关于铸造铝合金熔炼处理与在线质量控制的探讨.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 28 日 作者简介:黄志强(1985),汉族,河北省秦皇岛人,本科,中级职称,现就职于秦皇岛中秦渤海轮毂有限公司,研究方向为铝合金熔炼、压力铸造、模具工装工艺设计、铝合金旋压、铝合金热处理。-100-关于铸造铝合金熔炼处理与在线质量控制的探讨 黄志强 中秦渤海轮毂有限公司,河北 秦皇岛 066000 摘要:摘要:铝合金具有强度高、适应性强、耐高温的优良特性。所以常常选用铝合金材料来铸造生产一些复杂关键的铝合金零部件。而在日常生产过程当中,铝合金的熔炼工艺不仅会对铝合金当中金属元素成分以及元素组织状态产生很大影响,进而改变铝合金的化
2、学与物理性能。而且在铝合金精炼过程当中还会产生很多有毒有害气体,这些气体排放之后会进一步加剧环境污染程度。所以,为了有效控制可减少此类问题的发生,下文中主要就铸造铝合金熔炼处理及在线质量控制进行一些分析和探讨,以期能对有关人士提供一些借鉴和参考。关键词:关键词:铝合金;精炼;质量;在线检测 中图中图分类号:分类号:TG243 0 引言 很长一段时间以来,在铸造生产铝合金过程当中,对于铝合金的精炼,常常会运用到氯气、氯盐以及六氯乙烷等氯化物来开展铝合金精炼工作,而且铝合金精炼过程中又会有大量的氯气和氯化物气体被分解出来。这些氯气属于一种有毒有害气体,不仅对人体健康威胁极大,而且还会对相关设备以及
3、厂房造成较大危害。目前很多铝合金铸造厂,在对铝合金进行精炼过程当中,应用最多的为氯盐精炼,由此也造成大量的有毒有害气体被排放出来,对车间职工身体健康形成较大危害,引发很多矛盾问题,不利于经济社会的稳定发展。然而由于材料、工艺等方面的限制,这一问题也一直没有得到很好的解决。为此,为了有效改变这一现状,在铝合金精炼过程当中,选择沈阳理工大学研制的氩气旋转喷吹精炼和铝液质量在线检测工艺,同时在铝合金精炼过程中,将氯气、氯盐改用氩气,不仅有效避免了氯气给车间工人带来的危害,还大幅控制了这些有毒有害气体对生产设备以及厂房造成的腐蚀与污染影响,有效提高了铝合金在线检测水平,保证了铝合金的生产质量,减少了浪
4、费问题。并通过试验发现,铝合金采用氩气精炼,优化了铝合金铸件当中的针孔、气泡以及夹渣等缺陷。1 铝合金分类 铝合金由于用途的不同,主要包括变形和铸造两种不同的铝合金。变形铝合金在生产制作铝合金门窗方面应用普遍,而常常作为飞机结构材料进行应用。结合使用要求的不同,处理过程当中主要包括热处理与非热处理。而铜铝合金、铝硅合金以及铝镁合金等都属于铸造类的铝合金。具体生产时,时常依照化学元素含量的不同对铸造铝合金实施分类,并考虑铝合金的化学成分,在具体熔炼时,把原材料的用量适当添加与减少,有的成品铝锭在厂家提供时已经包含了产品在合金元素方面的需求,熔炼时不必对其他化学元素另行添加,也不必再配比就可以对铝
5、锭进行熔炼,不存在加入顺序问题,在生产制作单一结构产品方面,这种铝合金应用较为普遍。目前纯铝锭作为一种重要的原材料,应用非常的普遍,熔炼时结合具体生产情况对化学成分进行调节即可,能够对各品牌铝合金液进行熔炼,满足产品多样化的的实际需求。2 精炼工艺 在铝铸件的生产过程中,由于铝及其合金的化学性质比较活泼,具体实施熔炼时,常常出现氧化与吸气现象,而实际测定发现,氢在铝液当中达到 85%以上的含量水平,所以所谓的含气量,也就是含氢量。通过对铝合金进行精炼,能够把其中的多种杂质与气体全面清除,提升铝液的纯净度,避免铸件发生夹杂与气孔现象,所以对于铝合金的熔炼来讲,精炼是非常重要的。需要对精炼剂做出科
6、学选择,同时应当对加入量合理控制,通常根据合金质量,将加入量中国科技期刊数据库 工业 A-101-控制在 0.440.67%范围以内。而且也应当对精炼温度做出严格把控,以 690740为最佳。精炼剂(充分预热)加入量铝液重的 0.140.19%,用钟罩压入。处理时间为 46min 后静止 612min,扒除浮渣进行浇注,浇注温度为 680760。由于精炼工艺机理不同,又有吸附精炼以及非吸附精炼之分,前者在精炼过程当中,借助精炼剂把铝液当中的杂质吸附掉,并将依附于表面的氢气吸附掉,有效净化铝液,主要包括浮游法、熔剂法等。氩气旋转喷吹精炼是浮游法精炼的一种。2.1 氯盐精炼 在使用氯盐精炼时,金属
7、液中会有以下反应生成:例如:用氯化锌精炼时:2Al+3ZnCl22AlCl3+3Zn2 用六氯乙烷精炼时:3C2Cl6+2Al3C2Cl4+2 AlCl3C2Cl6 C2Cl4+Cl2 通过以上反应方程式不难发现,氯气和氯化物气体的产生,主要是由于精炼过程当中加入氯盐和六氯乙烷所导致,但是这些气体给人体带来的危害性极大,并会腐蚀设备与厂房。2.2 氩气旋转喷吹精炼 旋转喷吹精炼是借助吹头向铝合金中通入氩气,通过吹头通入氩气,会有很多气泡产生,氢在氩气泡内分压 P1H2=0,氢在铝液当中溶解,受到氢压力差的影响从铝液向亚气泡进行扩散,利用这样的迁移方式来平衡氩气泡和铝液氢分压,之后停止。当气泡长
8、大到一定临界尺寸时就自动向铝液表面运动,随着迁移过程的进行,气泡逐渐上浮,在上浮过程中,AL2O3等夹杂物与小气泡相遇而相聚,而且由于不断减少的铝液静压力,使其体积逐渐增大,加快上浮的速度,从液面中逸出。所以,保证气泡持续产生,就能把铝液内的氢全部清除出来。气泡上升过程当中,很多夹杂物会随着气泡吸附作用向表面上浮,并将其清除。而且夹杂物表面吸附的原有的小气泡随之被清除。精炼介质采用氩气,这种气体无毒无味,没有公害,属于一种惰性气体,也不用借助相应的设备处理废弃,运用氩气旋转喷吹除氢,不会出现溶剂夹杂现象,夹杂物在铝液当中通过气泡的形式被带出铝液,相较于净化溶剂,不会产生较多渣量,也没有有毒气体
9、的产生,使得工作环境得以进一步改善,避免了对环境构成的污染。2.3 精炼效果检测 为了达到在线检测的目的,可将减压凝固试样检测技术优势充分发挥出来,这样还能借助密度检测铝液当中的含气量实现定量分析的理想效果,浇筑铝液之前实施质量检测是非常可行的。铝液精炼效果致密性检测仪是试验开展过程当中主要的仪器设备,把铝液放入小坩埚当中,系统在负压条件下,就能对铝液凝固时出现的气泡上浮现象进行观察,以此对铝业含气量作出判断,也能实现定性分析。接着运用减压凝固试样进行冷却,并通过试样密度测试台架开展密度测试,对比分析其密度值,准确判断铝合金液当中的实际含气量,达到定性分析的效果,该方法具有很高的检测率,结果精
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