（2）鋁合金的精煉一般采用六氯乙烷、DSG鋁合金除渣除氣劑、鋁精煉劑ZS-AJ01C等精煉劑。六氯乙烷使用前，置于熔爐旁預熱。DSG鋁合金除渣除氣劑、鋁精煉劑ZS-AJ01C等精煉劑，存放時要防止吸潮，使用前應置于熔爐旁預熱。為了減少合金液的吸氣和氧化的污染，應盡快熔化，防止過熱，根據需要，有的鋁合金液須加覆蓋劑保護。爐料熔化后，進行精煉處理，以凈化鋁合金液，并進行精煉效果的檢驗。另外，還要根據需要，進行變質處理和細分組織處理以提高性能，并檢驗處理效果。

（3）選擇合適的精練工藝也是非常重要的在精煉的過程中，用鐘罩將精煉劑分批壓入熔液面下約2/3處，均勻緩慢做順時針轉動，速度要緩、動作要平穩，避免金屬液大幅度攪動，以防增加氫含量和卷入夾雜。目前多數鋁合金的精煉絕大多數采用噴粉精煉，這種精煉方法能使精煉劑與鋁液充分接觸，可使精煉劑發揮最大效能。雖然這個特點是顯而易見的，但是精煉工藝也必須注意，否則得不到應有效果，噴粉精煉中所用氮氣壓力以小為好，能滿足吹出粉劑為佳，精煉中如果使用的氮氣不是高純氯，吹入鋁液的氮氣越多，氟氣中的水份使鋁液產生的氧化和吸氫越多。

4 出爐和清爐

（1）出爐。當熔體經過精煉處理后，并扒出表面浮渣后，如果溫度合適時，就可將金屬熔體輸注到靜置爐內，以便準備鑄造。

（2）清爐。清爐就是將爐內殘存的結渣徹底的清出爐外。當合金轉換后，普通制品連續生產6～17爐，特殊制品每生產一爐，一般就要進行大清爐。待大清爐時，應先均勻向爐內撒入一層粉狀熔劑，這是必要的程序，同時還必須將爐膛溫度升至790℃以上，然后用三角鏟將爐內各處殘存的結渣徹底清除。

5 結束語

總之，鋁合金零部件具有質量輕、導電性能和耐腐蝕性能強的特點，一些高性能、高精度、高韌性的優質鋁合金產品也被用于大型飛機、船舶等要求比較高的行業中。因此鋁合金熔煉工藝的質量控制和工藝持續優化改進是保證鋁件內外在質量的關鍵，是確保鋁合金系統長期穩定的重要技術。

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2016-10-9