Виплавка та розливання сплавів є ключовими процесами ливарного виробництва. Суворий контроль усього процесу плавлення та заливки відіграє важливу роль у запобіганні дефектам лиття, таким як точкові отвори, включення, збої, тріщини, пористість та усадка.
Оскільки розплавлений алюміній має сильну тенденцію поглинати водень, має сильні окисні властивості та легко розчиняє залізо, під час процесів плавлення та лиття необхідно вживати простих, але обережних заходів, щоб отримати високо-якісні виливки.
1. Охолодження матеріалів печі з алюмінієвого сплаву та контроль якості
Щоб виробляти високоякісний-розплавлений алюміній, спочатку потрібно вибрати кваліфіковану сировину. Сировина повинна оброблятися з наукової точки зору та належним чином оброблятися; інакше якість сплаву серйозно постраждає. Виробнича практика показала, що якщо сировина (включаючи металеві та допоміжні матеріали) не контролюється суворо, партії виливків можуть бути знищені.
(1) Сировина повинна мати кваліфікований хімічний склад і структуру з такими конкретними вимогами:
Окрім аналізу основних компонентів і вмісту домішок у злитках сплавів, що надходять на фабрику, також проводяться перевірки низько{0}}легованих структур і поверхонь зламу. Практика довела, що використання алюмінієвого розплаву, який містить сильні усадочні порожнини, точкові отвори та бульбашки, ускладнює отримання щільних виливків і може навіть призвести до браку цілої печі чи партії виливків.
Під час вивчення впливу злитків алюмінієвого -кремнієвого сплаву на пористість алюмінієвого сплаву було виявлено, що пористість не з’являлася під час використання тестових блоків із розплавлених форм-чистого піску. Однак після додавання зливків низько{3}}якісного та нестандартного алюмінієвого-кремнієвого сплаву тестові блоки показали сильну пористість і грубе зерно. Причиною цього є ефект успадкування матеріалу. Для алюмінієвих-кремнієвих сплавів ефект успадкування зростає разом із вмістом і стає значним, коли вміст кремнію досягає 7%. Постійне збільшення вмісту кремнію до евтектичної композиції трохи зменшує ефект успадкування. Для усунення ливарних дефектів, викликаних спадковим ефектом печі, необхідно вибрати алюмінієві злитки високої металургійної якості, проміжні сплави та інші матеріали для печі. Конкретні стандарти такі:
1) Поверхня зламу не повинна мати точкових або газових отворів
Очини повинні бути в межах третього ступеня, а локально (не більше 25% перевіреної площі) не повинні перевищувати третього ступеня. Якщо він перевищує третій ступінь, необхідно виконати переплавлення, щоб зменшити рівень точкових отворів. Спосіб переплавлення та рафінування такий же, як і для звичайної плавки алюмінієвих сплавів. Температура лиття не повинна перевищувати 660 градусів. Для алюмінієвих зливків або зливків зі сплавів з великим початковим зерном спочатку слід використовувати нижчу температуру прес-форми, щоб вони швидко затверділи та подрібнили зерна.
(2) Обробка заряду
Перед використанням зарядні матеріали слід піддати піскоструминній обробці для видалення поверхневої іржі, жиру та інших забруднень. Злитки алюмінієвого сплаву та металевий брухт із відносно чистою поверхнею та коротким часом зберігання можуть не вимагати піскоструминної обробки, але будь-які залізні фільтри чи вбудовані компоненти, змішані з шихтою, необхідно видалити. Усі матеріали шихти слід попередньо нагріти перед розміщенням у печі, щоб видалити поверхневу вологу та скоротити час плавлення більш ніж на 3 години.
(3) Управління та зберігання матеріалів печі
Правильне зберігання та поводження з матеріалами печі важливі для забезпечення якості сплавів. Пічні матеріали повинні зберігатися в складських приміщеннях з невеликими перепадами температур і сухих умовах.
2. Підготовка тиглів і плавильного інструменту
(1) Для лиття алюмінієвого сплаву використовуються звичайні чавунні тиглі, а також можна використовувати тиглі з литої сталі або зварених сталевих пластин.
Як нові тиглі, так і старі тиглі, які не використовувалися тривалий час, перед використанням слід обробити піскоструминним струменем і нагріти до 700-800 градусів, підтримуючи цю температуру протягом 2-4 годин, щоб спалити вологу і горючі речовини, що прилипли до внутрішньої стінки тигля. Після охолодження до температури нижче 300 градусів обережно очистіть внутрішню стінку тигля та нанесіть покриття, коли температура буде не нижче 200 градусів.
Перед використанням тигель необхідно попередньо нагріти до темно-червоного кольору (500-600 градусів) і витримати при цій температурі більше 2 годин. Для нового тигля найкраще спочатку розплавити партію переробленого матеріалу того самого сорту, перш ніж плавити справжній матеріал.
(2) Підготовка плавильного інструменту
Кришка дзвінка, кришка, що розбивається, ложка для перемішування, пакет для розливу
Форми та інше обладнання перед використанням необхідно попередньо розігріти, покрити захисним шаром при температурі 150-200 градусів і ретельно просушити. Температура сушіння повинна бути 200-400 градусів, час витримки більше 2 годин. Після використання будь-які оксиди та фториди, що залишилися на поверхні, слід повністю видалити (рекомендовано піскоструминну обробку).
3. Контроль температури плавлення
Якщо температура плавлення занадто низька, це не сприяє розчиненню легуючих елементів і видаленню газів і включень, посилюючи тенденцію до сегрегації, холодних зупинок і збоїв. Це також може призвести до недостатнього тепла в стояку, що перешкоджає належній подачі виливка. Згідно з деякими посиланнями, температура плавлення всіх алюмінієвих сплавів повинна досягати принаймні 705 градусів і необхідно проводити перемішування. З іншого боку, надмірно висока температура плавлення не тільки витрачає енергію, але, що більш важливо, призводить до збільшення поглинання водню, більш грубого зерна, більш сильного окислення алюмінію та більшої втрати деяких легуючих елементів. Внаслідок цього погіршуються механічні властивості сплаву, погіршуються ливарні та механічні характеристики, знижується ефективність термічної обробки, знижується газо-непроникність виливка.
Виробнича практика довела, що швидке нагрівання розплаву сплаву до більш високої температури і правильне перемішування сприяє розчиненню всіх легуючих елементів (особливо тугоплавких металів). Після видалення плаваючого шлаку зниження температури до точки застигання мінімізує сегрегацію, зменшує вміст розчиненого водню та допомагає отримати однорідний щільний сплав із високими механічними властивостями. Оскільки температуру розплаву алюмінію важко визначити неозброєним оком, незалежно від того, який тип плавильної печі використовується, температуру слід контролювати за допомогою вимірювального приладу. Вимірювальні прилади необхідно регулярно калібрувати та обслуговувати. Гільзи термопар необхідно періодично очищати металевою щіткою та покривати захисною фарбою, щоб забезпечити точні вимірювання температури та тривалий термін служби.
4. Контроль часу плавлення
Щоб зменшити окислення алюмінієвого розплаву, поглинання газів і розчинення заліза, час перебування алюмінієвого розплаву в печі слід мінімізувати, а плавку проводити швидко. Від початку плавлення до завершення заливки тривалість не повинна перевищувати 4 годин для піщаного лиття, 6 годин для металевих форм і 8 годин для лиття під тиском.
Щоб прискорити процес плавлення, спершу слід додати середній-брухт із нижчою температурою плавлення та алюмінієві-кремнієві проміжні сплави, щоб на дні тигля швидко утворилася купа розплаву. Потім додають більші шматки брухту та злитки чистого алюмінію, що дозволяє їм поступово занурюватися в розширюваний басейн розплаву та швидко плавитися. Після того, як основна частина шихти розплавиться, додається невелика кількість проміжних сплавів із високою-плавкістю, температура підвищується та перемішується для прискорення плавлення. Нарешті, температура знижується і легуючі елементи, що легко окислюються, вдавлюються, щоб мінімізувати втрати.
5. Перенесення та заливка розплаву
Хоча щільність твердого глинозему приблизно дорівнює густині розплавленого алюмінію, після того, як він потрапляє в алюмінієвий розплав, йому потрібно досить багато часу, щоб осісти на дно тигля. Навпаки, плівка оксиду алюмінію, що утворюється на поверхні алюмінію після окислення, має щільну сторону, яка контактує з розплавом алюмінію, тоді як сторона, яка піддається впливу повітря, є пухкою і містить численні пори діаметром 60–100 Å. Ця плівка має велику площу поверхні та сильні адсорбційні властивості, завдяки чому вона легко адсорбує водяну пару та навіть схильна спливати. Тому, оскільки різниця щільності між цією оксидною плівкою та розплавом алюмінію невелика, змішування її з розплавом призводить до дуже повільного опускання та спливання, що ускладнює видалення з розплаву та призводить до утворення газових пор і включень у виливках. Отже, при переміщенні алюмінієвих розплавів важливо звести до мінімуму перемішування розплавленого металу та максимально зменшити вплив розплаву на повітря.
При використанні перекидного тигля для розливання розплавленого металу, щоб уникнути змішування розплавленого металу з повітрям, ківш слід розташувати якомога ближче до носика печі та нахилити так, щоб розплавлений метал стікав уздовж бічної стінки ковша, запобігаючи його прямому удару об дно ковша, що може спричинити хвилювання або розбризкування.
Використання правильного та розумного способу заливки є однією з важливих умов отримання високоякісних-відливок. Виробнича практика показує, що увага до наступних моментів дуже ефективна для запобігання та зменшення дефектів лиття.
(1) Перед заливкою ретельно перевірте температуру розплаву печі, ємність розливного ковша та сухість шару покриття на його поверхні, а також чи належним чином підготовлені інші інструменти. Металеву розливну чашу необхідно поставити на піщану форму за 3-5 хвилин до розливу. При цьому температура розливного ковша не повинна перевищувати 150 градусів. Якщо встановити занадто рано або якщо температура занадто висока, велика кількість газу може накопичитися в розливному каналі, створюючи ризик вибуху під час розливу.
(2) Заливання не повинно проводитися в місцях з протягами, де розплавлений метал може сильно окислюватися або горіти, що може викликати окислювальні включення та інші дефекти виливка.
(3) Під час отримання розплавленого металу з тигля спочатку обережно видаліть оксидну плівку або шар флюсу на поверхні розплаву дном ковша, потім повільно занурте ківш у розплавлений метал, зачерпніть розплав широкою горловиною ковша та плавно підніміть ківш.
(4) Переносячи ківш, не нахиляйте його долонею; ходити рівномірно. Ківш не можна піднімати занадто високо, а рівень металу всередині повинен залишатися стабільним і непорушним.
(5) Безпосередньо перед заливкою видаліть будь-який шлак із ковша, щоб запобігти потраплянню шлаку, оксидних плівок та інших домішок у форму під час заливки.
(6) Під час заливки переконайтеся, що потік розплавленого металу залишається стабільним; він не повинен перериватися або спрямовуватися безпосередньо на дно литника. Літник повинен бути заповнений зверху вниз, а поверхня рідини повинна залишатися стабільною. Належним чином контролюйте швидкість розливання. Як правило, починайте розливати трохи повільніше, щоб розплав заповнювався рівномірно, потім трохи збільште швидкість і зберігайте відносно постійну швидкість розливу.
(7) Під час процесу розливання тримайте відстань між носиком ковша та литником якомога ближче, не перевищуючи 50 мм, щоб уникнути надмірного окислення розплавленого металу.
(8) Для литника із заглушкою заглушку не слід знімати занадто рано. Після заповнення литника розплавленим металом поступово зніміть пробку під кутом, щоб запобігти утворенню вихорів у каналах форми.
(9) Розплавлений метал менше ніж на 60 мм над дном тигля не можна використовувати для лиття.
