1.纯铜的熔炼
(1)先将坩埚预热至暗红色,在坩埚底加一层厚度约为30-50cm的干燥木炭或覆盖剂。再依次加入边角余料、废块和棒料,最后加电解铜。
(2)补加的合金元素可放在炉台上预热,严禁冷料加入液态金属中。整个熔化过程中应经常活动炉料,以防搭桥。
(3)升温使合金全部熔化。合金全熔后,温度达到1200-1220℃时,加入占合金液重量的0.3%-0.4%的磷铜脱氧,磷与氧化亚铜发生下列反应:5Cu2O+2P=P2O5+10Cu及Cu2O+P2O5=2CuPO3,生成的五氧化二磷气体从合金中逸出,磷酸铜可浮于液面,扒渣去除,于是达到脱氧的目的。
(4)最后扒渣出炉,合金液的浇注温度一般为1100-1200℃。
2.黄铜的熔炼
以锌为主要合金元素的铜基合金为黄铜,分为普通黄铜和特殊黄铜两类。普通黄铜是铜和锌组成的两元合金,主要用于压力加工。在普通黄铜的基础上加入其他合金元素(如硅、铝、锰、铅、铁、镍等),便成为特殊黄铜。铸造黄铜大多是特殊黄铜。
(1)合金的配料及金属炉料要求 铜合金的化学成分中,由于主要成分变化范围较大,因此在配料计算的过程中,应根据其性能要求,选择适当的配料成分。合金的化学成分应符合GB117
6-87,几种常用的黄铜熔炼配料成分按表1进行。
(2)炉料配比 按照一般的铸造惯例,新料成分占炉料的总重量应≥30%,回炉料≤70%。但在实际生产中,我们考虑到铜合金的回炉料比较多,在炉料的配比时回炉料的质量百分比≥90%时,熔化质量依然很好,化学光谱分析证明铸件的成分合格。回炉料较多时需要考虑合金中的杂质是否超标。
(3)熔炼前的准备 ①金属炉料的准备:回炉料是同牌号的废铸件、浇冒口及重熔铸锭,需要具有明确的化学成分。入炉前吹砂清除表面污物,经预热后装炉(首批冷炉熔化可随炉预热);电解铜经吹砂去除污物,在500-550℃预热后去除水分后,才能装炉(首批冷炉熔化可随炉预热;纯金属元素入炉前可在炉边预热。金属炉料的最大块度不应超过坩埚直径的1/3,长度不应超过坩埚深度的4/5。②坩埚和熔炼设备及工具的准备:坩埚使用前应无裂纹和影响安全的其他损伤,新坩埚必须经过低温缓慢加热处理,以防产生裂纹;旧坩埚将内表面熔渣清理干净;用新石墨坩埚及更换熔炼合金种类时,熔炼前坩埚应熔化同牌号系列合金进行洗炉;用耐火材料及石墨做成的搅拌棒必须彻底清理残余涂料和锈迹,并涂敷一层耐火材料或刷涂料后烘干待用;锭模在使用前必须彻底清理干净,涂涂料后预热至100-150℃待用。
(4)覆盖剂及熔剂的准备 ①木炭应装入密封的烘烤箱内,在不低于800℃烘烤4h,待用时要防止吸潮。②覆盖剂,也可用干燥木炭作覆盖剂。覆盖剂均要求干燥并去除其中的杂物。
(5)合金熔炼工艺过程
①先将坩埚预热至暗红色,并在其底部加入20-40cm厚木炭。
②加入电解铜,迅速升温熔化后按先熔点高后熔点低的顺序加入中间合金(如有配入时),最后加回炉料,同时补加木炭,以保证合金液面不暴露在空气中。
③熔炼黄铜一般也需要进行脱氧,待铜全部熔化后,温度达1150-1200℃时加入磷铜(以P占铜液重量的0.04%-0.06%计算)进行脱氧。经脱氧与不脱氧的实践对比,脱氧后的铸件表面质量要优于不脱氧的质量。
④按各合金牌号成分要求分别补加合金元素:在1100-1120℃加入铝铜中间合金,在1100℃-1150℃停电分批加入纯锌、纯铝并搅拌。熔化硅黄铜时应先加硅,再加锌;熔化铅黄铜时应先加锌再加铅。锌元素的加入温度应控制,加锌后若温度降低可以中间送电,当合金液温度高于1200℃时,不允许加锌。
⑤出炉扒渣,调整合金液至铸件工艺卡片要求温度后,迅速出炉浇注。合金的浇注温度是影响铸件性能的因素之一。一般的出炉温度为ZCuZn38:1100-1130℃;ZCuZn40Pb2:1080-1100℃;ZCuZn31Al2:1120-1140℃;ZCuZn16Si4:1100-1140℃。
⑥熔炼两种不同牌号的合金,其化学成分有影响时,中间应进行洗炉。比如,用熔炼过铝青铜的坩埚和工具再来熔化锡青铜,而坩埚和工具就要含有铝元素,虽然铝在铝青铜里是合格的成分,但在锡青铜里却是最有害的元素。
一般的铜合金经过脱氧后,就可获得合格铸件。但对于铝青铜、铝黄铜、硅青铜等,易氧化生成高熔点氧化物Al2O3、SiO2,使铸件形成夹渣,需经过精炼才能去除,
3.青铜的熔炼
铸造青铜按成分可分为锡青铜和不含锡青铜。锡青铜是以锡为主要合金元素的铜基合金,具有良好的耐磨性、耐蚀性,较好的强度和塑性。不含锡青铜有铝青铜、铅青铜、硅青铜等,含有的主要元素不同,如铝青铜是以铝为主要合金元素的铜基合金。
(1)合金的配料及金属炉料要求 几种常用青铜合金熔炼配料成分按表2进行。
要求:在ZCuAl10Fe3合金内允许配入0.7%~0.9%Ni,0.3%~0