铝合金熔炼工艺研究

刘传宝

铝合金熔炼工艺研究

刘传宝

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 黑龙江哈尔滨 150066）

熔炼是使金属合金化的一种方法。它是采用加热的方式改变金属物态，使基体金属和合金化组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足内部纯洁度、铸造温度和其他特定要求的一种工艺过程。本文就铝合金熔炼工艺进行了必要的研究，以此提高铝合金熔炼工艺水平。

铝合金；工艺；技术；熔炼

1 熔炼前的装料准备

（1）装料的原则。装炉料顺序应合理。正确的装料要根据所加入炉料性质与状态而定，而且还应考虑到最快的熔化速度，最少的烧损以及准确的化学成分控制。

（2）装料时，先装小块或薄片废料，铝锭和大块料装在中间，最后装中间合金。熔点易氧化的中间合金装在中下层。所装入的炉料应当在熔池中均匀分布，防止偏重。小块或薄板料装在熔池下层，这样可减少烧损，同时还可以保护炉体免受大块料的直接冲击而损坏。中间合金有的熔点高，如AL-NI和AL-MN合金的熔点为780～820℃，装在上层，由于炉内上部温度高容易熔化，也有充分的时间扩散；使中间合金分布均匀，则有利于熔体的成分控制。

（3）严格控制炉料质量。严格控制炉料中新旧炉料的比例，回炉料所占炉料的质量分数应≤75%，保证炉料干净，炉料需经吹砂处理后使用。回炉料使用前应经重熔精炼处理。炉料应充分预热，去除水分、油污等杂质。

2 温度的选择

（1）选择好温度。只有合适的温度才能获得高质量的合金液，避免过热。若温度过高，会加大合金中各种元素的氧化烧损，引起合金中化学成分的变化。温度过低，会使合金的化学成分不均匀，合金中的氧化夹杂物、气体等不易排出，合金的理化性能下降，影响铸造性能。

（2）合金液快速升至较高的温度（690℃左右），进行合理的搅拌，以促进所有合金元素的溶解，确认所有元素全部溶解后，进行精炼除气，扒除浮渣后将至浇注温度。（因铝溶液的温度难以用肉眼来判断的，所以必须用测温仪表控制温度，测温仪表应定期校准和维修；热电偶套管应周期的用金属刷刷干净，涂以防护性涂料，以保证测温结果的准确性及延长使用寿命。

（3）铝合金熔点摄氏612～634℃熔炼温度不宜过高在625～645℃之间。铝合金液吸人的氢，如在合金液面上方的水汽压力下降时（如在真空中）则会从铝合金液内析出。但由于铝合金液内都存在着氧化夹杂，它有强烈的吸附氢气和水汽的作用，总是成为形成气泡的核心，再加上合金液中一些合金元素，如s、Mg等都使氢的扩散逃逸速度下降，这样就减缓或阻滞了气泡的扩散和析出。所以，通过熔剂熔化法（即在铝合金液表面撤上一层能溶解或松散氧化膜的熔剂，使氧化膜不致阻挡氢气泡的逸出）等办法，尽量使气体逸出，减少气孔缺陷的形成。

3 精炼工艺

（1）铝合金精炼的主要目的是清除熔液内的气体和非金属夹杂物、均匀合金成分。精炼是熔炼中极为重要的一个工艺过程。应正确选用精炼剂、控制好加入量份般加入合金质量的0.44～0.67%）及把握好精炼温度，精炼温度一般控制在690～740℃。精炼剂（充分预热）加入量铝液重的0.14～0.19%，用钟罩压入。处理时间为4～6min后静止6～12min，扒除浮渣进行浇注，浇注温度为680～760℃。

（2）铝合金的精炼一般采用六氯乙烷、DSG铝合金除渣除气剂、铝精炼剂ZS-AJ01C等精炼剂。六氯乙烷使用前，置于熔炉旁预热。DSG铝合金除渣除气剂、铝精炼剂ZS-AJ01C等精炼剂，存放时要防止吸潮，使用前应置于熔炉旁预热。为了减少合金液的吸气和氧化的污染，应尽快熔化，防止过热，根据需要，有的铝合金液须加覆盖剂保护。炉料熔化后，进行精炼处理，以净化铝合金液，并进行精炼效果的检验。另外，还要根据需要，进行变质处理和细分组织处理以提高性能，并检验处理效果。

（3）选择合适的精练工艺也是非常重要的在精炼的过程中，用钟罩将精炼剂分批压入熔液面下约2/3处，均匀缓慢做顺时针转动，速度要缓、动作要平稳，避免金属液大幅度搅动，以防增加氢含量和卷入夹杂。目前多数铝合金的精炼绝大多数采用喷粉精炼，这种精炼方法能使精炼剂与铝液充分接触，可使精炼剂发挥最大效能。虽然这个特点是显而易见的，但是精炼工艺也必须注意，否则得不到应有效果，喷粉精炼中所用氮气压力以小为好，能满足吹出粉剂为佳，精炼中如果使用的氮气不是高纯氯，吹入铝液的氮气越多，氟气中的水份使铝液产生的氧化和吸氢越多。

4 出炉和清炉

（1）出炉。当熔体经过精炼处理后，并扒出表面浮渣后，如果温度合适时，就可将金属熔体输注到静置炉内，以便准备铸造。

（2）清炉。清炉就是将炉内残存的结渣彻底的清出炉外。当合金转换后，普通制品连续生产6～17炉，特殊制品每生产一炉，一般就要进行大清炉。待大清炉时，应先均匀向炉内撒入一层粉状熔剂，这是必要的程序，同时还必须将炉膛温度升至790℃以上，然后用三角铲将炉内各处残存的结渣彻底清除。

5 结束语

总之，铝合金零部件具有质量轻、导电性能和耐腐蚀性能强的特点，一些高性能、高精度、高韧性的优质铝合金产品也被用于大型飞机、船舶等要求比较高的行业中。因此铝合金熔炼工艺的质量控制和工艺持续优化改进是保证铝件内外在质量的关键，是确保铝合金系统长期稳定的重要技术。

[1]甄立玲，齐 果，刘宏伟，陈东高，谭 兵，陈 巍.影响铝合金MIG焊丝质量的因素分析[J].兵器材料科学与工程，2010（05）.

[2]周古昕，刘玲霞，王 生，宋建民，乔 立，王有祁，吕 磊，任 政.高品质5356焊材熔体质量控制技术[J].兵器材料科学与工程，2011（01）.

[3]杜岩峰，田志杰，王一，张彦华.2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹尖端张开位移（CTOD）试验研究[J].北京工业大学学报，2011（09）.

TG292

A

1004-7344（2016）31-0233-01

2016-10-9