有色金属铸造发展趋势和工艺技术
国内有色金属铸造行业集中度低、规模效益差、资源分散,同时又是与国际市场接轨紧密的行业之一。在目前有色金属铸造需求旺盛的情况下,有色企业势必要加大矿山资源投入力度。参股或者控股海外矿山、企业,能弥补中国有色矿产资源的不足,转变中国企业在原料波动中的不利局面。此外,企业产业链的延伸和行业集中度的提高可以更好的提高企业抗风险能力,能扭转中国企业在类似铜精矿加工费等谈判中既没有“定价权”也没有“话语权”的境地。
中国在21世纪的前20年,仍将处在工业化的过程中,制造业的快速发展,将会带动国民经济保持一个较长的高速增长期。因此,作为工业基础的有色金属铸造工业的发展状况对中国经济能否继续保持相对较高的增长率就显得更加重要。中国国民经济的持续健康发展,是有色金属行业稳步发展的基础。今后一段时期,中国有色金属的需求将保持稳定增长。
在世界经济增速放缓、主要经济体需求疲弱背景下,我国有色金属铸造出口增速放缓,进口继续下滑。2013年上半年,我国有色金属产品出口额为117.04亿美元,同比增长2.3%,增速较1季度下滑14.2个百分点;有色金属产品进口额为239.37亿美元,同比大幅下滑18.2%,降幅较1季度收窄6.2个百分点;有色金属铸造产品贸易逆差为122.33亿美元,较1季度增长61.4亿美元。
有色金属铸造工艺技术:
有色金属铸件的常见缺陷有气孔、缩孔及缩松、渣孔、针孔、裂纹、冷隔等。产生这些缺陷的原因大体上包括金属型预热温度太低、排气设计不良、涂料本身排气性不佳、金属液处理不符合要求、金属型设计存在结构或工艺方面的问题、开模时间或者浇注温度掌握不准确等。一般来说,控制好以下几个方面,可以大大降低废品的产生。
1、利用金属型凝固特点
与砂型相比较,金属型的导热性能要高得多,能获得很大的温度梯度,使铸件快速冷却。因此,在金属型铸造中,不仅共晶合金,甚至结晶温度间隔较宽的合金,也能得到密实的铸件。同时,金属型冷却速度快,可使铸件晶粒细化,减轻或消除有色合金铸件的针孔。用金属型成形较小的薄壁铸件时,金属液凝固很快,许多情况下,几乎在浇注完毕时,铸件的凝固也同时完成。对大而壁薄的铸件,为了完全充满型腔,获得轮廓清晰的铸件,要有较高的金属型温度和浇注温度。同时,还必须在型腔表面喷刷隔热涂料。此外,提高浇注温度能改善铸件的补缩条件,因为这样能使金属液容易进入已被型壁冷却的下层金属中。采用底注式时,要求金属液有更高的温度,以提高充型能力;但浇注温度也不能太高,因为温度太高时,会增大铸件的收缩量,降低力学性能。金属型铸造中,铸件产生裂纹的可能性比砂型要大得多,因为金属型和金属芯没有退让性,阻碍铸件收缩。另外,铸件凝固不均匀也是产生裂纹的重要原因。
2、控制金属型工作温度
金属型在喷涂料及浇注之前,要均匀地加热到工作温度或接近工作温度,并且在工作过程中要保持选定的温度范围,这样才能得到内部质量和外形尺寸稳定的铸件。确定金属型的工作温度时,选择过高或过低的温度都会带来一些不良后果。
1)金属型温度过低时,浇入型腔的液态金属会迅速降低流动性,使铸件容易产生冷隔、浇不足、裂纹、气孔和轮廓不清晰等缺陷;型腔表面受到液态金属的强烈加热,型壁内外温差大,金属型容易开裂损坏;冷的金属型上往往凝结有水汽,浇入液态金属时会引起喷溅或爆炸;有些会破坏顺序凝固的条件,这时单靠涂料调整是不行的。
2)金属型温度过高时,强度和刚度低,容易产生扭曲变形,导致过早损坏;金属型温度过高时,延长了铸件冷却时间,不仅降低生产率,而且铸件结晶组织变粗,对于有色合金,还容易产生针孔和缩松缺陷;。同时,也容易和浇注合金发生熔焊现象。
金属型工作温度取决于浇注合金的种类、牌号、铸件的结构形状、尺寸大小和壁厚,同时也和合金的浇注温度有关。具体的金属型工作温度可参照相关铸造手册。
3、选择合适的浇注温度
采用金属型铸造时,合金的种类和牌号不同,浇注温度也不同。合金的浇注温度受下列因素影响:
1)铸件结构:形状复杂、壁薄的大铸件,浇注温度应高些;形状简单的厚壁铸件或有较大砂芯的铸件,浇注温度应低些。
2)铸型温度:金属型工作温度愈低,则浇注温度应愈高。为了完好地充填铸件的薄断面,提高合金浇注温度比提高铸型温度有更好的效果。
3)浇注速度:浇注速度快时,液态金属在铸型内流动过程中热量损失少,流动性的降低也就少,因而浇注温度可低些。若由于铸件结构的要求,需缓慢浇注时,则应将浇注温度提高。
4)浇注系统:采用顶注式浇注系统时,应该用较低的浇注温度;采用底注式浇注系统时,应该用较高的浇注温度,以便合金在温度相当高时到达顶部和冒口中。
4、平衡浇注过程中金属型的热平稳性
金属铸造时,生产量一般都很大,为此,要求金属型的工艺规范要保持稳定。由于合金的浇注温度可以由保温炉控制,因此,金属型的工作温度就成了影响工艺规范稳定性的主要因素。
在一个浇注周期中,要想让金属型温度始终保持不变是不可能的,但要求在每次浇注时,金属型温度能稳定在所选择的温度范围内。在生产过程中,从升温到降温保持金属型的热平衡规律不变,才能保证铸造出来的铸件内、外部质量稳定。