Выплавка цинковых сплавов
1. Физико-химические явления процесса плавки
Выплавка сплавов является важной частью процесса литья под давлением, процесс плавки заключается не только в получении расплавленного металла, но что более важно, в получении химического состава, соответствующего нормам, так что детали литья под давлением могут получить хорошую кристаллическую структуру и газообразные, включения очень мелкого расплавленного металла.
В процессе плавления взаимодействие металла с газом и взаимодействие расплавленного металла с тиглем приводит к изменению состава, что приводит к образованию включений и поглощению газа. Поэтому правильная формулировка регламента процесса плавки и неукоснительное их выполнение является важной гарантией получения высококачественных отливок.
1. Взаимодействие металлов и газа
В процессе плавления встречаются такие газы, как водород (H2), кислород (O2), водяной пар (H2O), азот (N2), CO2, CO и т.д., которые либо растворены в расплавленном металле, либо вступают с ним в химическую реакцию.
2. Источник газа
Газы могут попадать в расплавленный сплав из печного газа, футеровки печи, сырья, флюсов, инструментов и т.д.
3. Взаимодействие металлов с тиглями
Когда температура плавления слишком высока, реакция между железным тиглем и цинковой жидкостью ускоряется, и реакция окисления железа происходит на поверхности тигля с образованием оксидов, таких как Fe2O3. Кроме того, железо вступает в реакцию с раствором цинка с образованием соединения FeZn13 (цинкового шлака), которое растворяется в растворе цинка. Толщина стенки железного тигля постоянно утончается до тех пор, пока он не будет утилизирован.
2. Контроль температуры плавления
1. Температура литья под давлением
Температура плавления цинкового сплава для литья под давлением составляет 382 ~ 386 °C, и надлежащий контроль температуры является важным фактором в контроле состава цинкового сплава. Чтобы обеспечить хорошую текучесть полости заполнения расплавленного сплава, температура расплавленного металла в цинковом котле машины для литья под давлением составляет 415 ~ 430 °C, и может быть взят верхний предел температуры литья под давлением тонкостенных деталей и сложных деталей; Толстостенные детали и простые детали могут занимать нижний предел. Температура расплавленного металла в центральной плавильной печи составляет 430 ~ 450°C. Температура расплавленного металла, поступающего в гусиную шею, в основном такая же, как и температура внутри цинкового горшка. Контролируя температуру расплавленного металла в цинковом баке, можно точно контролировать температуру заливки. И сделайте следующее: (1) расплавленный металл представляет собой чистую жидкость без окислов; (2) Температура заливки не колеблется.
Недостатки слишком высокой температуры:
(1) Сжигание алюминиевых и магниевых элементов.
(2) Скорость окисления металла ускоряется, количество выгорания увеличивается, а содержание цинкового шлака увеличивается.
(3) Явление заклинивания молотка происходит из-за теплового расширения.
(4) Железный элемент в чугунном тигле в большей степени вплавляется в сплав, а реакция между цинком и железом ускоряется при высокой температуре. Будут образовываться твердые частицы железо-алюминиевых интерметаллидов, что вызовет чрезмерный износ головки молота и гусиной шеи.
(5) Соответственно увеличивается расход топлива.
Слишком низкая температура: сплав обладает плохой текучестью, что не способствует формованию и сказывается на качестве поверхности отливок под давлением.
В настоящее время плавильный котел или печь машины литья под давлением оснащены системой измерения и контроля температуры, ежедневная работа в основном заключается в регулярной проверке для обеспечения точности прибора для измерения температуры, а также регулярном использовании портативного термометра (термометра) для измерения фактической температуры печи и ее корректировки.
Опытные литейщики будут наблюдать за расплавом невооруженным глазом, если расплав не слишком вязкий и более прозрачный после соскабливания, а шлак не очень быстрый, значит, температура соответствующая; Если расплав слишком вязкий, температура низкая; После соскабливания шлака уровень жидкости вскоре покроется слоем инея, а шлак будет подниматься слишком быстро, что говорит о том, что температура слишком высока и ее следует вовремя отрегулировать.
2. Как поддерживать стабильную температуру
(1) Один из лучших методов: использовать центральную плавильную печь (рис. 4-3) и печь машины литья под давлением в качестве печи для выдержки, чтобы избежать больших перепадов температуры, вызванных прямым добавлением цинковых слитков в цинковый котел для плавления. Централизованная плавка позволяет обеспечить стабильность состава сплава.
(2) Вторым лучшим методом является внедрение усовершенствованной автоматической системы подачи расплавленного металла (рис. 4-4) для поддержания стабильной скорости подачи, температуры расплавленного сплава и высоты уровня жидкости в цинковом горшке.
(3) Если текущие условия производства заключаются в подаче непосредственно в цинковый горшок, рекомендуется заменить добавление всего слитка сплава за один раз на добавление небольших слитков из сплава несколько раз, что может уменьшить изменение температуры, вызванное подачей.
3. Образование и контроль цинкового шлака
Превращение сплавов из твердого в жидкое путем плавления является сложным физическим, химическим процессом. Газ вступает в химическую реакцию с расплавленным металлом, из которых реакция кислорода является наиболее интенсивной, а поверхность сплава окисляется с образованием определенного количества окалины. Накипь содержит оксиды и интерметаллиды железа, цинка и алюминия, а накипь, соскобленная с поверхности расплава, обычно содержит около 90% цинкового сплава. Скорость реакции образования цинкового шлака увеличивается экспоненциально с повышением температуры плавки.
При нормальных условиях выход шлака из слитка исходного цинкового сплава составляет менее 1%, что находится в диапазоне 0,3 ~ 0,5%; Производство шлака из форсунок переплава и отработанных заготовок обычно составляет от 2 ~ 5%.
1. Контроль количества цинкового шлака
(1) Строго контролируйте температуру плавления, чем выше температура, тем больше цинкового шлака.
(2) Избегайте перемешивания расплавленного сплава в цинковом котле, насколько это возможно, любой способ перемешивания приведет к большему контакту между расплавленным сплавом и атомами кислорода в воздухе, тем самым образуя больше окалины.
(3) Не соскребайте слишком часто. Когда расплавленный сплав подвергается воздействию воздуха, он окисляется, образуя окалину, а сохранение тонкого слоя накипи на поверхности печи способствует предотвращению дальнейшего окисления жидкости в горшке.
(4) При соскабливании шлака используйте пористые (Ф6 мм) дисковидные грабли для шлака, осторожно соскребите под накипь, насколько это возможно, избегайте перемешивания жидкости из сплава, удерживайте соскобленный шлак и осторожно стучите граблями для шлака о край цинкового горшка, чтобы расплавленный металл стекал обратно в цинковый горшок.
2. Обработка цинкового шлака
(1) Продайте обратно поставщику сырья или специализированному очистному заводу, так как его утилизация самостоятельно может быть более дорогостоящей.
(2) Завод по литью под давлением справляется с этим самостоятельно. Требуется отдельная печь, а температура переплавки цинкового шлака находится в диапазоне 420 ~ 440°C. В это же время добавляется флюс. Чтобы выплавить 100 кг шлака, нужно добавить 0,5 ~ 1,5 кг флюса, который сначала равномерно распределяют по поверхности металла, а затем равномерно перемешивают с расплавленного металла мешалкой (примерно 2 ~ 4 минуты), после 5 минут сохранения тепла на поверхности образуется слой более землистых вещей, и он будет соскоблен.
В-четвертых, переплавка материалов форсунок, отработанных деталей
Материалы форсунок, отходы, биты для мусора, бракованные заготовки и т. д. не должны помещаться непосредственно в цинковый бател машины для литья под давлением для переплавки. Причина в том, что поверхность этих материалов сопел окисляется в процессе литья под давлением, и содержание оксида цинка в ней намного превышает содержание в слитках исходного сплава, при переплавке этих материалов сопла в цинковом горшке, потому что оксид цинка вязкий в условиях высокой температуры, когда его вынимают из цинкового горшка, будет удалено большое количество компонентов сплава.
Чтобы эффективно отделить оксид цинка от жидких сплавов, некоторые растворители должны быть добавлены в процесс плавки и отлиты в слитки для использования.
5. Переплавка отходов гальванического производства
Отходы гальванического производства следует плавить отдельно от отходов без гальванического покрытия, потому что отходы гальванического производства содержат медь, никель, хром и другие металлы, которые нерастворимы в цинке, и будут существовать в виде твердых частиц в цинковом сплаве, создавая трудности при полировке и механической обработке.
При переплавке отходов гальванического покрытия обратите внимание на отделение гальванического вещества от цинкового сплава, сначала положите отходы гальванического покрытия в тигель, содержащий расплав цинкового сплава, не перемешивайте расплав в это время и не добавляйте флюс, использование высокой температуры плавления гальванического материала, покрытие не расплавится в сплав, а будет плавать на поверхности расплава в начальный период времени, когда все расплавится, дайте тиглю постоять 15 ~ 20 минут, посмотрите, будет ли на поверхности накипь, соскребите накипь. После этого процесса посмотрите, нужно ли добавлять рафинирующий агент.
6. Меры предосторожности при плавке
1. Тигель: его необходимо очистить перед использованием для удаления масла, ржавчины, шлака и оксидов с поверхности. Для того, чтобы железные элементы в чугунном тигле не растворялись в сплаве, тигель следует предварительно нагреть до 150 ~ 200 °C, распылить слой краски на рабочую поверхность, а затем нагреть его до 200 ~ 300 °C для полного удаления влаги из краски.
2. Инструменты: Поверхность плавильного инструмента перед использованием должна быть очищена от грязи, а детали, соприкасающиеся с металлом, должны быть предварительно прогреты и покрыты щеткой с краской. Средство не должно быть испачкано водой, иначе это вызовет разбрызгивание расплава и взрыв.
3. Материал сплава: очистите и разогрейте перед плавкой, чтобы удалить воду, попавшую на поверхность. Для того чтобы контролировать состав сплава, рекомендуется использовать 2/3 первичного материала с 1/3 возвратного материала.
4. Температура плавления никогда не должна превышать 450°C.
5. Своевременно убирайте накипь на поверхности жидкости в цинковом котле, своевременно пополняйте цинковый материал и поддерживайте нормальную высоту уровня расплава (не менее 30 мм на поверхности тигля), потому что слишком большое количество накипи и слишком низкий уровень жидкости легко могут привести к попаданию шлака в ствол гусиной шеи, напрягите стальной цилиндр, головку молотка и сам цилиндр, в результате чего головка молотка, гусиная шея и головка молотка будут утилизированы.
6. Накипь сверху расплава спокойно размешивается шлаковыми граблями, чтобы собраться, чтобы ее можно было удалить.