1  铝合金的熔化

1.1 坩埚、锭模及熔炼工具的准备

1.1.1 石墨坩埚的准备：

1.1.1.1 根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；

1.1.1.2 新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至900℃进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；

1.1.1.3 旧坩埚（注意同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，清除表面熔渣和其它脏物，装料前预热到250~300℃。

1.1.2 铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处理。

1.1.3 坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净。

1.1.4 新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法清除干净，并加热到700～800℃，保温2～4小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。

1.1.5 铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。

1.1.6 坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。搪衬的保温坩埚重复使用时，可不涂防护涂料。

1.1.6.1 涂料成分可按表1中的规定：

表1  坩埚和工具用涂料

1.1.6.2 涂料的配制：涂料成分中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100～140目过筛，然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入80～100℃的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。配好后的涂料停放时间一般不超过8小时。

1.1.6.3 将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180～250℃，涂以防腐涂料。

1.1.7 用于保温的碳素钢板焊接坩埚，其内表应用耐火材料搪衬。耐火材料可按表2中的规定：

表2  耐火材料成分配比

1.2 原材料

1.2.1 配制铝合金所用的金属材料应符合QB004《原材料技术条件及验收标准 >标准》中的规定。

1.2.2 配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的辅助材料也应符合QB004中的规定。

1.3 中间合金的配制：铝基中间合金的配制工艺及配料系数见表3及表4：

表3  常用中间合金的配制工艺参数

表4 常用中间合金的配料系数

1.3.1 铝铜中间合金熔炼工艺：

1.3.1.1 将配制好的炉料充分预热；

1.3.1.2将10~15%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；

1.3.1.3 在700℃左右加入精炼剂（用量按各种精炼剂使用要求配加，如使用AWJ-3精炼剂，加入量为0.5~0.8%）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚≤25mm）。

1.3.2 铝锰中间合金熔炼工艺：

1.3.2.1 将配制好的炉料充分预热；

1.3.2.2 在石墨坩埚内将75%左右的铝锭熔化，并过热到900~1000℃；

1.3.2.3 分批加入锰，每加入一批后，以石墨棒充分搅拌，待熔化后，加入下一批，最后加入余下的铝；

1.3.2.4 熔化完后，在850℃左右加入精炼剂（用量按要求进行配加，如AWJ-3精炼剂加入量为0.5~0.8%）除气精炼处理后静置5~10分钟浇锭。为防止锰的偏析，浇锭前要充分搅拌，并应尽快浇注完毕（锭厚≤25mm）。

1.4 铝合金的配制

配制铝合金采用金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。

1.4.1 装料前必须去除炉料表面上的锈迹、泥砂等污物。

1.4.2 回炉料分为三级：

表5  回炉料的分级、应用及最大回用量

注：（1）当铸件有特殊要求时（如针孔度等），回炉料的用量应酌情减少，如气缸铸件应低于40%；

（2）当各级回炉料搭配使用时，回炉料的总量≤80%，其中，三级回炉料≤10%，二级回炉料≤50%。

（3）回炉料应按牌号分开堆放，成分不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。

1.4.3 炉料计算：

1.4.3.1 元素含量计算法，按表6举例说明：

表6  炉料的计算程序实例（一）

1.4.3.2 炉料配比系数法：按表7举说明：

表7  炉料的计算程序实例

注：ZL107的计算程序与此相同，计算过程略。ZL104和ZL107的配料系数列于下表：

表8  常用铝合金的炉料配制系数

注：上表中所列各种炉料必须符合QB004-2003《原材料技术条件及验收标准》的相应规定，否则，不能使用本表系数。此外，实际配料时，应逐一填写配料原始记录，以便复查核实。

表9    铝合金熔炼时元素的烧损量

1.4.4 炉料加入先后原则：

1.4.4.1 当用铝锭和中间合金熔化时，首先装入铝锭，然后加入中间合金；

1.4.4.2 当用预制合金锭进行熔炼时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金；

1.4.4.3 当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先加入炉料中最多的那一部分；

1.4.4.4 当熔炉容量足以同时装入几种炉料时，则应首先装入熔点相近的成分；

1.4.4.5 容易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最后加入；

1.4.4.6 在连续熔化时坩埚内应剩余一部分铝液以加速下一炉的熔化；

1.4.4.7 采用覆盖剂时，应在炉料开始熔化时就加入熔剂。

1.4.5 炉料全部熔化后，进行搅拌使成分均匀，然后调温到除气工艺所需的温度。

1.5 合金的除气或精炼处理

1.5.1 除气剂准备：

1.5.1.1 使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼（Ф66×40，比重1.8g/cm3）,每块重约200g,存放干燥器内备用。

1.5.1.2 使用六氯乙烷加载体时，载体材料（氟硅酸钠或二氧化钛）应进行脱水处理；氟硅酸钠于200～250℃烘烤12～24小时，二氧化钛于300～400℃烘烤3～4小时，然后按表10中的比例混合后压成圆饼放在干燥箱内备用。

1.5.2 除气处理：用钟罩将除气剂压入距坩埚底100mm，沿坩埚直径1/3处（距坩埚壁）的圆周匀速移动，为不使铝液大量喷溅，除气剂可分2～3次加入。除气结束后静置、除渣。

1.5.3 除气效果检验：分炉前和炉后检验

1.5.3.1 炉前检验：用勺取约半勺合金液，用干净铁片刮去表面氧化物和渣，露出镜面样液面，冷却后如有气泡析出，则除气效果差，反之则效果好。

1.5.3.2 炉后检验，试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。

1.5.4 除气剂的工艺参数见表10：

表中规定的精炼剂用量仅作为计算每炉使用量的依据，不作为工艺参数控制。当出现操作不当造成额外损耗、炉料含杂质（如渣、泥砂等）过多等原因，导致炉前检验除气效果差时，应考虑增加使用量，直到炉前检验合格为止。

精炼温度（精炼处理时铝液的温度）的选择也应根据条件（如环境、设备因素等）的变化作随机调整，以最终炉前检验的效果来验证，应作为工艺参数控制并予以记录。

表10  常用精炼（除气）工艺参数

注：除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。当采用其它精炼剂时，应按其产品使用说明书要求进行验证合格，出具操作工艺后，方可使用。

1.6 合金的变质和孕育处理：

1.6.1变质处理是为了细化铝硅合金中的共晶硅，孕育处理是为了细化铝合金中的初生相。

1.6.2 常用钠盐变质剂按表11的成分要求混合均匀，装入料盘摊平，厚度不超过50㎜，于300～400℃烘烤3～5小时，然后破碎。30～40目过筛，放入干燥器内备用。

1.6.3 变质剂的准备、用量、处理时间等作为操作处理时的参考，以最终炉前检验的效果来合理选择，不作为工艺参数控制和记录，精炼剂的处理温度和效果应予以验证和记录。

表11  常用变质剂使用工艺参数

1.6.3 合金经变质后,调整到浇注温度进行浇注。

1.7 采用其它变质剂时，应按其使用说明书要求进行验证合格后方可使用。

1.8 常用铝合金熔炼工艺举例如下表：

表12  常用铝合金熔炼工艺举例

2  铝合金的浇注

2.1 浇注前的准备工作：

2.1.1 工具的准备：所有工具应经过清理、预热、涂料，使用前应再次预热。

2.1.2 检查开模机构各部分是否完好，各运动部分应加油润滑。如导轨、导杆、螺杆、螺母、轴承等。保证开型、合型灵活。

2.1.3 金属型的预热：金属型预热前应仔细清除原来的涂料，去除部位为型腔、铁芯和分型面。浇冒口和冒口颈可不去除。

2.1.3.1 预热时要不断移动喷枪，使型腔受热均匀。严禁将喷枪搁置不动，使局部严重过热。

2.1.3.2 需要温度高的地方，如冒口部位，要多加热，使该部分温度高于型腔温度。

2.1.3.3 必要时，要预热金属型的背面，使金属型变形小。

2.1.4 金属型的涂料：

2.1.4.1 涂料成分配比：根据金属型的特点，按表13选取涂料：

表13  金属型涂料成分配比

2.1.4.2 涂料的配制：涂料中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100～140目过筛（经检合格，未成团的组元可直接用于配制），然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入80～100℃的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。配好的涂料停放时间一般不超过8小时。

2.1.4.3 涂料操作：

1）涂料可以用喷刷，要求均匀、表面光洁；

2）为利于补缩，远离冒口的部位涂薄些，而靠近冒口处涂厚些。必要时在产生缩孔的部位将涂料去除掉；

3）冒口用涂膏刮上一层2～3㎜厚的涂料，以提高冒口的补缩能力。

2.1.5 除去分型面及各配合面的涂料。

2.1.6 对大金属型，在涂料后还需再次预热。

2.1.7 下好泥芯，吹净型腔，并合严金属型。

2.2 浇注操作：

2.2.1 金属型合严后，应尽快浇注，避免其降温。

2.2.2 浇包自坩埚中舀取金属液时，先用包底拨开液面上的氧化皮或熔剂层，缓慢地用包口舀取合金液。在浇包接近金属型浇口时，应用热铁片或干木块将包嘴处的氧化皮或渣拨开，让干净的金属液进入浇口杯。

2.2.3 浇注温度的高低，要根据具体情况来决定，总的原则是保证铸件成型的前提下，浇注温度越低越好。常用铝合金浇注温度见表12。

2.2.4 浇注时，开始瞬间应略慢，防止金属液溢出浇口杯和严重冲击型腔，紧接着应加快浇注速度，使浇口杯充满，做到平稳而不中断液流。

2.2.5 浇注快慢尚须视不同金属型而变化，操作者应积累经验，以便做到不冷隔、排气顺畅及不冲坏型芯。

2.2.6 浇包中的合金液应正好为铸件所需用量，如有剩余，应浇入锭模中，禁止将剩余金属液返回坩埚中。

2.2.7 浇注完毕，根据不同铸件，即时开模，做到不因开模过早损坏铸件，也不因过迟而产生脱模困难。

2.2.8 取出铸件后，观察铸件是否合格，若有缺陷，应采取措施解决，直至合格为止。

2.3 浇注安全：

2.3.1 工作场地应平坦、整洁，道路畅通，场地上不得有积水，车间应有良好的通风措施。

2.3.2 搬运金属型、浇注和取出铸件都应细心操作，防止碰伤和烫伤。

2.3.3 浇包中铝液不宜太满。

2.3.4 金属液溢出型外时，应放干砂，以防爆炸伤人。

3  相关文件

3.1  QB004-2003《原材料技术条件及验收标准》

4  相关记录

4.1 《炉料配制原始记录表》2010-002-01

4.2 《熔炼、浇注原始记录表》2010-002-02