制备镁合金零件的技能可分四大类:铸造冶金法,迅速凝聚/粉末冶金法,喷发堆积法,半固态成形法。除这4种方法,还有用各种压力加工塑性成形技能出产的镁及镁合金半成品(板、带、管、棒、型材与锻件)制作的零部件。但用半成品制作的零部件仅占总镁合金件的15%支配,而在前4类零部件中,用铸造冶金法出产的又占95%以上。因此,用铸造冶金法出产镁合金零件占总量的80%强。而在铸造冶金法制作的镁合金件中,用压铸法出产的竟占90%支配。
不管是制备压力加工的镁合金锭还是出产镁合金零件,熔炼是重要的工序,由于它对熔体质量进而对材料与铸件的功用有着决定性的影响。不管是原材料质量,仍是熔剂、熔炼技能和设备、东西等的质量都对熔体质量有影响,一同与其他常用金属比较,镁的化学功用生动得多,其熔体易与氧、氮、水等发生化学反应,发生燃烧与爆炸的机率也更大些,镁及镁合金的腐蚀功用对杂质元素如铁、镍、铜等十分灵敏。因此,在熔炼镁合金时有必要严格遵守操作规程、熟记安全规程、精心操作。
1,原材料
制作镁合金的金属质料有镁、锭、铝锭、锌锭与基地合金(镁-锰、镁-锆、镁-钕、铝-铍、铝-镁-铍、铝-镁-锰)、混合稀土等,以及铍氟酸钠,回炉技能废料。它们的质量、化学成分与等级应符合各自的标准。各种镁合金的回炉料与技能废料都可以作为同商标合金炉料的构成部分,不过一同运用一级和二级回炉料时,其用量之和不得大于炉料总质量的80%,一同运用二级和三级回炉料时,其用量不得逾越炉料总质量的40%。待装炉的各种炉料应洁净单调,没有油、氧化物、沙土和显着的锈蚀。出产不相同商标铸件与铸锭时,应特别注意,不得混料,特别是含锆的镁合金不得与含铝的镁合金料混杂。
2,熔剂
由于镁及镁合金在熔炼过程中易氧化与烧损严重,需用熔剂保护,这种熔剂称为掩盖剂。镁合金熔体中的氧化夹杂物、熔剂夹渣和气体溶解度比铝合金熔体的高得多。因此,为获得高质量的熔体,有必要对其进行精粹净化,起净化作用的物质被称为精粹剂。它对镁熔体起精粹净化作用,对夹杂物应有良好的湿润、吸附才能,并使用熔剂与镁熔体的密度差,把金属夹杂物随同熔剂自熔体中打扫。
其时运用的镁合金熔剂大都是碱土金属氯化物和氟化物如MgCl2、KCl、BaCl2、CAF2、MgO、CaCl2的混合盐。一般来说,以MgCl2为首要成分的熔剂用于Mg-Al-Zn、Mg-Mn和Mg-Zn-Zr系合金的熔炼,而关于富含Ca、La、Ce、Nd、Th等元素的合金,运用不含MgCl2的专用熔剂。在镁合金熔炼过程中还运用硫磺、硼酸HBO3、氟化物(NH4BF4、NH4HF、NH4F)和烷基磺酸钠RSONa以防止镁熔体在浇铸和充型时的氧化和燃烧。硫与镁熔体接触时构成SO2保护气体,沸点为444.6℃,其他镁可与硫生成MgS膜,减缓熔体氧化。硼酸受热脱水生成B2O3,与Mg反应生成细密的Mg3B2保护膜。氟化物与镁接触后分解出HF和NH3等保护气体,不过这些气体有毒,且有强腐蚀性,因此如今多RSONa,可与镁反应生成SO2和CO2,并能与镁生成MgS细密保护膜。
3,配料
应根据国家标准、厂内标准与车间配料标准做好配料工作,为了减轻镁合金的氧化与防止其燃烧,可向配猜中添加小于0.002%Be,也可以添加微量Ca,它们可在熔体表面构成细密氧化层,例如含Ca的AZ91合金的表面层由三层构成:最外层为CaO,基地层为CaO与MgO的混合物,最内层首要为Al2O3。它们能防止氧进入。是Mg-Zn系、Mg-Re系、Mg-Th系等合金的晶粒细化剂,在配猜中不可或缺,常以基地合金方法参与,可按车间配料标准添加,新料添加7%-10%基地合金,回炉料按3.5%~5%基地合金。制作ZM6合金时,以Mg-Nd基地合金方法参与,Nd含量为25%~40%,Nd是指其含量不小于85%的混合稀土,其间Pr+Nd之和不小于95%;制作ZM5合金炉料时,大型厚壁铸件的铝含量取下限值,对薄壁铸件取上限值。
4,炉料及辅佐材料
炉料及辅佐材料应洁净无水分,油封镁锭除油后,应进行喷砂处理并预热至150℃以上,回炉料也应作喷砂处理与预热到150℃以上。熔剂可外购也可以克己,运用前都应于120℃~150℃单调1h~2h。洗刷熔剂光卤石或RJ-1置于坩埚内加热至750℃~780℃,其量不得少于坩埚容量的80%,在运用过程中应常常打捞熔渣。若熔渣太多洗不净东西时,应换新的洗刷液。洗刷熔剂在连续熔炼20炉后应悉数更新,也可用43%NaCl+57%MgCl2的熔剂作为洗刷液。蜕变剂可用破碎的粒度为10mm的天然菱镁矿制作,制作后预热到100℃~150℃,保温2h,也可以用轻质碳配钙取代菱镁矿。运用六氯乙烷时需压成圆柱体,压实密度为1.8g/cm3支配。制作防护剂时,按1∶1比混匀硫磺粉与硼酸,碾碎过70目筛再结块,保存于有盖的单调容器内。
5,熔炼炉与坩埚
熔炼镁合金大都选用直接加热式坩埚炉,其结构与熔炼铝合金的坩埚炉相似,但由于它们的物理化学功用有较大区别,因此坩埚材料与炉衬材料也天壤之别,而且对炉结构也应作恰当批改。
熔炼炉的种类和标准首要取决于铸造计划,小型铸造车间一般选用升出式坩埚炉,大计划铸造车间则选用一系列坩埚炉,在坩埚内进行熔炼、处理、安稳化和存储,熔体从一个坩埚转注到另一个,然后从坩埚直接浇注或手艺浇注于铸型中。熔体转注应平稳,防止湍流,以免氧化。其时,直接加热式坩埚熔烧法因热效率低,已很少选用,无芯感应电炉虽然初始本钱较高,但工作本钱较低,占有用空间也小。
熔炼镁合金的坩埚常用含碳量小于0.12%的低碳钢焊制而成,钢中的杂质铜和镍严重降低镁合金抗蚀性,其含量应分别小于0.10%。熔炼之前应精心预备坩埚。坩埚容量一般为35kg~350kg,旧坩埚可继续运用,但其最小壁厚应不小于有关规程的规则。应守时根除坩埚底部的残渣,由于它的热导率较低,或许发生过热,引起安全事故;还有必要守时用水浸泡坩埚,根除结垢。
6,熔炼浇注东西
出产镁合金铸件用的东西除浇包外,还有撇渣勺、残渣盘、搅拌器、精粹勺、钟形罩、熔剂铲等,它们都是用与坩埚化学成分相同的钢制成的。精确控制镁合金熔体温度十分重要,可用铁-康铜或镍铬-镍铝型热电偶测量,选用低碳钢或无镍不锈钢管保护热电偶。
|