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铸铝过程中的熔铝和清化

2022-07-22 11:12:06来源:

在转子铸铝的过程中,铝液的质量直接影响着铸铝的质量,所以在铸铝过程中需要注意对铝的融化、清化做好做好管控,只有控制好原料的质量才能保证铸铝的质量,主要从以下四方面进行。

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1.熔铝坩埚的处理

熔铝坩埚使用前处理的好坏,对铝液质量有很大影响。石墨坩埚不溶于铝液,所得到的铝液比较纯净,质量好。但石墨坩埚成本高,容积较小,不够坚固,容易损坏,使用前处理比较麻烦,所以逐渐被铸铁坩埚所代替。第一次使用的石墨坩埚在使用时必须按石墨坩埚的使用规范要求进行操作,否则容易影响石墨坩埚的寿命,同时石墨坩埚在使用一段时间后需要及时进行评估,避免开裂导致熔铝炉损坏。

铸铁坩埚的厚度一般约30mm。由于铁在高温下溶于铝液,所以铸铁坩埚使用前也必须进行处理。处理方法是预先用钢丝刷将铸铁坩埚刷净,然后将铸铁坩埚加热到150~200℃,刷一层涂料,涂料跟专业的处理单位购买,涂刷厚度为0.3~0.5mm,一次刷不上时可分几次加热,几次涂刷,刷上涂料,冷却到室温后就可以使用。但为了保证铸铁坩埚的寿命以后每熔一次铝,要刷一次涂料。

2.铝的溶化

预烘,先将铝块预热,去除铝锭中的水分;后边待坩埚加热到发暗红后,分多次加入预热的铝锭。铝的熔点是659℃。铝的熔化过程与周围介质(如铸铁坩埚、工具等)及空气相互作用,主要有: 

与O2作用:4A1+302→2Al2O3

与H2O作用:2A1+3H20→Al2O3+3H2

与CO作用:6A1+3CO→Al2O3+Al4C3

与CO2作用:2Al+3CO2→Al2O3+3CO

通过上述的化学方程式中看出,铝在熔化过程中的氧化烧损是很剧烈的。当铝液与水蒸气接触时,一方面生成氧化铝(Al2O3)渣滓,另一方面分解出氢气(H2),同时氢也渗入铝液中。含有气体的铝液浇注出来的转子质量不好,因为铝液在凝结时气体被分离出来,但又跑不出来,只能留在铸件内造成气扎。铝在熔化过程中的气体吸收量随着温度的升高而增加。当铝液温度高于800℃时,上述作用加剧,同时铝的结晶变粗,组织疏松,机械强度下降,凝固时体积收缩,容易产生裂纹。因此,一般控制铝液温度不超过800℃,而以在740°~760°较为适宜。另一方面,铝液温度也不能太低,太低了,铝液的流动性不好,容易使风叶和平衡柱浇不满。

铝液的温度用热电偶温度计来测量,毫伏表的精度等级不低于4级,测温范围为0~1000℃。热电偶在插入铝液之前,应在保温管外涂上一层涂料,而且要预热到200~300℃,避免?;す芡蝗皇芨呶露鸹?。目前的很多熔铝设备都能时刻控制熔铝铝液的温度、保温的温度等,可以有效的提升熔铝的质量。

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3.铝液的清化除渣

铝液很容易氧化,在液面生成一层氧化铝(Al2O3)薄膜,它具有良好的?;ぷ饔?,能够防止氧化作用继续进行,也能防止气体进入铝液中。但是,当用盛铝桶盛取铝液时,氧化铝很容易集结成块混到铝液中去,而铝液表面又生成一层氧化铝膜。Al2O3。的密度(约3.95~4.10)大于铝的密度(2.3),溶点很高(2050℃),一旦混入铝液中,就不再浮出来,也不溶于铝液,而是成颗粒状存在于铝液中。它不仅降低了铝液的流动性,而且增大了铝的电阻率,影响铸铝质量。为了避免上述现象,一方面,铝液保温时不要随便破坏铝液表面的氧化层,而在浇注取铝液时,注意不要把氧化膜打进铝液里去;另一方面,在铸铝之前,铝液必须进行清化处理,即加入适量的清化剂除去铝液中的气体和氧化物等杂质。

常用清化剂为氯化钠、氯化铵、氯化锌等氯化物。如用焙干的氯化钠,其加入量为铝液的0.1%~0.5%;如用焙干的氯化铵,其加入量为铝液的0.02%~0.03%。清化处理时,将焙干好的氯化物置于钟罩形的下沉工具内,沉入铝液底部,搅动,有气泡沸出,待气泡全部跑光,取出沉入罩,用勺子清除液面渣滓,静置5min,就可以浇注了。

清化后的铝液,不允许用勺子搅动表面。如果搁置时间过长,还应该进行第二次清化处理。

清化处理的原理,主要是将氯化物加入铝液后,通过置换反应,生成氯化铝(AlCl3)。例如:

加氯化钠(NaCl):6NaCl+Al2O3→3Na20+2AICl3↑

加氯化锌(ZnCl3):ZnCl2+2Al→3Zn+2AlCl3↑

氯化铝的沸点是183℃,在铝液中由于氯化铝的“升华”作用,立即以气泡形式升到液面而透出。由于气泡的作用,铝液中的氢会自动扩散到氯化铝中去,并随着气泡的上升而逸出液面,从而达到除气的作用。氯盐与氧化铝作用生成氯化铝,氯化铝的 “升华” 使这些氧化物得以借翻腾的气泡而浮于液面,从而宜于除渣。

在进行清化处理时,铝液的温度应该很好地控制。铝液温度太高,熔渣过于稀薄,无法除??;铝液温度太低,粘度大,去气效果不好,一般控制在720~750℃。

清化处理时,在坩埚上方应设抽风装置,以防止铝液逸出的有害气体危害工人身体健康。

4.铝液的清化除气

由于铝液在熔化过程中会与周围的空气发生反应,同时随着温度的升高铝在熔化过程中的气体吸收量随着温度的升高而增加,所以需要对铝液进行除气,确保铝液的纯度,减少铝液的结晶;常规会采用专用的铝液除气机进行除气,除气机的主要工作原理:机器工作中旋转的石墨转子将吹入铝液中的惰性气体(氩气或氮气)破碎成大量的弥散气泡,并使其分散在铝液中;气泡在铝液中靠气体分压差和表面吸附原理,吸收铝液中的氢,吸附氧化夹渣,并随气泡上升而被带出铝液表面,使铝液得以净化;由于气泡细小弥散,与旋转熔液均匀混合中,并随之转动呈螺旋形缓慢上浮,与铝液接触时不会形成连续直线上升产生的气流,从而显著提高了净化效果。氩气和氮气都可以作为对铝液进行除气除渣的气体。惰性气体纯度须在99.95%以上。通过除气可以确保铝液的质量,进而保证铸铝转子的压铸质量。


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