摘要:文章介紹了國內(nèi)外鋅合金壓鑄的生產(chǎn)工藝,并根據(jù)影響生產(chǎn)的因素提出了新的生產(chǎn)工藝。譽(yù)格通過比較,證明該工藝是合理的,從而為進(jìn)一步進(jìn)行鋅合金的擴(kuò)大試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
壓鑄鋅合金為Zn—A1一Cu-Mn系四元合金,由于具有熔點(diǎn)較低、力學(xué)性能優(yōu)良且易電鍍等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用作各類壓鑄零件。目前我國珠江三角洲一帶壓鑄鋅合金的用量達(dá)2O萬t/a~30萬t/a,主要用于生產(chǎn)電子煙、藍(lán)牙音箱、智能手表和行車記錄儀等深圳譽(yù)格生產(chǎn)的電子產(chǎn)品周邊。
鋅合金壓鑄的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)盡管已漸趨統(tǒng)一,其成分要求大致相同,但不同種類鑄合金使用的效果卻存在很大差異。有的合金反映良好,有的就較差,這與生產(chǎn)工藝有關(guān)。譽(yù)格通過對(duì)各種影響因素比較,探索出新的生產(chǎn)工藝,并制備出壓鑄鋅產(chǎn)品進(jìn)行比較。
1各類鋅合金壓鑄工藝比較
1.1煤氣爐生產(chǎn)工藝
使用高純鋅液作為合金生產(chǎn)原料,用煤氣爐避免了因攪拌機(jī)熔化而出現(xiàn)的增鐵現(xiàn)象。為了控制合金錠重在±0.3Kg范圍以內(nèi),譽(yù)格采用石墨錐控制流量技術(shù)。該工藝流程簡單,生產(chǎn)成本低。但煤氣氣爐的缺陷是直收率低,機(jī)械攪拌使合金液的成分均勻性差。
1.2電爐生產(chǎn)工藝
用人功率工頻有芯爐將鋅熔化并除掉熔渣,然后將鋅液從爐子開孔處流出,再流入無芯爐,將合金元素物料熔化并形成合金液。利用傾翻裝置將合金液倒出,通過溜槽流入保溫爐內(nèi),再通過機(jī)械勺舀出,然后注入鋅模內(nèi)。
該工藝最大的缺陷是從無芯爐到電阻爐的傾翻過程中產(chǎn)生的浮渣較多。且直線鑄錠機(jī)的爬行振動(dòng)對(duì)合金錠表面的質(zhì)量形成不利。同時(shí)能耗較大。
2壓鑄鋅合金制備新工藝
通過對(duì)以上兩種工藝的比較,深圳譽(yù)格發(fā)現(xiàn)熔煉設(shè)備的選用、熔煉工藝的控制是影響壓鑄鋅產(chǎn)品生產(chǎn)的重要因素。
2.1熔煉設(shè)備的選用
應(yīng)用較為廣泛的熔爐有燃油反射爐、燃?xì)夥瓷錉t、感應(yīng)爐等。從確保產(chǎn)品質(zhì)量這一觀點(diǎn)看,工頻無芯爐是生產(chǎn)鋅合金壓鑄的最佳熔煉設(shè)備,其理由是:
(1)密封性好,可以少加或者不加木炭等覆蓋劑。
(2)無芯爐是自動(dòng)攪拌,既降低勞動(dòng)強(qiáng)度又減少鐵質(zhì)工具與鋅合金熔體接觸的機(jī)會(huì)。
(3)爐內(nèi)熔體攪拌速度快而均勻,并能充分反應(yīng)作用,故造渣效果好,合金成分非常均勻。
2.2熔煉工藝的控制現(xiàn)有的熔煉工藝有兩種:
一種是先熔銅再加鋁鋅鎂;
另一種是預(yù)先熔制鋁銅中間合金再熔制鋅合金。前者須在超過l000℃的高溫下操作,生產(chǎn)中很少采用;后者雖被廣泛采用,但仍有高溫操作且工序繁雜的缺點(diǎn)。本文采用在鋅熔鑄過程中直接制備鋅系列合金。即先將所需銅量加入鋅熔體熔化,再依次加入鋁鎂和剩余鋅量。該工藝有如下控制要點(diǎn)。
(1)溫度的控制。
溫度越高,金屬氧化膜溶解而失去保護(hù)作用。但高溫快速熔煉時(shí)也可減少氧化燒損??刂迫蹮挏囟纫话愀哂诤辖鹨合嗑€溫度以上100℃~200℃。
(2)精煉劑的控制。
精煉劑用于合金液的除氣、除渣。在450℃~750℃時(shí)用鐘罩壓入氯化銨,可去除鋅合金液中近80%的氧化物和170%的金屬間化合物,從使合金質(zhì)量得以保證。但譽(yù)格試驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn),使用氯化銨精煉(量約金屬料總重的0.12%)會(huì)使合金熔損率增大,而僅用靜置澄清的辦法,也能獲得斷面組織致密、無熔渣及夾雜物的合金錠。因此,生產(chǎn)上可根據(jù)回爐料多少來決定是否進(jìn)行造渣操作以及需要加入的氯化銨量。
(3)鋁銅中間液的控制。
使用鋁銅中間液的目的,是為了便于加入某些熔點(diǎn)較高且不易熔解的合金元素,以便更準(zhǔn)確地控制成分,如鈦、鋯等。其次使用中間液可以避免熔體過熱,縮短熔煉時(shí)間和降低燒損。中間液以熔合法制備,先熔化易熔金屬并過熱至一定溫度再將難熔金屬分批加入而制成。此法的關(guān)鍵在于創(chuàng)造良好的動(dòng)力學(xué)條件,增大和不斷更新基體金屬與合金元素的直接接觸面。
3試驗(yàn)產(chǎn)品性能比較
利用深圳譽(yù)格合作廠家的鋅錠開發(fā)制備了3#壓鑄鋅合金產(chǎn)品。壓鑄鋅合金其化學(xué)成分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,而且在美、澳等發(fā)達(dá)國家趨于一致。將本試驗(yàn)產(chǎn)品的化學(xué)成分與相應(yīng)企標(biāo)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)成分列于下表。由表可知,試驗(yàn)產(chǎn)品的化學(xué)成分完全符合相應(yīng)企標(biāo)的質(zhì)量要求。本試驗(yàn)產(chǎn)品與相應(yīng)企標(biāo)產(chǎn)品的機(jī)械性能對(duì)照見表2所示??梢姳驹囼?yàn)制備的3#合金,不僅化學(xué)組成而且機(jī)械性能均達(dá)到了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
4結(jié)語
(1)合金制取選擇工頻無芯爐為宜,因?yàn)樵摖t密封性好,造渣效果好,并能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和利于操作。
(2)新工藝?yán)昧算~在鋅熔體內(nèi)的合金熔化,能準(zhǔn)確控制成分,故能在鋅熔鑄過程中直接制備鋅合金。
(3)新工藝制備的3#合金的化學(xué)成份、機(jī)械性能均達(dá)到行業(yè)企標(biāo)。證明該工藝是合理的,從而為進(jìn)一步進(jìn)行鋅合金的擴(kuò)大試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。