第二章 铸造铝合金熔炼

铝合金熔炼与铸造 铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。

严格控制熔炼与浇铸的全过程，对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。

由于铝熔体吸收氢倾向大，氧化能力强，易溶解铁，在熔炼与浇铸过程中必须采取简易而又谨慎的预防措施，以获得优质铸件。

1、铝合金炉料配制及质量控制 为了熔炼出优质铝熔体，首先应选用合格的原材料。

须对原材料进行科学管理和适当处理，否则就会严重影响合金的质量，生产实践证明，原材料（包括金属材料及辅助材料）控制不严会使铸件成批报废。

（一）原材料必须有合格的化学成分及组织，具体要求如下： 入厂的合金锭除分析主要成分及杂质含量外，尚就检查低陪组织及断口。

实践证明，使用了含有严重缩孔、针孔、以及气泡的铝液，就难以获得致密的铸件，甚至会造成整炉、整批的铸件报废。

有人在研究铝硅合金锭对铝合金针孔的影响时发现，用熔融的纯浇铸砂型试块时并不出现针孔，当加入低组织和不合格的铝硅合金锭后，试块针孔严重，且晶粒大。

其原因为材料的遗传性所致。

铝硅系合金和遗传性随着含量的提高面增大，硅量达到7%时，遗传显著。

继续提高硅含量到共晶成分，遗传性又稍减小。

为解决炉料遗传性引起的铸件缺陷，必须选用冶金质量高的铝锭、中间合金及其它炉料。

具体标准如下： （1）断口上不应有针孔、气孔 针孔应在三级以内，局部（不超过受检面积的25%）不应超过三级，超过三级者必须采取重熔炼的办法以减少针孔度。

重熔精炼方法与一般铝合金熔炼相同，浇铸温度不宜超过660℃，对于那些原始晶粒大的铝锭、合金锭等，应先用较低的锭模温度，使它们快速凝固，细化晶粒。

2、炉料处理 炉料使用前应经吹砂处理，以去除表面的锈蚀、油脂等污物。

放置时间不长，表面较干净的铝合金锭及金属型回炉料可以不经吹砂处理，但应消除混在炉料内的铁质过滤网及镶嵌件等，所有的炉料在入炉前均应预热，以去除表面附的水分，缩短熔炼时间在3小时以上。

3、炉料的管理及存放 炉料的合理保存及管理对确保合金质量有重要意义。

铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。

铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。

2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。

铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。

铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。

2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。

其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。

电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。

感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。

电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。

2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。

将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。

，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。

2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。

•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。

•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。

•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。

3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。

铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。

3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。

压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。

第二章铝合金的冶炼1.金属铝的制取金属铝最初是用化学法制取的。

1825年丹麦化学家H.C.Örested和1827年德国Wöhler F.分别用钾汞齐和钾还原无水氯化铝，都得到少量金属粉末。

1854年Wöhler F.还用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠，每颗重约10～15mg，因而能够初步测定铝的密度，并认识到铝的熔点不高，且具有延展性。

后来，法国S.G。

Deville用钠代替钾还原熔融的氯化钠_氯化铝络盐，也制取金属铝。

1854年他在法国巴黎附近建立了一座小型炼铝厂。

1865年俄国 H.H.BeKeTOB 提议用镁来置换冰晶石中的铝，这一方案被德国Gmelingen Aluminium und Magnesium Fabrik 采用。

由于电解法兴起，化学法便渐渐被淘汰。

在整个化学法炼铝阶段中（1854～1895年）,大约总共生产了200Ton铝。

电解法熔炼铝起源与1854年。

当时德国R.W.Bunsen和法国S.C.Deville分别电解氯化钠_氯化铝络盐，得到金属铝。

1883年美国S.Bradley申请了电解熔融冰晶石的专利。

1886年美国的C.M.Hall 和法国的L.T.Héroult同时发明了冰晶石_氧化铝融盐电解法并申请到专利。

此法便是一百年来全世界炼铝工业上采用的唯一方法，统称为霍尔_埃鲁法。

中国的炼铝试验工作起始自1934年天津的黄海化学工业社，用800A预焙阳极电解槽炼出金属铝。

抚顺铝厂开始兴建于1937年，电解槽为自焙阳极式，电解强度为2400 A，最高年产铝量达到8000Ton。

台湾省高雄铝厂亦兴建于1937年。

从南阳 Bintan岛运来三水铝土矿，在厂内用拜耳法生产氧化铝，用24000A 和30000A自焙阳极电解槽生产铝，最高年产量达到10KTon。

新中国成立后，铝合金工业得到迅速的发展。

我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2000年氧化铝产量达429万Ton，铝锭283万Ton，我国已成为世界铝生产和消费的大国。

铝合金熔炼与铸造技术一、引言铝合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域广泛应用。

铝合金的制备过程中，熔炼与铸造技术起到关键作用，本文将对铝合金熔炼与铸造技术进行详细探讨。

二、铝合金熔炼技术2.1 熔炼原料准备熔炼铝合金的原料主要包括铝、合金元素和辅助材料。

铝采用高纯度的铝锭，合金元素可以通过添加铝合金粉末或其他化合物来实现。

辅助材料包括熔剂、脱气剂等。

这些原料的准备对于保证铝合金的成分和质量非常重要。

2.2 熔炼设备和工艺熔炼铝合金的常用设备有电阻加热炉、感应加热炉和气体燃烧炉等。

其中，感应加热炉在铝合金熔炼中应用最广泛，具有加热速度快、能耗低和温度控制准确等优点。

熔炼工艺包括预热、熔化、调温和净化等步骤，其中净化技术对于铝合金的纯净度和性能起到重要作用。

2.3 熔炼过程控制与优化熔炼过程中，熔体温度、保温时间、搅拌方式等因素对铝合金的成分和组织结构有重要影响。

熔炼过程需要进行温度控制、气氛控制和搅拌控制等，以确保铝合金的成分均匀、杂质含量低。

三、铝合金铸造技术3.1 铸造方法铝合金的常用铸造方法包括压铸、重力铸造、低压铸造和砂型铸造等。

压铸是最常用的铸造方法，适用于生产复杂形状和尺寸精度要求高的铝合金件。

重力铸造适用于大型铝合金零部件的生产，低压铸造适用于长条状和壳状铝合金件的生产，砂型铸造适用于非常大型和特殊形状的铝合金件的生产。

3.2 铝合金铸造过程铝合金的铸造过程主要包括熔炼、准备模具、浇注、冷却和后处理等步骤。

熔炼过程中，需要根据具体合金配方和要求，控制熔体温度、浇注温度和浇注速度等参数。

准备模具是确保铸造件尺寸和表面质量的重要环节。

浇注过程需要保证熔体充分填充模腔，并避免气孔和缺陷的产生。

冷却过程中需控制冷却速率，以避免铝合金件出现应力和变形。

3.3 铝合金铸造工艺改进为了提高铝合金铸造件的质量和效率，可以采取一些工艺改进措施。

铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料，具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性，因此在许多行业中得到了广泛的应用。

铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。

本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。

一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点，使其融化成液态，以便进行后续的铸造工艺。

铝的熔点较低，约为660°C，因此相对较容易熔化。

而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质，例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。

1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种：批量熔炼和连续熔炼。

批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内，通过加热熔化成液态，并进行充分混合。

这种方法适用于小规模生产，常用的炉型有电阻炉和燃气炉。

而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部，通过炉内的加热和熔化过程，使得底部的液态铝合金不断流出。

这种方法适用于大规模生产，常用的炉型有回转炉和隧道炉。

1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中，需要注意以下几个方面。

首先，炉内的温度需要控制在适当的范围内，以避免过度燃烧或者过度冷却。

其次，需要保持良好的熔炼环境，防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。

最后，在加入其他合金元素时，需要根据配比和工艺要求进行准确的添加，以保证最终铝合金的性能。

二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。

铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求，确定合适的铸造方法和材料，以及适当的铸型结构。

常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。

其中砂型是最常用的铸造方法，可以应用于各种形状和尺寸的产品。

2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。

传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中，并通过自然冷却形成最终产品。

这种方法适用于小批量生产，但精度和表面光滑度相对较低。

压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中，通过压力传递和快速冷却，实现快速成型。

1 铝合金的熔化1．1坩埚、锭模及熔炼工具的准备1．1．1石墨坩埚的准备：1．1．1．1根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；1．1．1．2新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至900℃进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；1．1．1．3旧坩埚（注意同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，清除表面熔渣和其它脏物，装料前预热到250~300℃。

1．1．2铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。

为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处理。

1．1．3坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净。

1．1．4新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法清除干净，并加热到700～800℃，保温2～4小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。

1．1．5铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。

1．1．6坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。

搪衬的保温坩埚重复使用时，可不涂防护涂料。

1．1．6．1涂料成分可按表1中的规定：表1 坩埚和工具用涂料1．1．6．2涂料的配制：涂料成分中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100～140目过筛，然后混合均匀。

使用时，先将水玻璃倒入80～100℃的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。

配好后的涂料停放时间一般不超过8小时。

1．1．6．3将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180～250℃，涂以防腐涂料。

1．1．7用于保温的碳素钢板焊接坩埚，其内表应用耐火材料搪衬。

耐火材料可按表2中的规定：表2 耐火材料成分配比1．2原材料1．2．1配制铝合金所用的金属材料应符合QB004《原材料技术条件及验收标准>标准》中的规定。

1．2．2配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的辅助材料也应符合QB004中的规定。

1．3中间合金的配制：铝基中间合金的配制工艺及配料系数见表3及表4：表3 常用中间合金的配制工艺参数表4常用中间合金的配料系数1．3．1铝铜中间合金熔炼工艺：1．3．1．1将配制好的炉料充分预热；1．3．1．2将10~15%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；1．3．1．3在700℃左右加入精炼剂（用量按各种精炼剂使用要求配加，如使用AWJ-3精炼剂，加入量为0.5~0.8%）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚≤25mm）。

铸造铝合金熔炼、浇注操作规程一、引言铝合金作为一种重要的金属材料，在工业生产中应用广泛。

铸造铝合金需要经过熔炼和浇注等一系列操作，本文旨在规范铸造铝合金熔炼和浇注的操作流程，确保产品质量和工作安全。

二、设备与材料准备1.熔炉：熔炼铝合金的设备，应检查其完好性和安全性。

2.铝合金：根据需要选择合适的铝合金材料，并对其进行检查。

三、铸造铝合金熔炼操作步骤1.准备熔炉：检查熔炉是否完好，炉体清洁。

保证炉体内无杂物和水分。

2.启动熔炉：按照熔炉操作说明书的要求，启动熔炉。

根据铝合金的种类和用途，设定相应的炉温和加热时间。

3.加入铝合金：根据配料表和生产计划，按比例加入铝合金。

注意在加入过程中要避免飞溅和挥发。

4.熔炼铝合金：加热熔炉至设定温度，保持一定时间，使铝合金完全熔化和合金化。

5.检查合金液：在熔炼过程中，及时取出合金液进行化学成分分析和温度测量，确保合金质量和温度控制。

6.熔炼结束：熔炼达到要求后，关闭熔炉电源，停止加热，将炉温降至安全范围以下。

四、铸造铝合金浇注操作步骤1.准备浇注模具：检查模具的完好性和清洁度，确保模具表面平整和无杂质。

2.铝合金熔炼液准备：将熔炼好的铝合金液倒入合适的容器中，注意防止浇注过程中的温度损失。

3.浇注准备：根据产品工艺要求，将模具固定在合适的位置上，并将浇注系统与模具连接。

4.开始浇注：将铝合金液缓慢倒入模具中，注意避免过快浇注引起气泡或缺陷的产生。

5.清理模具：待铝合金凝固后，将模具拆开，取出铸件。

清理模具，确保次次使用时的模具表面平整和清洁。

6.铝合金回收利用：收集浇注过程中产生的废料铝合金，进行回收再利用。

五、安全注意事项1.操作人员必须戴好防护手套、护目镜等个人防护用品，以免熔炼浇注过程中发生烫伤和眼睛受伤等意外事故。

2.操作人员应经过专业的培训，并严格按照操作规程进行操作，以避免煤气中毒、火灾等危险发生。

3.在浇注过程中，要注意铝合金液的温度和倒注的方式，防止溅出和突然喷涌造成烫伤。

铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理一、实验目的：掌握铝合金熔炼的基本原理，并应用在熔炼的实践中。

熔炼是使金属合金化的一种方法，它是采用加热的方式改变金属物态，使基体金属和合金组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足部纯洁度、铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。

熔体的质量对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响，如果熔体质量先天不足，将给制品的使用带来潜在的危险。

因此，熔炼又是对加工制品的质量起支配作用的一道关键工序。

而铸造是一种使液态金属冷凝成型的方法，它是将符合铸造的液态金属通过一系列浇注工具浇入到具有一定形状的铸模（结晶器）中，使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等）的作用下充满铸模型腔，冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件的工艺过程。

铝合金的铸锭法有很多，根据铸锭相对铸模（结晶器）的位置和运动特征，可将铝合金的铸锭方法分类如下：二、实验容：铝铜合金熔炼基本工艺流程三、实验要求严格控制熔化工艺参数和规程1. 熔炼温度熔炼温度愈高，合金化程度愈完全，但熔体氧化、吸氢倾向愈大，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。

通常，铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上50～100℃的围。

从图1的Al-Cu相图可知，Al-5%Cu的液相线温度大致为660～670℃，因此，它的熔炼温度应定在710（720）℃～760（770）℃之间。

浇注温度为730℃左右。

图1 铝铜二元状态图2．熔炼时间熔炼时间是指从装炉升温开始到熔体出炉为止，炉料以固态和液态形式停留于熔炉中的总时间。

熔炼时间越长，则熔炉生产率越低，炉料氧化吸气程度愈严重，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。

精炼后的熔体，在炉中停留愈久，则熔体重新污染，成分发生变化，变形处理失效的可能性愈大。

因此，作为一条总的原则，在保证完成一系列的工艺操作所必需的时间的前提下，应尽量缩短熔炼时间。

3．合金化元素的加入方式与铝相比，铜的比重大，熔点虽高（1083℃），但在铝中的溶解度大，溶解热也很大，无需将预热即可溶解，因此，可以以纯金属板的形式在主要炉料熔化后直接加入熔体中，亦可与纯铝一同加入。