فرآیند ذوب معمولی مس خالص و آلیاژهای مس برای ریخته گری، از جمله مس خالص، برنج، برنز

فرآیند ذوب معمولی مس خالص و آلیاژهای مس برای ریخته گری، از جمله مس خالص، برنج، برنز

1. ذوب مس خالص

(1) ابتدا بوته را به رنگ قرمز تیره گرم کنید و یک لایه زغال چوب خشک یا ماده پوشش دهنده (بوراکس 63% + شیشه شکسته 37%) با ضخامت حدود 30-50 سانتی متر در کف بوته اضافه کنید. سپس مواد باقیمانده، بلوک های ضایعات و میله ها را به ترتیب اضافه کنید و در نهایت مس الکترولیتی را اضافه کنید.

(2) عناصر آلیاژی اضافی را می توان برای پیش گرم کردن روی اجاق گاز قرار داد. افزودن مواد سرد به فلز مایع اکیداً ممنوع است. شارژ باید به طور مکرر در طول کل فرآیند ذوب جابجا شود تا از پل زدن جلوگیری شود.

(3) دما را بالا ببرید تا آلیاژ کاملا ذوب شود. پس از اینکه آلیاژ کاملا ذوب شد و دما به 1200-1220 درجه رسید، 0.3%-0.4% وزن مایع آلیاژ را برای اکسیدزدایی مس فسفر اضافه می‌کنند. واکنش های زیر بین فسفر و اکسید مس رخ می دهد: 5Cu2O+2P=P2O5+10Cu و Cu2O+P2O{15}}CuPO3، گاز پنتوکسید فسفر تولید شده از آلیاژ خارج می شود. فسفات مس می تواند روی سطح مایع شناور شود و سرباره حذف می شود و در نتیجه به هدف اکسید زدایی می رسد. در طول فرآیند اکسید زدایی به هم زدن مداوم نیاز است.

(4) در نهایت، سرباره از کوره خارج می شود و دمای ریختن مایع آلیاژ به طور کلی 1100-1200 درجه است.

2. ذوب برنج

آلیاژ پایه مس با عنصر روی به عنوان عنصر آلیاژی اصلی برنج است که به دو دسته برنج معمولی و برنج مخصوص تقسیم می شود. برنج معمولی یک آلیاژ دوتایی متشکل از مس و روی است که عمدتاً برای پردازش فشار استفاده می شود. برنج مخصوص با افزودن سایر عناصر آلیاژی (مانند سیلیکون، آلومینیوم، منگنز، سرب، آهن، نیکل و غیره) به برنج معمولی ساخته می شود. برنج ریخته گری عمدتاً برنج مخصوص است.

(1) مواد آلیاژی و الزامات شارژ فلز. در ترکیب شیمیایی آلیاژهای مس، به دلیل تنوع زیاد اجزای اصلی، در فرآیند محاسبه مواد تشکیل دهنده، باید بر اساس الزامات عملکردی، ترکیبات مناسب انتخاب شوند. ترکیب شیمیایی آلیاژ باید مطابق با GB1176-87 باشد. مواد تشکیل دهنده چندین ماده متداول ذوب برنج در جدول 1 فهرست شده است.

لازم است مواد کوره خشک و تمیز باشد و هرگونه کثیفی یا زنگ زدگی با شن و ماسه پاک شود.

(2) نسبت شارژ با توجه به روش های کلی ریخته گری، ترکیب مواد جدید باید بیشتر از یا برابر با 30٪ وزن کل شارژ باشد، و مواد بازیافتی باید کمتر یا مساوی 70٪ باشد. با این حال، در تولید واقعی، ما در نظر می گیریم که آلیاژهای مس دارای مقدار زیادی مواد بازیافتی هستند. هنگامی که درصد جرم مواد بازیافتی بیشتر یا مساوی 90 درصد نسبت مواد کوره باشد، کیفیت ذوب همچنان بسیار خوب است. تجزیه و تحلیل طیف شیمیایی ثابت می کند که ترکیب ریخته گری واجد شرایط است. هنگامی که مواد بازیافتی زیادی وجود دارد، باید در نظر گرفت که آیا ناخالصی های موجود در آلیاژ از حد استاندارد بیشتر است یا خیر.

(3) آماده سازی قبل از ذوب ① تهیه بار فلزی: شارژ بازیافتی ریخته گری ضایعات، رایزرهای ریخته شده و شمش های ذوب مجدد از همان مارک است که باید ترکیب شیمیایی شفافی داشته باشند. قبل از ورود به کوره، شن و ماسه برای از بین بردن کثیفی سطح استفاده می شود و کوره پس از پیش گرم کردن بارگیری می شود (اولین دسته از ذوب های کوره سرد را می توان با کوره از قبل گرم کرد). مس الکترولیتی برای حذف کثیفی شن و ماسه دمیده می شود و پس از گرم شدن در درجه 500-550 برای حذف رطوبت، (اولین دسته از ذوب های کوره سرد را می توان با کوره از قبل گرم کرد؛ عناصر فلزی خالص را می توان قبل از ورود به کوره از قبل گرم کرد. حداکثر اندازه بار فلزی نباید از 1/3 قطر بوته تجاوز کند و طول آن نباید بیشتر از 4/5 عمق بوته باشد ② آماده سازی بوته و تجهیزات ذوب بوته بوته باید بدون ترک و آسیب های دیگر که ایمنی را تحت تاثیر قرار قبل از استفاده از نوع آلیاژ ذوب، بوته باید با همان سری از آلیاژها قبل از ذوب ذوب شود و میله همزن ساخته شده از مواد نسوز و گرافیت باید کاملاً از رنگ باقیمانده و زنگ زدگی تمیز شود و با لایه ای از مواد نسوز پوشانده شود. رنگ کنید، سپس خشک کنید و برای استفاده کنار بگذارید. قالب شمش باید قبل از استفاده کاملاً تمیز شود و پس از استفاده از رنگ برای استفاده تا 100-150 درجه از قبل گرم شود.

(4) آماده سازی عامل پوشش و شار ① زغال چوب باید در یک کوره پخت مهر و موم شده قرار داده شود و در دمای حداقل 800 درجه به مدت 4 ساعت پخته شود. هنگام آماده شدن برای استفاده باید از جذب رطوبت جلوگیری شود. ②عامل پوشش از 63% بوراکس و 37% شیشه شکسته تشکیل شده است. زغال چوب خشک نیز می تواند به عنوان عامل پوشش استفاده شود. عوامل پوشاننده نیاز به خشک کردن و حذف زباله دارند.

(5) فرآیند ذوب آلیاژ

① ابتدا بوته را به رنگ قرمز تیره گرم کنید و زغال چوب به ضخامت 20-40 سانتی متر به پایین آن اضافه کنید.

②مس الکترولیتی را اضافه کنید، به سرعت گرم کنید و ذوب کنید، سپس آلیاژ میانی را به ترتیب اول با بالاترین نقطه ذوب و سپس با کمترین نقطه ذوب (در صورت اضافه شدن) اضافه کنید و در آخر دوباره به شارژ کوره اضافه کنید و اضافه کنید. زغال چوب در همان زمان برای اطمینان از اینکه سطح مایع آلیاژ در معرض هوا قرار نمی گیرد.

③ ذوب برنج معمولاً به اکسید زدایی نیز نیاز دارد. پس از ذوب تمام مس، مس فسفر (محاسبه شده به صورت P معادل 0.04%-0.06% وزن مس مذاب است) هنگامی که دما به 1150-1200 رسید، اضافه می‌شود. درجه برای اکسیداسیون پس از مقایسه عملی بین اکسیدزدایی و عدم اکسیداسیون، کیفیت سطح ریخته‌گری‌های دی اکسید شده بهتر از بدون اکسیداسیون است.

④عناصر آلیاژی را با توجه به الزامات ترکیب هر گرید آلیاژ اضافه کنید: آلیاژ اصلی آلومینیوم-مس را در درجه 1100-1120 اضافه کنید، روی خالص و آلومینیوم خالص را در دسته‌ها در درجه 1100-1150 در هنگام قطع برق اضافه کنید و هم بزنید. هنگام ذوب برنج سیلیکون، ابتدا باید سیلیکون و سپس روی اضافه شود. هنگام ذوب برنج سرب باید ابتدا روی و سپس سرب اضافه شود. دمای افزودن عنصر روی باید کنترل شود. اگر پس از افزودن روی، دما کاهش یابد، می توان برق را به طور متوسط ​​ارسال کرد. هنگامی که دمای مایع آلیاژ بالاتر از 1200 درجه باشد، افزودن روی مجاز نیست.

⑤ سرباره را از کوره خارج کنید، مایع آلیاژ را با دمای مورد نیاز کارت فرآیند ریخته گری تنظیم کنید و به سرعت آن را برای ریختن از کوره تخلیه کنید. دمای ریختن آلیاژ یکی از عواملی است که بر عملکرد ریخته گری تأثیر می گذارد. دمای کلی کوره ZCuZn38 است: 1100-1130 درجه ; ZCuZn40Pb2: 1080-1100 درجه ; ZCuZn31Al2: 1120-1140 درجه ; ZCuZn16Si4: 1100-1140 درجه .

⑥ هنگامی که دو درجه مختلف آلیاژ ذوب می شوند و ترکیب شیمیایی آنها تحت تأثیر قرار می گیرد، کوره باید در بین آنها شسته شود. به عنوان مثال از بوته و ابزاری که برای ذوب برنز آلومینیوم استفاده شده است برای ذوب برنز قلع استفاده کنید و بوته و ابزار باید حاوی آلومینیوم باشد. اگرچه آلومینیوم یک جزء واجد شرایط در آلومینیوم برنز است، اما مضرترین عنصر در برنز قلع است. .

پس از اکسیدزدایی آلیاژهای مس عمومی می توان ریخته گری واجد شرایط را به دست آورد. با این حال، آلومینیوم برنز، برنج آلومینیوم، برنز سیلیکون و غیره به راحتی اکسید می شوند تا اکسیدهای با نقطه ذوب بالا Al2O3 و SiO2 را تشکیل دهند، که باعث می شود ریخته گری ها سرباره ایجاد کنند، که باید با پالایش حذف شوند. عوامل پالایشی رایج عبارتند از: کلرید سدیم با نسبت جرمی 60% +40% کرایولیت یا 20% کرایولیت +20% فلوریت +60% فلوراید سدیم و غیره.

3. ذوب برنز

برنز ریخته گری را می توان با توجه به ترکیب آن به برنز قلع و برنز بدون قلع تقسیم کرد. برنز قلع آلیاژی بر پایه مس است که عنصر اصلی آلیاژ آن قلع است. مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و انعطاف پذیری خوب دارد. برنزهای بدون قلع شامل برنز آلومینیوم، برنز سرب، برنز سیلیکون و غیره است که حاوی عناصر اصلی مختلف است. به عنوان مثال، آلومینیوم برنز یک آلیاژ بر پایه مس است که آلومینیوم به عنوان عنصر اصلی آلیاژی است.

(1) مواد آلیاژی و الزامات شارژ فلز. مواد تشکیل دهنده برای ذوب چندین آلیاژ برنز که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند در جدول 2 ذکر شده است.

الزامات: اضافه کردن {{0}}.7% ~ 0.9% Ni و 0.3% ~ 0.4% Mn به آلیاژ ZCuAl10Fe3 مجاز است تا خواص مکانیکی بهبود یابد. از آلیاژ.

(2) نسبت شارژ کوره: نسبت مواد جدید باید بیشتر یا مساوی 30 درصد وزن کل شارژ کوره باشد و مواد بازیافتی باید کمتر یا مساوی 70 درصد باشد.

(3) آماده سازی قبل از ذوب آماده سازی قبل از ذوب برنز مانند ذوب برنج است. زغال چوب را باید در فر دربسته ریخته و در دمای حداقل 800 درجه به مدت 4 ساعت بپزید. هنگام آماده شدن برای استفاده باید از جذب رطوبت جلوگیری شود. خاکستر کاه را باید پودر کرد، رطوبت را از بین برد و کاملا خشک کرد. قبل از استفاده به ضد رطوبت توجه کنید. عوامل پوشاننده نیاز به خشک کردن و حذف زباله دارند.

(4) فرآیند ذوب آلیاژ انواع مختلفی از برنز ریخته گری وجود دارد. در اینجا فقط چند آلیاژ معمولی مورد بحث قرار می گیرد. سایر آلیاژهای مس از همین نوع را می توان به عنوان مرجع استفاده کرد.

ذوب ZCuSn10Pb1 و ZCuPb10Sn10: ① ابتدا بوته را به رنگ قرمز تیره گرم کنید، و زغال چوب به ضخامت 20 سانتی متر-40 سانتی متر به ته آن اضافه کنید. ②مس الکترولیتی را اضافه کنید، به سرعت آن را گرم کنید و ذوب کنید، سپس مواد بازیافتی را اضافه کنید و همزمان زغال چوب اضافه کنید تا اطمینان حاصل شود که سطح مایع آلیاژ در معرض هوا قرار نمی گیرد. ③پس از ذوب شدن بار برگشتی، مس فسفر را اضافه کنید (معمولاً 0.5٪ وزن بار، و تمام مس فسفر مورد استفاده هنگام ذوب فسفر-قلع برنز را می توان اضافه کرد). ④روی، قلع و سرب را به ترتیب (با توجه به مواد) اضافه کنید. بعد از اینکه شارژ قبلی کاملا ذوب شد، شارژ بعدی را اضافه کنید و مایع آلیاژ را مدام هم بزنید. ⑤دمای مایع آلیاژ را بین 1100-1150 درجه تنظیم کنید. ⑥ سرباره را از کوره خارج کنید، مس فسفر (معمولاً 0.1 درصد وزن بار) را اضافه کنید، اکسید زدایی کنید، به طور یکنواخت هم بزنید و لایه ای از خاکستر کاه را روی سطح مایع آلیاژ بپاشید و مایع آلیاژ را با دمای مورد نیاز تنظیم کنید. کارت فرآیند ریخته‌گری (معمولاً 1130 -1180 درجه)، سپس به سرعت از کوره بریزید.

ذوب ZCuAl10Fe3 و ZCuAl10Fe3Mn2: ① از بوته هایی که آلیاژهای دیگر را ذوب کرده اند برای ذوب این دو آلیاژ استفاده نکنید. ② بوته را به رنگ قرمز تیره گرم کنید و شار آماده شده را اضافه کنید. (ترکیب شار: کرایولیت 20 درصد (درصد جرم)، سدیم فلوراید 60 درصد، فلوراید کلسیم 20 درصد. ③ورق‌های فولادی نازک کم کربن را که از قبل تا حدود ۲۰۰ درجه گرم شده‌اند و همزمان مواد بازیافتی شده اضافه کنید، آلیاژ را پس از ذوب شدن هم بزنید و دما را تا 1150-1180 درجه افزایش دهید. ④ 0.3٪ مس فسفر را با وزن آلیاژ برای اکسید زدایی اضافه کنید و شار اضافه کنید. ⑤آلومینیوم خالص و منگنز خالص (با توجه به مواد) از قبل گرم شده تا 200 درجه به صورت دسته ای اضافه کنید. بعد از اضافه شدن هر دسته، آن را با میله همزن فشار دهید تا سریع ذوب شود و مدام هم بزنید تا مواد یکنواخت شوند، ** در نهایت دمای مایع آلیاژ را بین 1120-1220 درجه تنظیم کنید. ⑥سرباره را با خاکستر کاه بپوشانید، دمای آلیاژ را مطابق کارت فرآیند ریخته‌گری تنظیم کنید (معمولاً 1160-1200 درجه)، و سپس به سرعت فرآیند ریخته‌گری را تنظیم کنید.

4. اقدامات احتیاطی ایمنی

تولید ایمنی یک نیاز اساسی در صنعت ریخته گری است. ذوب مس خالص و آلیاژهای مس باید:

(1) اپراتورها باید تجهیزات حفاظتی بپوشند، محل کار را تمیز نگه دارند و اجازه انباشته شدن آب یا زباله را ندهند.

(2) قبل از راه اندازی کوره، بررسی کنید که آیا تجهیزات مورد استفاده سالم هستند یا خیر. در صورت وجود عوامل ناامن، باید به موقع از بین بروند.

(3) پیش گرم کردن فقط پس از بازرسی دقیق و تأیید عدم وجود مواد منفجره یا خطرناک در شارژ انجام می شود.

(4) ابزار ذوب و ریختن، مانند میله های همزن، قاشق های آهنی، ابزارهای حذف سرباره و غیره، نباید بدون پیش گرم شدن با مایع آلیاژ تماس پیدا کنند.

(5) مایع آلیاژی باقی مانده در حین ریختن باید در قالب شمش از قبل گرم شده ریخته شود و اجازه ندارد مستقیماً روی زمین ریخته شود یا دوباره به کوره ریخته شود.

5. چند موضوع که در هنگام ذوب باید به آنها توجه کرد

(1) زمان ذوب باید کنترل شود. زمان شروع ذوب تا پایان ذوب (بیرون آمدن آلیاژ از کوره) را زمان ذوب می گویند. طول زمان ذوب نه تنها بر بهره وری تأثیر می گذارد، بلکه به طور قابل توجهی بر کیفیت قطعات ریخته گری تأثیر می گذارد. از آنجا که زمان ذوب افزایش می یابد، سرعت سوزاندن عنصر آلیاژ افزایش می یابد و شانس جذب گاز افزایش می یابد. بنابراین کار ذوب باید در کمترین زمان ممکن به پایان برسد. در صورت امکان، دمای پیش گرم کردن شارژ باید تا حد امکان افزایش یابد و عملکرد باید فشرده و سریع باشد.

(2) میله همزن مورد استفاده برای ذوب باید یک میله کربنی باشد. عناصر خاصی در آلیاژهای مس، مانند آهن و سرب، هنگام ذوب به شکل مخلوط های مکانیکی وجود دارند. همچنین عناصری وجود دارند که به دلیل چگالی های مختلف تمایل به ایجاد جداسازی و طبقه بندی با وزن مخصوص دارند. تمرین ثابت کرده است که این عناصر به راحتی می توانند باعث ایجاد ترکیب شیمیایی نامناسب و خواص مکانیکی نامطلوب در طول فرآیند ذوب و ریختن شوند. برای غلبه بر این پدیده باید از هم زدن استفاده کنیم که جزء ضروری ذوب و ریختن است. با این حال، به طور کلی در طول اندازه گیری دما و سرد شدن نیازی به هم زدن نیست. ترکیب مواد همزن مورد استفاده عموما گرافیت است. زیرا در صورت استفاده از مواد همزن دیگر مانند میله آهنی، میله آهن در طول فرآیند هم زدن ذوب می شود و بر ترکیب شیمیایی آلیاژ تأثیر می گذارد. در عین حال، اگر میله آهن در دمای بالاتر در کوره گرم شود یا زمان هم زدن طولانی تر باشد، اکسیدهای روی میله آهنی وارد مایع آلیاژ شده و به ناخالصی تبدیل می شوند. اگر میله آهن از قبل در دمای پایین تری گرم شود، آلیاژ در حین هم زدن به هم زده می شود. برای چسبیدن به میله آهنی، این را می توان در تولید مشاهده کرد.

(3) مشکلات استفاده از عامل پوشش در هنگام ذوب. برای ذوب آلیاژهای مس، مقدار عامل پوشش به طور کلی: 0.8%-1.2% وزن بار هنگام استفاده از شیشه و بوراکس است، زیرا ضخامت لایه پوششی باید باشد. نگهداری در 10- 15سانتی متر؛ هنگام استفاده از زغال چوب، دوز حدود 0.5%-0.7% وزن بار است و ضخامت لایه پوششی باید در 25-35 سانتی متر حفظ شود. زمان حذف عامل پوششی معمولاً قبل از ریختن انجام می شود. اگر خیلی زود انجام شود، اکسیداسیون و جذب هوای آلیاژ مس را افزایش می دهد. اگر از زغال چوب به عنوان عامل پوشاننده استفاده شود و اثر مسدود کننده سرباره خوب باشد، عامل پوشاننده نیازی به حذف ندارد، به طوری که می تواند نقش مسدود کننده سرباره را در طول فرآیند ریختن نیز ایفا کند و اثر ایده آل تر است.