在
精密铸铜生产过程中,温度的精确操控至关重要,它贯穿于整个工艺流程,从熔炼到浇注等多个环节都需要严格把控温度。
熔炼环节
选择合适的熔炉:
根据铸铜的生产规模、铜合金的种类等因素选择熔炉。例如,对于小批量生产和实验性的铸铜,可以采用小型的中频感应电炉。这种熔炉加热速度快,能精确控制温度,并且热效率高。而对于大量生产的情况,可能会使用大型的反射炉,但反射炉的温度控制相对复杂一些。
不同熔炉的温度控制原理有所不同。中频感应电炉是通过电磁感应原理,在铜料内部产生涡流使其发热,其温度可以通过调节电源的功率来控制。反射炉则主要是通过燃料燃烧产生的火焰加热,通过调节燃料的供应量和空气的配比来控制温度。
装料顺序与预热:
正确的装料顺序有助于温度的均匀上升。一般先装入熔点高、不易氧化的炉料,如铜锭等,再装入其他合金元素。装料前,对炉料进行预热,可以减少熔炼过程中的温度波动。例如,在熔炼黄铜时,将铜锭预热到一定温度后装入熔炉,再加入锌等合金元素,这样可以使合金熔炼过程更加平稳。
预热炉料的温度一般根据炉料的性质和熔炉的类型而定,通常在 200 - 500℃之间。预热可以在专门的预热炉中进行,也可以利用熔炉的余热进行。
熔炼过程中的温度监测与调整:
使用热电偶等温度检测设备对熔炉内的温度进行实时监测。热电偶要安装在能够准确反映熔池温度的位置,并且要定期进行校准。根据铸铜的种类和工艺要求设定合适的熔炼温度。例如,纯铜的熔炼温度一般在 1083 - 1200℃左右,青铜(如锡青铜)的熔炼温度约为 1150 - 1250℃,黄铜的熔炼温度在 900 - 1050℃之间。
在熔炼过程中,根据温度监测结果及时调整加热功率或燃料供应量。如果温度过高,适当降低加热强度;如果温度过低,增加加热功率,但要注意避免温度急剧变化导致铜液成分不均匀或吸气等问题。
浇注环节
浇注温度的确定:
浇注温度主要根据铸铜的成分、铸件的形状和尺寸等因素来确定。一般来说,浇注温度要高于合金的液相线温度一定数值,以保证铜液具有良好的流动性。对于形状复杂、薄壁的铸件,浇注温度要相对高一些,以确保铜液能够顺利充满型腔。例如,对于一些精细的铜质工艺品,浇注温度可能会比普通铸件高 30 - 50℃。
不同铜合金的浇注温度也有所不同。如锡青铜的浇注温度一般在 1050 - 1150℃,铝青铜的浇注温度约为 1100 - 1200℃,黄铜的浇注温度在 950 - 1050℃之间。
浇注过程中的温度保持:
在浇注前,要对盛有铜液的浇包进行适当的保温处理,防止铜液在浇注前温度下降过多。常用的保温方法有使用保温材料覆盖浇包,如陶瓷纤维毡等。这些保温材料能够有效减少热量散失,保持铜液的温度。
浇注时,要尽量缩短浇注时间,以减少铜液在空气中的停留时间,避免温度降低和氧化。对于大型铸件,可能需要采用多个浇口或分层浇注的方式,确保铜液在浇注过程中温度均匀,能够充分填充型腔。
凝固和冷却环节
控制凝固速度:
凝固速度对铸件的质量有很大影响,而温度是控制凝固速度的关键因素之一。可以通过调节铸型的温度来控制凝固速度。例如,对于一些要求组织致密的铸铜件,采用金属型铸造时,可以对金属型进行预热,使铸件在较高的温度梯度下凝固,有利于细化晶粒。
对于砂型铸造,砂型的含水量和透气性也会影响铸件的凝固速度和温度分布。通过控制砂型的烘干程度和添加适当的添加剂,可以调节砂型的散热性能,从而控制铸件的凝固温度和速度。
冷却过程中的温度控制:
在铸件凝固后,冷却过程同样需要控制温度。避免铸件冷却过快导致内部产生应力、裂纹等缺陷。对于大型或复杂的铸铜件,可以采用缓冷措施,如将铸件放在保温坑或炉内,随炉冷却。
冷却速度要根据铸铜的成分和铸件的形状来确定。例如,一些高锡青铜铸件冷却速度要相对较慢,一般在 10 - 50℃/h 之间,以防止因锡的偏析而产生的质量问题。