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镁合金的熔化工艺
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设备：压铸工场内，一套典型的熔化设备包括下列项目 1． 可将镁锭预热到150℃以上的预热熔炉 2． 加锭到熔化炉中的设备 3． 一个熔化系统 4． 熔炉的坩埚为中碳钢，外包一层耐热钢； 5． 料液的传输采用电加热的不含镍耐热钢管完成 6． 将料液加入压铸机内可通过下列各设备进行，如手动给汤、虹吸管、气泵、活塞泵、电磁泵等； 7． 熔炉上配有盖子。上面有必需的温度测量、液面控制、输料管、给汤泵、保护气体系统，以及用来检查及清洁熔炉的开口 镁合金的熔化前的准备工作 压铸界的朋友都知道，熔融金属接触到或与水混合时，不论何种金属，水立即变成蒸汽，引起所谓的井喷式爆炸。镁不仅与水反应，同时产生热量和氢气，根据水量的多少，反应还可以引起氢气爆炸，导致严重灾难，因此，必须小心让镁锭干燥和注意可能与熔融镁发生接触的物品，压铸时保持作业点干燥。为此，镁锭在未预热到150℃前，切不可放入熔融的镁合金中。毫不夸张地说，以下讲到的压铸处理中的安全问题，完全取决于水清除的控制情况。 镁合金的预热温度为150℃~350℃。水的沸点为100℃，所以最低为150℃，随着温度的升高，镁合金的化学性质越来越活跃，很容易发生化学变化（氧化）。当镁合金加热到350℃时，应加保护气体保护。 镁合金熔炉：镁合金可在用电热丝、油或气加热的熔炉中熔化。因气价低廉，美国普遍使用气热炉。然而，因为气热炉上垢块会导致坩埚磨损及水气形成的弊端，正大量使用电热炉。在欧洲，电热炉占主导地位。电热炉操作简单，能精确控制温度。在熔炉内部和发热元件附近都安装了热电偶来防止过度加热。 一．新开炉装料 1. 现在镁压铸合金主要有AZ91D、AM60B、AM50A、AS41B等种类，以AZ91D镁合金料为常用，镁合金锭料一般规格为4~12公斤/锭，这里以每锭7公斤的AZ91D压铸镁合金料为例，介绍新开炉装料的方法。 首先取30块干燥的镁合金锭料，其中十五块料以1/3，2/3的比例切开，另外十五块料以1/2的比例切开。将料锭表面异物（油、水、镁粘等）清理干净。 2．将熔炉坩埚清理干净，不得有锈迹，油迹和水迹及异物。 3. 先用整料将坩埚底部垫平。 4. 用2/3料沿着锅壁逐一排放。 5. 料与料的小间隙或料壶与锅壁之间用1/2料和1/3料填塞，最重要的是将合金料块整齐的摆实，减小间隙，且能使合金料与炉壁完全接触，保证热量传递效果。 6. 装放完毕后，清理炉盖口上的异物，盖上炉盖清理熔炉表面异物，保持熔炉表面的干净。 加保护气体： 到达350℃时，熔炉自动供保护气体，保护气体为SF6和N2， 镁合金的熔化 熔炉从350~400℃的加热功率比率为17% 熔炉从400~550℃的加热功率比率为21% 熔炉550℃以上的加热功率比率为100% 镁合金从350℃到650℃需6小时。 炉渣清理 每班开机前下班时的熔炉清渣步骤： 1. 将清渣工具表面清洁干净，在熔炉上预热10分钟； 2. 废渣收集箱中要干燥，没有易燃物； 3. 在清理熔炉前N2流量计值保持在100，把SF6流量计值调到20，混气流量计值保持在80，在此流量下保持通气5分钟后，即可开始清渣。 4. 穿上防护服及戴上面罩和防热手套打开炉盖，用铲子将坩埚、料壶及探热针保护套四周的废渣清除并聚在一起，这个动作必须在3分钟内完成，如3分钟尚不能完成，也必须盖上炉盖； 5. 关闭炉盖，等待大约10-15分钟；（炉内无白烟为准） 6. 打开废渣收集箱盖； 7. 用漏勺将废渣取出倒在废渣收集箱内，注：必须在3分钟内完成； 8. 如果3分钟内不能完全清理炉渣，则可关闭熔炉盖，停留10-15分钟后再继续清理； 此时不得有异物或合金料粘附在盖上，如有则必先清除后再盖盖子。 9. 清理熔炉表面； 10. 盖上废渣收集箱盖；清理掉落在地上的合金料； 11. 十五分钟后，调节各表的比率正常,N2流量值为100，SF6流量值为7-8，混气流量值为70-80。 l 注意：炉盖的密封面处不能有废渣，清渣时不小心掉下，要清除；否则会造成熔炉密封性不好，加速料液氧化。 12. 镁合金的料渣不能直接投入垃圾场，必须先将料渣燃烧以后才能将氧化完全的料渣投入垃圾场，否则是十分危险的。 停炉 镁合金从680℃降到室温需36小时，680℃~350℃用24小时，此时关闭保护气。 舀料的方法 1.将舀料工具料勺预热十分钟，并将料勺表面清理干净； 2. 将镁锭模从预热约150℃的烘箱中取出，放在地上在舀料和加料前，将N2流量计值保持在100,把SF6流量计值调到20-30，混气流量值保持在80，在此流量下保持通气5分钟后方可； 3.穿上防护服及戴上面罩和防热手套，掀起炉盖，将料勺倾斜30度，缓缓的放入料液中，将3/4料勺容量的料液，慢慢提出液面，平缓的将料液倒入镁锭模内，并将镁锭模盖盖上； 4. 开盖之后，最长的开盖时间为3分钟，否则会引起着火，必须及时关上炉盖； 5. 取料后，关上炉盖，如要再取料，则要等待10～15分钟； 6. 取料时，掉在地面上燃烧的料液需及时用干沙将其扑灭，并将地面清理干净； 7. 取料结束五分钟后调节SF6的比例为正常，N2流量值为100，SF6流量值为7～8，混气流量值为70～80。 注：炉盖的密封面处不能有废渣，取料时不小心掉下，必须先清除；否则会造成熔炉密封性不好，加速料液的氧化。 坩埚： 使用的坩埚必须用焊接钢或铸钢制成。切忌使用石墨坩埚。因为它会吸收溶剂而变得易碎。也不可使用铸铁坩埚，它易于产生许多瑕疵，例如吹孔，并且因抗高温蠕变性能低令其使用寿命短。 熔炉在使用一段时间后可能出现沉淀，沉淀包括氧化镁起绝热材料的作用，沉淀在坩埚底部堆积在表面形成氧化物，增加了污染熔融金属的可能。此外，必须定期刮除氧化物以防熔化速度降低，尤其是间断地进行压铸时，堆积于坩埚底部的含铝、镁、锰和镁的化合物固化。更加厉害的是，即使是坩埚受热这些金属化合物也不会熔化，半成品压铸的重复使金属化合物日益增厚，明显降低导热率和金属化合物与铁的反应而导致质量下降 坩埚主要由可铸的或能弯曲的低碳钢或不含镍低合金钢制成。为防止熔化，坩埚外表面使用抗热材料。为防止金属垢块生成，可使用抗热不锈钢做外层。除了延长坩埚的使用寿命外还可以防止金属垢块在炉底的堆积。处理外包钢的一个办法是使用前将坩埚侵入铝液中进行侵镀 应对坩埚进行定期检查，一般每季度一次。应建立弃用坩埚的标准，一般作法是当坩埚壁厚减少至原厚度的一半以下时，一般都应放弃使用。目测应包括对坩埚的内、外表面是否有裂缝。检查前应先除去所有金属垢。每个坩埚应有一份使用记录卡，记录其使用期限、壁厚尺寸及维修记录等具体内容。 可采用氩弧焊接修补坩埚 1． 首先焊接最深层，然后磨平 2． 在焊接一层后，磨平，重复操作，直到腐蚀孔焊满磨平为止，焊丝名称EMK6。 设备的清洗 所有用于镁合金熔化的坩埚从使用中除下时均含有金属残渣。金属液中用到的工具亦如此。残渣可用盐酸1：10比例稀释于水来去除。料管通常通过泵送酸液来清除。用盐酸清洗会产生氢气，必须有顺畅的通风条件。 熔炉的安全操作 1.未经过培训人员不得进入设备区。 2.在有镁尘、镁粉或镁屑处点明火或吸烟有爆炸危险。 3.设备零件带电，不正确维修保养电器，接地线未紧固，会造成人身伤害或死亡。 4.随意改装设备会降低设备的安全，有可能导致伤人或死亡。 5.对设备进行危险及错误操作，有可能导致伤人或死亡。 6.将潮温或脏的镁锭及镁尘、镁粉、镁渣加入熔炉有爆炸危险。所以，加入坩埚的镁合金应干燥、无油、无脏、预热不低于150℃。 7.坩埚中熔化镁溢出来，可造成人烧伤、死亡，所以镁合金熔化或加料时要穿保护服。 8.安全设备，需备足以下设备且易取和防火处： A.灭火器（D级灭火器） B.干盐或干沙 C.无尘石棉垫防止烧着衣服 D.安全衣及安全鞋耐700℃以上的高温 E.安全手套 F.护眼硬帽 9.急救设备： A.通气及防毒罩 B.医药箱 10.未经指导的人使用设备可能导致伤害、死亡。 |
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