Tyypillinen puhtaan kuparin ja kupariseosten sulatusprosessi valua varten, mukaan lukien puhdas kupari, messinki, pronssi
Johdanto: Puhdas kupari ja valussa käytettävät kupariseokset ovat tärkeä ei-rautametallien luokka ja niitä käytetään laajalti varsinaisessa tuotannossa. Yleisesti käytetyt kupariseokset voidaan jakaa pääosin kahteen luokkaan niiden eri koostumusten mukaan, nimittäin valettu messinki ja valettu pronssi. Olipa kyseessä hiekkavalu tai sijoitusvalu, sulatus on tärkeä osa valutuotantoa. Erilaisten kupariseosten sulatuksessa on yhtäläisyyksiä ja eroja. Monien vuosien tuotantokäytännössä olemme tiivistäneet kuparin ja kupariseosten (pääasiassa pronssi ja messinki) sulatusprosessin kokemukset tiedoksi.
Käytetyt sulatuslaitteet: keskitaajuinen induktiouuni, termopari, kauha, grafiittiupokas jne.
1. Puhtaan kuparin sulatus
(1) Esilämmitä upokas ensin tummanpunaiseksi ja lisää upokkaan pohjalle kerros kuivaa hiiltä tai peiteainetta (booraksia 63 % + lasinsärkyä 37 %), jonka paksuus on noin 30-50 cm. Lisää sitten peräkkäin jäännösmateriaalit, jätekappaleet ja tangot ja lopuksi elektrolyyttinen kupari.
(2) Lisäseoselementit voidaan sijoittaa uuniin esilämmitystä varten. Kylmien materiaalien lisääminen nestemäiseen metalliin on ehdottomasti kielletty. Panosta tulee siirtää usein koko sulatusprosessin ajan siltojen muodostumisen estämiseksi.
(3) Nosta lämpötilaa, jotta seos sulaa kokonaan. Kun seos on sulanut täysin ja lämpötila saavuttaa 1200-1220 asteen, 0,3 %-0,4 % seosaineen painosta lisätään fosforikupariin hapettumisen poistamiseksi. Seuraavat reaktiot tapahtuvat fosforin ja kuprooksidin välillä: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu ja Cu2O+P2O5= 2CuPO3, muodostunut fosforipentoksidikaasu poistuu lejeeringistä, kuparifosfaatti voi kellua nestepinnalla ja kuona poistetaan, jolloin saavutetaan hapettumisen tarkoitus. Jatkuvaa sekoittamista vaaditaan hapettumisprosessin aikana.
(4) Lopuksi kuona poistetaan uunista ja seosnesteen kaatolämpötila on yleensä 1100-1200 astetta.
2. Messingin sulatus
Kuparipohjainen metalliseos, jonka pääseoselementtinä on sinkki, on messinki, joka on jaettu kahteen luokkaan: tavallinen messinki ja erikoismessinki. Tavallinen messinki on kuparista ja sinkistä koostuva binäärinen metalliseos, jota käytetään pääasiassa painekäsittelyyn. Erikoismessinkiä valmistetaan lisäämällä tavalliseen messingiin muita seoselementtejä (kuten piitä, alumiinia, mangaania, lyijyä, rautaa, nikkeliä jne.). Valettu messinki on enimmäkseen erikoismessinkiä.
(1) Seoksen ainesosat ja metallilatausvaatimukset. Kupariseosten kemiallisessa koostumuksessa pääkomponenttien suuren vaihtelualueen vuoksi ainesosien laskennassa tulee valita sopivat ainesosat niiden suorituskykyvaatimusten perusteella. Seoksen kemiallisen koostumuksen tulee olla GB1176-87 mukainen. Useiden yleisesti käytettyjen messinkisulatusaineosien ainesosat on lueteltu taulukossa 1.
Uunin materiaalin tulee olla kuivaa ja puhdasta, ja kaikki lika ja ruoste tulee puhdistaa hiekkapuhalluksella.
(2) Panossuhde Yleisten valukäytäntöjen mukaan uusien materiaalien koostumuksen tulee olla enintään 30 % panoksen kokonaispainosta, ja kierrätettyjen materiaalien tulee olla enintään 70 %. Varsinaisessa tuotannossa katsomme kuitenkin, että kupariseoksissa on paljon kierrätysmateriaaleja. Kun kierrätysmateriaalien massaprosentti on suurempi tai yhtä suuri kuin 90 % uunimateriaalien osuudesta, sulamislaatu on edelleen erittäin hyvä. Kemiallinen spektrianalyysi osoittaa, että valukappaleiden koostumus on pätevä. Kun kierrätysmateriaalia on paljon, on harkittava, ylittävätkö lejeeringin epäpuhtaudet standardin.
(3) Valmistus ennen sulatusta ① Metallipanoksen valmistus: Kierrätyspanos on samanmerkkisiä romuvaluja, kaatoputkia ja uudelleensulatettuja harkkoja, joiden kemiallisen koostumuksen tulee olla selkeä. Ennen uuniin tuloa käytetään hiekkapuhallusta pintalian poistamiseksi, ja uuni ladataan esilämmityksen jälkeen (ensimmäinen erä kylmää uunisulaa voidaan esilämmittää uunilla); elektrolyyttistä kuparia puhalletaan hiekkapuhallemalla lian poistamiseksi ja esilämmityksen jälkeen 500-550 asteeseen kosteuden poistamiseksi (ensimmäinen erä kylmää uunisulaa voidaan esilämmittää uunissa; puhtaat metallielementit voidaan esilämmittää uunissa ennen sisääntuloa Uunin metallipanoksen enimmäiskoko ei saa ylittää 1/3 upokkaan halkaisijasta, ja pituus ei saa olla yli 4/5 upokkaan syvyydestä ② Upokkaan ja sulatuslaitteiden ja työkalujen valmistelu: Upokas ei saa olla halkeamia ja muita turvallisuuteen vaikuttavia vaurioita ennen käyttöä. Uusi upokas on kuumennettava hitaasti alhaisessa lämpötilassa, jotta vanhan upokkaan sisäpinta ei syntyisi. Puhdista kuona, kun käytät uutta grafiittiupokasta sulatusseoksen tyyppi, upokas tulee sulattaa samalla sarjalla metalliseoksia ennen sulatusta ja pestävä tulenkestävästä materiaalista ja grafiitista valmistettu sekoitussauva on puhdistettava perusteellisesti maalijäännöksistä ja ruosteesta ja päällystettävä Levitä kerros tulenkestävää materiaalia; tai maalaa, kuivaa ja laita sivuun käyttöä varten; harkkomuotti on puhdistettava perusteellisesti ennen käyttöä ja esilämmitettävä 100-150 asteeseen maalin levittämisen jälkeen.
(4) Peiteaineen ja juoksutteen valmistus ①Hiili tulee laittaa suljettuun leivinuuniin ja paistaa vähintään 800 asteessa 4 tuntia. Sitä tulee estää imemästä kosteutta, kun se on käyttövalmis. ②Peiteaine koostuu 63 % booraksesta ja 37 % lasinsiruista. Peiteaineena voidaan käyttää myös kuivaa hiiltä. Peiteaineet vaativat kuivaamisen ja roskien poistamisen.
(5) Seoksen sulatusprosessi
① Esilämmitä upokas ensin tummanpunaiseksi ja lisää 20-40 cm paksua hiiltä pohjalle.
② Lisää elektrolyyttistä kuparia, kuumenna nopeasti ja sulaa, lisää sitten väliseos järjestyksessä ensin korkeimman sulamispisteen omaava ja sitten alhaisimman sulamispisteen omaava (jos sellainen lisätään), ja lopuksi lisää takaisin uunipanokselle ja lisää hiiltä samanaikaisesti varmistaaksesi, että seoksen nestepinta ei altistu ilmassa.
③ Messingin sulatus vaatii yleensä myös hapettumisen. Kun kaikki kupari on sulanut, lisätään fosforikuparia (laskettuna P:n osuus 0,04 %-0,06 % sulan kuparin painosta), kun lämpötila saavuttaa 1150-1200 deoksidaatioaste. Käytännön vertailun jälkeen hapettumisen ja ei-deoksidoinnin välillä on deoksidoitujen valukappaleiden pinnanlaatu parempi kuin ilman hapettumista.
④Lisää seosaineita kunkin metalliseoslaadun koostumusvaatimusten mukaan: lisää alumiini-kupariseos 1100-1120-asteella, lisää puhdasta sinkkiä ja puhdasta alumiinia erissä 1100-1150-asteella sähkökatkon aikana ja sekoita. Piimesinkkiä sulatettaessa tulee ensin lisätä pii ja sitten sinkki; lyijymessinkkiä sulatettaessa tulee ensin lisätä sinkkiä ja sitten lyijyä. Sinkkielementin lisäyslämpötilaa tulee valvoa. Jos lämpötila laskee sinkin lisäämisen jälkeen, voidaan sähköä lähettää välissä. Kun seosnesteen lämpötila on yli 1200 astetta, sinkin lisääminen ei ole sallittua.
⑤ Poista kuona uunista, säädä seosneste valuprosessikortin vaatimaan lämpötilaan ja tyhjennä se sitten nopeasti uunista kaatamista varten. Seoksen valulämpötila on yksi valun suorituskykyyn vaikuttavista tekijöistä. Uunin yleinen lämpötila on ZCuZn38: 1100-1130 astetta; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 aste ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 aste ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 aste .
⑥ Kun sulatetaan kahta eri tyyppistä metalliseosta ja niiden kemiallinen koostumus vaikuttaa, uuni tulee pestä välillä. Käytä esimerkiksi upokkaan ja työkaluja, joita on käytetty alumiinipronssin sulattamiseen tinapronssin sulattamiseen, ja upokkaan ja työkalujen tulee sisältää alumiinia. Vaikka alumiini on pätevä komponentti alumiinipronssissa, se on tinapronssin haitallisin alkuaine. .
Hyväksytyt valukappaleet voidaan hankkia sen jälkeen, kun yleiset kupariseokset on deoksidoitu. Kuitenkin alumiinipronssi, alumiinimessinki, piipronssi jne. hapetetaan helposti muodostaen korkean sulamispisteen oksideja Al2O3 ja SiO2, jolloin valukappaleet muodostavat kuonasulkeumia, jotka on poistettava puhdistamalla. Yleisesti käytettyjä puhdistusaineita ovat: natriumkloridi, jonka massasuhde on 60 % +40 % kryoliittia tai 20 % kryoliittia +20 % fluoriittia +60 % natriumfluoridia jne.
3. pronssin sulatus
Valupronssi voidaan jakaa koostumuksensa mukaan tinapronssiin ja tinattomaan pronssiin. Tinapronssi on kuparipohjainen metalliseos, jonka pääasiallisena seosaineena on tina. Sillä on hyvä kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, hyvä lujuus ja plastisuus. Tinaton pronssi sisältää alumiinipronssia, lyijypronssia, piipronssia jne., jotka sisältävät erilaisia pääelementtejä. Esimerkiksi alumiinipronssi on kuparipohjainen seos, jonka pääseosalkuaine on alumiini.
(1) Seoksen ainesosat ja metallilatausvaatimukset. Taulukossa 2 on lueteltu useiden yleisesti käytettyjen pronssiseosten sulatukseen tarvittavat ainesosat.
Vaatimukset: ZCuAl10Fe3-seokseen saa lisätä {{0}}.7%~0.9%Ni ja 0.3%~0.4%Mn mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi lejeeringistä.
(2) Uunin panossuhde: Uusien materiaalien osuuden uunipanoksen kokonaispainosta tulee olla suurempi tai yhtä suuri kuin 30 % ja kierrätettyjen materiaalien tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 70 %.
(3) Esikäsittely ennen sulatusta Pronssin esikäsittely ennen sulatusta on sama kuin messingin sulatuksessa. Hiili tulee laittaa suljettuun leivinuuniin ja paistaa vähintään 800 asteessa 4 tuntia. Sitä tulee estää imemästä kosteutta, kun se on käyttövalmis. Olkituhka on jauhettava jauheeksi, poistettava kosteus ja kuivattava perusteellisesti. Kiinnitä huomiota kosteudenkestävyyteen ennen käyttöä. Peiteaineet vaativat kuivaamisen ja roskien poistamisen.
(4) Seoksen sulatusprosessi Valettua pronssia on monenlaisia. Tässä käsitellään vain muutamia tyypillisiä metalliseoksia. Muita samantyyppisiä kupariseoksia voidaan käyttää referenssinä.
ZCuSn10Pb1:n ja ZCuPb10Sn10:n sulatus: ① Esilämmitä upokas ensin tummanpunaiseksi ja lisää 20 cm-40 cm paksua hiiltä pohjalle. ② Lisää elektrolyyttistä kuparia, kuumenna ja sulata se nopeasti, lisää sitten kierrätysmateriaalit ja lisää hiiltä samanaikaisesti varmistaaksesi, ettei seosnesteen taso joudu alttiiksi ilmalle. ③Kun palautettu panos on sulatettu, lisää fosforikuparia (yleensä 0,5 % panoksen painosta ja kaikki fosfori-tinapronssin sulatuksessa käytetty fosforikupari voidaan lisätä). ④Lisää sinkki, tina ja lyijy järjestyksessä (ainesosien mukaan). Kun edellinen panos on täysin sulanut, lisää seuraava ja sekoita seosnestettä jatkuvasti. ⑤Säädä seosnesteen lämpötila välille 1100-1150 astetta. ⑥Piirrä kuona pois uunista, lisää fosforikuparia (yleensä 0,1 % panoksen painosta), poista hapetus, sekoita tasaisesti ja ripottele seosnesteen pinnalle kerros olkituhkaa, säädä seosneste lämpötilan vaatimaan lämpötilaan. valuprosessikortti (yleensä 1130 -1180 astetta), kaada sitten nopeasti ulos uunista.
ZCuAl10Fe3:n ja ZCuAl10Fe3Mn2:n sulatus: ① Älä käytä upokkaita, jotka ovat sulattaneet muita seoksia näiden kahden seoksen sulattamiseen. ② Esilämmitä upokas tummanpunaiseksi ja lisää valmis sulate. (Fluxin koostumus: kryoliitti 20 % (massaprosentti), natriumfluori 60 %, kalsiumfluori 20 %). ③ Lisää noin 200 asteeseen esilämmitettyjä vähähiilisiä ohuita teräslevyjä ja kierrätysmateriaaleja samanaikaisesti, sekoita seos sulamisen jälkeen ja nosta lämpötila 1150-1180 asteeseen. ④ Lisää 0,3 % seoksen painosta fosforikuparia hapettumisen poistamiseksi ja lisää juokstetta. ⑤Lisää erissä 200 asteeseen esilämmitetty puhdas alumiini ja puhdas mangaani (ainesosien mukaan). Kun jokainen erä on lisätty, paina se sekoittimella, jotta se sulaa nopeasti, ja sekoita jatkuvasti, jotta ainekset ovat tasaisia. ** Lopuksi säädä seosnesteen lämpötila välillä 1120-1220 astetta. ⑥Peitä kuona olkituhkalla, säädä metalliseoksen lämpötila valuprosessikortin mukaan (yleensä 1160-1200 astetta) ja säädä sitten nopeasti valuprosessia.
4. Turvallisuusvarotoimet
Turvallisuustuotanto on valimoteollisuuden perusedellytys. Puhtaan kuparin ja kupariseosten sulatuksessa on:
(1) Käyttäjien tulee käyttää suojavarusteita, pitää työpaikka puhtaana eivätkä salli veden tai roskien kerääntymistä.
(2) Tarkista ennen uunin käynnistämistä, että käytetyt laitteet ovat hyvässä kunnossa. Jos on olemassa vaarallisia tekijöitä, ne tulee poistaa ajoissa.
(3) Esilämmitys voidaan suorittaa vasta huolellisen tarkastuksen jälkeen ja varmistuttua siitä, ettei panoksessa ole räjähtäviä tai vaarallisia aineita.
(4) Sulatus- ja kaatotyökalut, kuten sekoitussauvat, rautalusikat, kuonanpoistotyökalut jne., eivät saa joutua kosketuksiin seosnesteen kanssa ilman esilämmitystä.
(5) Kaatamisen aikana jäljelle jäänyt seosneste on kaadettava esilämmitettyyn harkkomuottiin, eikä sitä saa kaataa suoraan maahan tai kaataa takaisin uuniin.
5. Useita asioita, joihin tulee kiinnittää huomiota sulatuksen aikana
(1) Sulamisaikaa on valvottava. Aikaa sulatuksen alusta sulamisen loppuun (seos tulee ulos uunista) kutsutaan sulamisajaksi. Sulamisajan pituus ei vaikuta ainoastaan tuottavuuteen, vaan vaikuttaa merkittävästi myös valuosien laatuun. Koska sulamisaika pitenee, seoksen elementin palamisnopeus kasvaa ja kaasun absorption mahdollisuus kasvaa. Siksi sulatustyöt tulisi saada valmiiksi mahdollisimman lyhyessä ajassa. Panoksen esilämmityslämpötilaa tulee mahdollisuuksien mukaan nostaa mahdollisimman paljon ja toiminnan tulee olla kompaktia ja nopeaa.
(2) Sulatukseen käytettävän sekoitussauvan tulee olla hiilisauva. Tietyt kupariseosten alkuaineet, kuten rauta ja lyijy, esiintyvät mekaanisten seosten muodossa sulaessaan. On myös joitain elementtejä, joilla on taipumus tuottaa ominaispainon erottelua ja kerrostumista eri tiheydistä johtuen. Käytäntö on osoittanut, että nämä alkuaineet voivat helposti aiheuttaa epäpäteviä kemiallisia koostumuksia ja epäpäteviä mekaanisia ominaisuuksia sulatus- ja kaatoprosessin aikana. Tämän ilmiön voittamiseksi meidän on käytettävä sekoittamista, joka on välttämätön osa sulattamista ja kaatamista. Sekoitusta ei kuitenkaan yleensä tarvita lämpötilan mittauksen ja jäähdytyksen aikana. Käytettävän sekoittimen materiaalikoostumus on yleensä grafiittia. Tämä johtuu siitä, että jos käytetään muita sekoitusmateriaaleja, kuten rautasauvaa, rautasauva sulaa sekoitusprosessin aikana, mikä vaikuttaa lejeeringin kemialliseen koostumukseen. Samanaikaisesti, jos rautasauva esilämmitetään korkeampaan lämpötilaan uunissa tai sekoitusaika on pidempi, rautasauvan oksidit pääsevät seosnesteeseen ja muuttuvat epäpuhtauksiksi; jos rautatanko esilämmitetään alempaan lämpötilaan, seos sekoitetaan sekoittamisen aikana. Tämä voidaan havaita tuotannossa, jotta se tarttuu rautatankoon.
(3) Ongelmia peiteaineen käytössä sulatuksen aikana. Kupariseosten sulatuksessa peiteaineen määrä on yleensä: 0,8 %-1,2 % panoksen painosta käytettäessä lasia ja booraksia, koska peitekerroksen paksuuden on oltava säilytetään 10- 15 cm; hiiltä käytettäessä annostus on noin 0,5 %-0,7 % panoksen painosta ja peittävän kerroksen paksuuden tulee olla 25-35 cm. Päällystysaineen poistoaika suoritetaan yleensä ennen kaatamista. Jos se tehdään liian aikaisin, se lisää kuparilejeeringin hapettumista ja ilman imeytymistä. Jos peiteaineena käytetään hiiltä ja kuonaa estävä vaikutus on hyvä, ei peiteainetta tarvitse poistaa, jolloin sillä voi olla myös kuonaa estävää roolia kaatoprosessin aikana ja vaikutus on ihanteellisempi.
