《材料成型技术-铸造七（常用铸造合金）》.ppt

（三）铸钢的熔炼 冶炼设备： 电弧炉、平炉和感应电炉等； 电弧炉用得最多； 平炉仅用于重型铸钢件； 感应电炉主要用于合金钢中、小型铸件的生产。 1．电弧炉炼钢 利用电极与金属炉料间电弧产生的热量来熔炼金属。 炼钢金属材料：废钢、生铁和铁合金等。 其它：造渣材料、氧化剂、还原剂和增碳剂等。 2．感应电炉炼钢 在精密铸造和高合金钢铸造中应用最普遍。 利用感应线圈中交流电的感应作用，使坩埚内的金属炉料及钢液产生感应电流发出热量使炉料熔化的。 优点：加热速度较快，热量散失少，热效率较高，氧化熔炼损耗较小，吸收气体较少； 缺点：炉渣温度较低，化学性质不活泼，不能充分发挥炉渣在冶炼过程中的作用，基本上是炉料的重熔过程。 感应电炉炉体构造图 类型： 高频感应电炉 中频感应电炉 工频感应电炉 三、非铁合金铸件的生产 （一）铸造铜合金 分类：紫铜（纯铜）、黄铜和青铜。 1、紫铜：熔点为1083℃，导电性、导热性、耐腐蚀性及塑性良好；强度、硬度低且价格较贵，极少用它来制造机械零件，广泛使用的是铜合金。 2、黄铜： 铜和锌的合金。 铸造黄铜有相当高的力学性能：σb=250~450MPa,δ=7%~30%，HBS=60~120， 而价格却较青铜低。 3、青铜 除黄铜与白铜外的铜合金。 1）锡青铜： 铜和锡构成的的合金。 适于致密性要求不高的耐磨、耐蚀件。 2）铝青铜： 有着优良的力学性能和耐磨、耐蚀性， 但铸造性较差，故仅用于重要用途的耐磨、耐蚀件。 （二）铸造铝合金 铝合金：密度低，熔点低，导电性和耐蚀性优良，因此也用来制造铸件。 铸造铝合金：包括铝硅、铝铜、铝镁及铝锌合金。 代号：Z L（铸铝）+ 序号 （1××-硅系；2××-铜系；3××-镁系；4××-锌系） 例，ZL109：表示铸造铝硅合金。 常用铸造铝合金 牌号、性能和应用 铝铸件 代号 性能 应用 ZL109 硅铝明 硅系 铸造性好、 力学性能低 бb=140MPa 、δ=4%。 形状复杂的零件 ：仪表、气缸体 、水（油）泵壳 体等。 ZL201 铜系 具有较高的 耐热强度。 内燃机气缸盖、 活塞等高温（ 300℃以下）工 作的构件。 活塞(裙部为铝硅合金) 汽缸头 ZL301 镁系 具有较好的耐 蚀性能、高强 度，但铸造性 和耐热性差。 泵体、船舰配 件等大气或海 水中工作的构 件。 ZL401 锌系 具有较高的强 度、铸造性好 、价格便宜， 但耐热性差。 汽车、飞机上 形状复杂的构 件。 鼓风机密封件等(ZL102、301) 大型空压机活塞(ZL401) （三）铜、铝合金铸件的生产特点 熔化特点：金属炉料不与燃料直接接触，可减少金属的损耗、保持金属液的纯净。 铜、铝合金多采用以焦炭为燃料或以电为能源的坩锅炉来熔化。 焦炭坩埚炉 电阻坩埚炉 1．铜合金的熔炼 铜合金极易氧化，形成的氧化物（Cu2O）而使合金的力学性能下降。 为防止铜的氧化，熔化青铜时应加熔剂（如玻璃、硼砂等）以覆盖铜液。 为去除已形成的Cu2O，最好在出炉前向铜液中加入0.3%~0.6%的磷铜（Cu3P）来脱氧。 由于黄铜中的锌本身就是良好的脱氧剂，所以熔化黄铜时，不需另加熔剂和脱氧剂。 2．铝合金的熔炼 铝合金的氧化物Al2O3的熔点高达2050℃， 比重稍大于铝，所以熔化搅拌时容易进入铝液，呈非金属夹渣。 铝液还极易吸收氢气，使铸件产生针孔缺陷。 防止氧化和吸气： ①向坩埚炉内加入KCl、NaCl等作为熔剂，将铝液与炉气隔离。 ②为驱除铝液中已吸入的氢气、防止针孔的产生，在铝液出炉之前应进行驱氢精炼。 如用钟罩向铝液中压入氯化锌（ZnCl2）、六氯乙烷(C2Cl6)等氯盐或氯化物，发生如下反应： AlCl3沸点仅为183℃，故形成气泡，而氢在AlCl3气泡中的分压力等于零，所以铝液中的氢向气泡中扩散，被上浮的气泡带出液面。 上浮的气泡还将Al2O3夹杂一并带出。 3．铸造工艺 为减少机械加工余量，应选用粒度较小的细砂来造型。 铜合金铸件：合金的比重大、流动性好，若采用粗砂，铜液容易渗入砂粒间隙，产生机械粘砂，使铸件清理的工作量加大。 铜、铝合金的凝固收缩率大，除锡青铜外一般多需加冒口使铸件实现定向凝固，以便补缩。 为防止铜液和铝液的氧化，浇注时勿断流。 浇注系统应能防止金属液的飞溅，以便将金属液平稳地导入型腔。 结 束 * （2）球化处理和孕育处理 球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁的关键，必须严格控制。 球化剂：我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。 孕育剂：常用的孕育剂为含硅75%的硅铁。 球化处理： 以冲入法最为普遍，球化处理后的铁液应及时浇注，以防孕育和球化作用的衰退。 （3）铸型工艺 凝固特性：球墨铸铁含碳量