Типовий процес плавлення чистої міді та мідних сплавів для лиття, включаючи чисту мідь, латунь, бронзу
1. Виплавка чистої міді
(1) Спочатку попередньо нагрійте тигель до темно-червоного кольору та додайте шар сухого деревного вугілля або покривного агента (бура 63% + бите скло 37%) товщиною приблизно 30-50 см на дно тигля. Потім послідовно додайте залишки матеріалів, відпрацьованих блоків і прутів і, нарешті, додайте електролітичну мідь.
(2) Додаткові легуючі елементи можна розмістити на плиті для попереднього нагріву. Категорично заборонено додавати холодні матеріали в рідкий метал. Шихту слід часто переміщати протягом усього процесу плавлення, щоб запобігти утворенню мостів.
(3) Підвищте температуру, щоб повністю розплавити сплав. Після того, як сплав повністю розплавиться і температура досягне 1200-1220 градуса, 0.3%-0.4% ваги рідини сплаву додають для розкислення фосфорної міді. Між фосфором і оксидом міді відбуваються такі реакції: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu та Cu2O+P2O5= 2CuPO3, утворений п’ятиокис фосфору виходить зі сплаву, фосфат міді може плавати на поверхні рідини, і шлак видаляється, таким чином досягаючи мети розкислення. У процесі розкислення необхідне постійне перемішування.
(4) Нарешті, шлак видаляють з печі, і температура розливу рідкого сплаву зазвичай становить 1100-1200 градусів.
2. Виплавка латуні
Сплавом на основі міді з цинком як основним елементом сплаву є латунь, яка поділяється на дві категорії: звичайна латунь і спеціальна латунь. Звичайна латунь – це бінарний сплав, що складається з міді та цинку, який в основному використовується для обробки під тиском. Спеціальна латунь виготовляється шляхом додавання інших легуючих елементів (таких як кремній, алюміній, марганець, свинець, залізо, нікель тощо) до звичайної латуні. Лита латунь - це переважно спеціальна латунь.
(1) Інгредієнти сплаву та вимоги до заряду металу. У хімічному складі мідних сплавів, через великий діапазон варіацій основних компонентів, у процесі розрахунку інгредієнтів слід вибирати відповідні інгредієнти, виходячи з їх вимог до продуктивності. Хімічний склад сплаву повинен відповідати GB1176-87. Інгредієнти кількох часто використовуваних інгредієнтів для плавлення латуні наведено в таблиці 1.
Необхідно, щоб матеріал печі був сухим і чистим, а будь-який бруд або іржу слід очистити піском.
(2) Коефіцієнт заряду Відповідно до загальної практики лиття, склад нових матеріалів повинен становити більше або дорівнювати 30% від загальної ваги заряду, а перероблені матеріали повинні бути менше або дорівнювати 70%. Однак у реальному виробництві ми вважаємо, що мідні сплави містять багато перероблених матеріалів. Коли масовий відсоток перероблених матеріалів перевищує або дорівнює 90% у частці матеріалів печі, якість плавлення залишається дуже хорошою. Хімічний спектральний аналіз підтверджує відповідність складу виливків. Коли є багато переробленого матеріалу, необхідно враховувати, чи домішки в сплаві перевищують стандарт.
(3) Підготовка перед плавкою ① Підготовка металевої шихти: перероблена шихта – це брухт відливок, стояків для заливки та переплавлених зливків однієї марки, які повинні мати чіткий хімічний склад. Перед надходженням в піч для видалення поверхневого бруду використовується піскопродувка, завантаження печі здійснюється після попереднього підігріву (першу партію холодних розплавів можна попередньо нагріти в печі); електролітична мідь продувається піском для видалення бруду та після попереднього нагрівання до 500-550 градуса для видалення вологи (першу партію холодних розплавів печі можна попередньо нагріти в печі; чисті металеві елементи можна попередньо нагріти в печі перед входом у Максимальний розмір металевої шихти не повинен перевищувати 1/3 діаметра тигля, а довжина не повинна перевищувати 4/5 глибини тигля. Підготовка тигля та інструментів: Перед використанням новий тигель не повинен мати тріщин та інших пошкоджень, щоб запобігти появі тріщин; при використанні нового графітового тигля тип сплаву для плавки, тигель слід розплавити з тією ж серією сплавів перед плавкою та промити стрижень для перемішування з вогнетривких матеріалів і графіту необхідно ретельно очистити від залишків фарби та іржі та покрити шаром вогнетривкого матеріалу або пофарбувати, потім висушити і відкласти для використання; злиток необхідно ретельно очистити перед використанням і попередньо нагріти до 100-150 ступеня після нанесення фарби для використання.
(4) Підготовка покривного агента та флюсу ①Деревне вугілля слід помістити в герметичну духовку для випікання та випікати при температурі не менше 800 градусів протягом 4 годин. Слід запобігти вбиранню вологи, коли він буде готовий до використання. ②Засіб для покриття складається з 63% бури та 37% битого скла. Сухе деревне вугілля також можна використовувати як покривний засіб. Покривні засоби вимагають висихання і видалення сміття.
(5) Процес плавлення сплаву
① Спочатку розігрійте тигель до темно-червоного кольору та додайте на дно деревне вугілля завтовшки 20-40 см.
②Додайте електролітичну мідь, швидко нагрійте та розплавте, потім додайте проміжний сплав у порядку: спочатку з найвищою температурою плавлення, а потім з найнижчою температурою плавлення (якщо додається), і, нарешті, знову додайте до шихти печі та додайте вугілля, щоб переконатися, що рівень рідини сплаву не піддається впливу повітря.
③ Виплавка латуні зазвичай також вимагає розкислення. Після розплавлення всієї міді додається фосфорна мідь (розрахована як P, що становить 0,04%-0,06% ваги розплавленої міді), коли температура досягне 1150-1200 ступінь розкислення. Після практичного порівняння між розкисленням і без розкислення якість поверхні розкислених виливків краща, ніж без розкислення.
④Додайте легуючі елементи відповідно до вимог до складу кожного сорту сплаву: додайте алюмінієво-мідну лігатуру за 1100-1120 ступеня, додайте чистий цинк і чистий алюміній порціями за 1100-1150 ступеня під час відключення електроенергії та перемішайте. При плавленні кремнієвої латуні спочатку слід додавати кремній, а потім цинк; при плавленні свинцевої латуні спочатку слід додавати цинк, а потім свинець. Необхідно контролювати температуру додавання цинкового елемента. Якщо температура падає після додавання цинку, живлення можна надіслати проміжно. Коли температура рідини сплаву вище 1200 градусів, додавання цинку не допускається.
⑤ Видаліть шлак з печі, відрегулюйте рідкий сплав до температури, необхідної картою процесу лиття, і швидко вивантажте його з печі для заливки. Температура заливки сплаву є одним із факторів, що впливає на продуктивність литва. Загальна температура печі ZCuZn38: 1100-1130 градусів; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 ступінь ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 ступінь ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 ступінь .
⑥ Коли виплавляються два різних сорти сплаву та змінюється їхній хімічний склад, піч слід промити між ними. Наприклад, використовуйте тигель та інструменти, які використовувалися для плавлення алюмінієвої бронзи, щоб розплавити олов’яну бронзу, а тигель та інструменти повинні містити алюміній. Хоча алюміній є кваліфікованим компонентом алюмінієвої бронзи, він є найбільш шкідливим елементом олов’яної бронзи. .
Кваліфіковані виливки можна отримати після розкислення звичайних мідних сплавів. Однак алюмінієва бронза, алюмінієва латунь, кремнієва бронза тощо легко окислюються з утворенням оксидів Al2O3 і SiO2 з високою температурою плавлення, що призводить до утворення шлакових включень у виливках, які необхідно видалити рафінуванням. Зазвичай використовувані рафінуючі агенти включають: хлорид натрію з масовим співвідношенням 60% +40% кріоліту або 20% кріоліту +20% фториту +60% фториду натрію тощо.
3. виплавка бронзи
За складом литу бронзу можна розділити на олов’яну бронзу та безолов’яну бронзу. Олов'яна бронза - це сплав на основі міді з оловом як основним елементом сплаву. Має хорошу зносостійкість, стійкість до корозії, хорошу міцність і пластичність. Бронза без олова включає алюмінієву бронзу, свинцеву бронзу, кремнієву бронзу тощо, які містять різні основні елементи. Наприклад, алюмінієва бронза — це сплав на основі міді з алюмінієм як основним легуючим елементом.
(1) Інгредієнти сплаву та вимоги до заряду металу. Інгредієнти для плавлення кількох широко використовуваних бронзових сплавів наведено в таблиці 2.
Вимоги: Допускається додавання {{0}}.7% ~ 0.9% Ni і 0.3% ~ 0,4% Mn в сплав ZCuAl10Fe3 для поліпшення механічних властивостей сплаву.
(2) Коефіцієнт завантаження печі: Частка нових матеріалів повинна бути більше або дорівнювати 30% від загальної ваги завантаження печі, а перероблені матеріали повинні бути менше або дорівнювати 70%.
(3) Підготовка перед плавкою. Підготовка до плавлення бронзи така ж, як і для плавлення латуні. Деревне вугілля потрібно помістити в герметичну піч і випікати при температурі не нижче 800 градусів протягом 4 годин. Слід запобігти вбиранню вологи, коли він буде готовий до використання. Золу соломи необхідно подрібнити в порошок, видалити вологу і ретельно висушити. Перед використанням зверніть увагу на вологостійкість. Покривні засоби вимагають висихання і видалення сміття.
(4) Процес плавлення сплаву Існує багато типів литої бронзи. Тут обговорюються лише деякі типові сплави. Інші мідні сплави того ж типу можна використовувати як еталон.
Плавка ZCuSn10Pb1 і ZCuPb10Sn10: ① Спочатку нагрійте тигель до темно-червоного кольору та додайте на дно деревне вугілля товщиною 20 см-40см. ②Додайте електролітичну мідь, швидко нагрійте та розплавте її, потім додайте перероблені матеріали та одночасно додайте деревне вугілля, щоб рівень рідини сплаву не піддавався впливу повітря. ③Після того, як повернута шихта розплавиться, додайте люмінофорну мідь (зазвичай 0,5% від ваги шихти, і можна додати всю фосфорну мідь, використану під час плавлення фосфорно-олов’яної бронзи). ④Послідовно додайте цинк, олово та свинець (відповідно до інгредієнтів). Після того як попередня шихта повністю розплавиться, додайте наступну і безперервно перемішуйте рідкий сплав. ⑤Відрегулюйте температуру рідини сплаву до 1100-1150 градусів. ⑥Витягніть шлак із печі, додайте фосфорну мідь (зазвичай 0,1% від ваги шихти), розкисніть, рівномірно перемішайте та посипте шар солом’яної золи на поверхню рідкого сплаву та доведіть температуру рідини сплаву до необхідної карту процесу лиття (зазвичай 1130 -1180 ступінь ), потім швидко вилийте з печі.
Плавлення ZCuAl10Fe3 і ZCuAl10Fe3Mn2: ① Не використовуйте тиглі, у яких були розплавлені інші сплави, для плавлення цих двох сплавів. ② Попередньо нагрійте тигель до темно-червоного кольору та додайте підготовлений флюс. (Склад флюсу: кріоліт 20% (масовий відсоток), фтористий натрій 60%, фтористий кальцій 20%). ③Додайте тонкі сталеві листи з низьким вмістом вуглецю, попередньо нагріті приблизно до 200 градусів, і перероблені матеріали одночасно, перемішайте сплав після плавлення та підвищте температуру до 1150-1180 градусів. ④Додайте 0,3% фосфорної міді від маси сплаву для розкислення та додайте флюс. ⑤Додайте чистий алюміній і чистий марганець (відповідно до інгредієнтів), попередньо нагріті до 200 градусів порціями. Після додавання кожної партії вдавлюйте її мішалкою, щоб швидко розплавити, і безперервно перемішуйте, щоб інгредієнти були однорідними, ** Нарешті, відрегулюйте температуру рідини сплаву до 1120-1220 градусів. ⑥Покрийте шлак солом’яною золою, відрегулюйте температуру сплаву відповідно до карти процесу лиття (зазвичай 1160-1200 градусів), а потім швидко відрегулюйте процес лиття.
4. Техніка безпеки
Безпека виробництва є основною вимогою в ливарному виробництві. Виплавка чистої міді та мідних сплавів повинна:
(1) Оператори повинні носити захисне спорядження, утримувати робоче місце в чистоті та не допускати накопичення води чи сміття.
(2) Перед запуском печі перевірте, чи обладнання, що використовується, справне. Якщо є якісь небезпечні фактори, їх слід вчасно усунути.
(3) Попереднє нагрівання можна проводити лише після ретельної перевірки та підтвердження відсутності вибухових чи небезпечних речовин у заряді.
(4) Інструменти для плавлення та розливу, такі як мішалки, залізні ложки, інструменти для видалення шлаку тощо, не повинні контактувати з рідиною сплаву без попереднього нагріву.
(5) Рідину сплаву, що залишилася під час заливки, необхідно вилити в попередньо розігріту форму для зливків і не можна виливати безпосередньо на землю або виливати назад у піч.
5． Кілька моментів, на які варто звернути увагу під час плавки
(1) Слід контролювати час плавлення. Час від початку плавлення до кінця плавлення (виходу сплаву з печі) називають часом плавлення. Тривалість часу плавлення не тільки вплине на продуктивність, але і істотно вплине на якість відлитих деталей. Оскільки час плавлення збільшується, швидкість горіння елемента сплаву збільшується і ймовірність поглинання газу збільшується. Тому роботи з плавлення повинні бути завершені в найкоротші терміни. Там, де це можливо, температуру попереднього нагрівання заряду слід максимально збільшити, а робота повинна бути компактною та швидкою.
(2) Стрижень для перемішування, який використовується для плавлення, має бути вуглецевим. Деякі елементи в мідних сплавах, такі як залізо і свинець, існують у формі механічних сумішей у розплавленому стані. Існують також деякі елементи, які мають тенденцію до сегрегації за питомою вагою та стратифікації через різну щільність. Практика довела, що ці елементи можуть легко викликати некваліфікований хімічний склад і некваліфіковані механічні властивості під час процесу плавки та розливу. Щоб подолати це явище, ми повинні використовувати перемішування, яке є невід'ємною частиною плавлення та розливу. Однак під час вимірювання температури та охолодження перемішування зазвичай не потрібне. Матеріал мішалки зазвичай складається з графіту. Це пояснюється тим, що якщо використовувати інші матеріали для перемішування, такі як залізний стрижень, залізний стрижень розплавиться під час процесу перемішування, впливаючи на хімічний склад сплаву. У той же час, якщо залізний стрижень попередньо нагріти при вищій температурі в печі або час перемішування буде довшим, оксиди на залізному стрижні потраплять у рідину сплаву та стануть домішками; якщо залізний стрижень попередньо нагріти при нижчій температурі, сплав під час перемішування буде перемішуватися. Дотримуватися залізного стрижня, це можна спостерігати на виробництві.
(3) Проблеми з використанням покривного агента під час плавки. Для виплавки мідних сплавів кількість покривного агента зазвичай становить: 0.8%-1.2% від ваги шихти при використанні скла та бури, оскільки товщина покривного шару повинна бути підтримується на рівні 10- 15 см; при використанні деревного вугілля дозування становить близько 0.5%-0.7% від ваги шихти, а товщина покривного шару повинна підтримуватися на рівні 25-35см. Час видалення покривного засобу зазвичай виконується перед заливкою. Якщо зробити це занадто рано, це збільшить окислення та поглинання повітря мідним сплавом. Якщо деревне вугілля використовується як покривний агент і ефект шлакоблокування хороший, покривний агент не потрібно видаляти, щоб він також міг виконувати роль шлакоблокуючого засобу під час процесу заливки, і ефект є більш ідеальним.
