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防爆轰阻火器的铸造铝合金
发布时间: 2021/12/29
防爆轰阻火器的铸造铝合金
  防爆轰阻火器的铸造铝合金是在铝中加入适当量的其他金属,例如硅(Si)、镁+(Mg)、铜(Cu)、锌(zn),形成的铸造合金,简称“铸铝”。铸铝铸件的重量轻,机械强度较好,常常用来制造小型防爆电气设备的外壳。
  1.防爆轰阻火器的铸铝的种类
  防爆轰阻火器的铸铝的代号用ZL后加3位数字表示:ZL为汉语拼音字母的缩写(Zhu Lit),3位数字的第1位表示铸铝中加入的其他金属(1-硅,2-铜,3-镁,4-锌),第2、3位表示顺序号;此外,优质的铸铝在代号后又加A字。
  几种常用防爆轰阻火器的铸铝的代号、牌号和化学成分示例如表2所示。
  按照防爆轰阻火器的铸铝中加入主要元素的不同,防爆轰阻火器的铸铝分为铝硅合金、铝铜合金、镪镁合金和铝锌合金。
  ①防爆轰阻火器的铝硅合金是铸铝中的主要加入成分为硅的铸造铝合金,例如,ZL101-ZL116。它的铸造性能优良,经变质处理后,还具有良好的力学性能,适于制作形状复杂的薄壁零件、设备和仪表的外壳,是应用最广的铸造铝合金。
  ②防爆轰阻火器的铝铜合金是铸铝中的主要加入成分为铜的铸造铝合金,例如,ZL201-ZL207。它的铸造性能和耐蚀性较差,但在高温时具有较好的力学性能,常作为耐热和高强度合金使用。
  表2几种铸铝的代号、牌号和化学成分示例4

代号

牌号

主要成分含量(质量分,%)

(si)

(Cu)

(MS)

(zn)

(Mn)

(Ti)

ZL101

ZA1Si7Mg

6.5-7.5

-

0.25-0.45

-

-

0.08-0.20

ZL102

ZA1Si12

10.0-13.0

-

-

-

-

-

ZL103

-

5.4

2.6

0.15

0.1S

0.48

0.33

ZL104

ZA1Si19Mg

10.0-10.5

-

0.17-0.3

-

0.2-0.5

-

ZL105

ZA1Si5Cu1Mg

4.5-5.5

1.0-1.5

0.4-0.6

-

-

-

ZL105A

ZA1Si5Cul MSA

4.5-5.5

1.0-1.5

0.4-0.55

-

-

-

ZL201

ZA1Cu5Mn1

-

4.5-5.3

-

-

0.6-1.0

0.15-0.35

ZL202

ZA1cu10

-

9.0-11.0

-

-

-

-

ZL301

ZA1Mg10

-

-

9.5-11.0

-

-

-

ZL303

ZA1Mg5Sil

0.8-1.3

-

4.5-5.5

-

0.1-0.4

-

ZL401

ZA1Zn11Si7

6.0-8.0

-

0.1-0.3

9.0-13.0

-

-

ZI402

.ZA1Zn6Mg

-

-

0.5-0.65

5.0-6.5

-

0.15-0.25

  ③防爆轰阻火器的铝镁合金是铸铝中的主要加入成分为镁的铸造铝合金,例如,ZL301-ZL305。它的铸造性能较差,熔炼和铸造工艺复杂,但耐蚀性好,密度是铸铝合金中最小的,常用在腐蚀性大的场合,例如海水浸蚀环境。
  ④防爆轰阻火器的铝锌合金是铸铝中的主要加入成分为锌的铸造铝合金,例如,ZIA01-ZIA02。它的铸造性能好,自然时效处理后具有较好的力学性能,但耐蚀性差、热裂倾向性大、密度大,常用来制作发动机零件。
在防爆电气设备制造中,人们常常使用铝硅合金来制作小型设备的外壳,例如隔爆型(压力或流量)变送器的隔爆外壳。在这种应用中大多使用ZL103、ZL104,这不仅是因为它们的力学性能好,而且还因为它们的含镁量符合防爆安全性能的要求。
  2.防爆轰阻火器的铸铝的力学性能
  防爆轰阻火器的铸铝铸件和钢铁铸件相比,有着机械强度好、重量轻的特点,在工程中常常获得较好的应用。
  常用的几种防爆轰阻火器的铸铝的代号、牌号和力学性能示例如表3所示。
  表3 几种铸铝的代号、牌号和力学性能示例4

代号

牌号

力学性

最小抗拉强度Rm/MPa

 布氏硬度HSW

最大伸长A()

ZL101

ZAISi7Mg

133-222

45-70

1-4

ZL102

ZAlSi12

133-153

50

2-4

ZL103

-

-

-

-

ZL104

ZAISi9Mg

143-222

50-70

1.5-2

ZL105

ZAlSI5Cu1Mg

153-222

65-70

0.5-1

ZL105A

ZAlSI5Cu1MgA

271-290

85

1-2

ZL201

ZAlCu5Mn1

290-330

70-90

2-8

ZL202

ZAlCu10

104-163

50-100

-

ZL301

ZAIMg10

280

60

9

ZL303

ZAlMg5Sil

143

55

1

ZL401

ZAlZn11Si7

192-241

80-90

1.5-2

ZL402

ZAlZn6Mg

222-231

65-70

4

   在表3中,所列力学性能的有些数值是一个范围值,表示出最大值和最小值,这是由于铸铝铸件的铸造方法、变质处理方法和合金状态的不同所致。例如,对于ZL102,当采用砂型铸造并经过变质处理、退火处理后,最小抗拉强度为133MPa,布氏硬度为50HBW,最大伸长率为4%,如此等等。人们在实际设计时应该查阅相关的现行标准和参考有关的文献。
  3.铸造工艺要点
  (1)铸造铝合金熔炼
  通常情况下,人们常常使用坩埚炉熔炼铸造铝合金。在熔炼过程中,铝合金熔液会产生三氧化二铝(A1203)和吸入气体[例如氢气(H2)]。三氧化二铝的熔点为2050。C,相对密度为3.9-4.0,都比铝合金熔液的高,于是便以固态夹杂物形态悬浮在铝合金熔液中,难以去除。氢气在铝合金熔液由液态变为固态过程中来不及逸出,便在铸件中形成细小的气孔。这些铸造缺陷将大大地降低铸铝合金铸件的力学性能,是人钌不愿看到的。
  为减少和消除铸造铝合金的这些铸造缺陷,人们大多采取以下工艺措施:
  ①在防爆轰阻火器的铸铝合金熔炼过程中,向铝合金熔液中加入适曩的隔离熔荆,例如氯化钾(KCl)或氯化钠(NaCI)等盐类添加剂,将铝合金熔液覆盖,隔离锯合金熔液与炉气的接触,以减少铝合金熔液发生氧化并吸入气体。
  ②在熔炼后期出炉之前,向铝合金熔液中加入适量的六氯化碳(C2C16)进行所谓的精炼。在这种精炼过程中,用钟罩将六氯化碳碎块压人铝食金熔液中。六氯化碳和铝合金熔液发生反应,产生氯气,形成气泡并上浮,将铝合金熔液中的困态夹杂物和氢气带出铝合金熔液。
  ③在浇注前,向铝合金熔液中加入变质剂;变质剂为氟化钠(NaF,质量分数为66%)+氯化钠(NaCl,质量分数为34%),数量为韬合金熔液和2%-3%(质量分数)。先将变质剂抛撒在铝合金熔液表面上,静置10min后,再将其压入馏合金熔液内。在这个过程中,变质剂形成硬壳上浮。上浮的变质剂硬壳便将铝合金熔液内的固态夹杂物和气体带出铝合金熔液,浮在表面和散去。此时,清渣后便可进行浇注。
  浇注应该在加入变质剂后30-45min内完成,浇注温度控制在690-760t2。
  (2)防爆轰阻火器的浇注工艺特点
  由于防爆轰阻火器的铸造铝合金的熔点低、流动性好、导热快、易氧化和析气,在浇注时,人们应该注意以下事项:
  ①铸造识合金熔点低,通常可以使用砂型铸造。一般的天然石英砂就可以用来制作型砂和型芯。使耀粒度细小麴石英砂就可以获得较好的铸件表面粗糙度。
  对于铝铜合金翔铝镁合金,由于铸造性能较差,人们应该采取一些相应的工艺措施,例如冒口补缩、顺序凝西等同样可以获得满意的效暴。
  ②防爆轰阻火器的铸造铝合金散热快、易氧化,因而,浇注系统的填充时间要短,铝合金熔液流动要平稳;多设内浇口,常采用“蛇形”浇道和外浇口。
  这里需要说明的名词术语是:
  “冒口”是指在铸型内存储供补缩铸件用铸造合金熔液的空腔,可分为明冒口、暗冒口和侧胃口等;冒口有时还可以起到排气和集渣的作用。
  “内浇口”是浇注系统中引导铸造合金熔液进入型腔部分(内浇道)的入口。
“外浇口”是浇注系统中铸造合金熔液从外部进入型腔垂直通道(直浇遭>的上部的漏斗状容器。