铜的生产铸造主要包括以下工序:
矿石选择与破碎:根据生产需求选择合适的铜矿石,然后进行破碎处理,以便后续冶炼。
冶炼工具准备:如坩埚、炼炉、吹管等,确保设备完好且符合冶炼要求。
矿石熔炼:将破碎后的铜矿石与木炭一起放入坩埚或炼炉内,通过加热使矿石熔化。此过程中可能需要在坩埚或炼炉的内外同时生火,并用吹管吹送空气以增强火力。
熔液处理:将熔化后的熔液倒出,舍弃炼渣,得到粗铜。
提纯与合金配比:根据铸造铜器的种类和性能要求,对粗铜进行再熔融、提纯,并添加一定比例的锡或其他金属元素,以改善铜合金的强度、韧度等属性。
制模与制范:
制模:根据所需铜器的形状和尺寸,制作模型(模子)。模型材料可以是竹、木、骨、石或陶土等。
制范:根据模型制作内外范。外范通常是用土壤和砂制成的,内范则可能用较粗的砂土制成。对于复杂形状的铜器,可能需要将内外范分割成多个部分。
预热与浇铸:
预热:将装配好的内外范进行预热,以提高其承受铜液温度的能力。
浇铸:将熔融的铜液(温度通常在1100~1200℃之间)倒入预热好的范腔内。浇铸过程中需要控制浇铸速度和浇铸口的位置,以确保铜液均匀填充范腔并排出气孔和杂质。
冷却与脱模:待铜液冷却凝固后,即可脱去内外范,得到初步的铜器。
修整与打磨:对初步得到的铜器进行修整和打磨,去除多余的范痕、毛刺和飞边,使其更加精美和符合使用要求。
退火与热处理:根据铜器的性能要求,可能需要进行退火或其他热处理工艺,以消除或减小晶粒内部化学成分的不均匀性,提高铜器的工艺性能和使用性能。
除了传统的块范法和失蜡法外,现代铜铸造还采用了许多先进的工艺和技术,如:
上引连续铸造:具有生产效率高、加工成本低、操作简单等优点,但组织中心结构易疏松,不适用于高强度产品。
连续挤压工艺:材料利用率高、组织性能均匀性好、光洁度好,既适合大批量生产也适合小批量生产。
这些现代工艺和技术在提高铜器质量和生产效率方面发挥了重要作用。
综上所述,铜的生产铸造是一个复杂而精细的过程,涉及多个工序和环节。每个工序都需要严格控制工艺参数和质量标准,以确保最终得到的铜器符合使用要求并具有优良的性能。