Топенето и изливането на сплави са ключови процеси в производството на отливки. Стриктното контролиране на целия процес на топене и изливане играе важна роля за предотвратяване на дефекти при леене като точкови дупки, включвания, неправилно протичане, пукнатини, порьозност и свиване.
Тъй като стопеният алуминий има силна склонност да абсорбира водород, има силни окислителни свойства и лесно разтваря желязото, трябва да се вземат прости, но внимателни предпазни мерки по време на процесите на топене и леене, за да се получат високо-качествени отливки.
1. Охлаждане на материали за пещ от алуминиева сплав и контрол на качеството
За да се произведе високо{0}}качествен стопен алуминий, първо трябва да се изберат квалифицирани суровини. Суровините трябва да бъдат научно управлявани и правилно обработени; в противен случай качеството на сплавта ще бъде сериозно засегнато. Производствената практика показва, че ако суровините (включително метални и спомагателни материали) не са строго контролирани, партидите от отливки могат да бъдат бракувани.
(1) Суровините трябва да имат квалифициран химичен състав и структура със следните специфични изисквания:
В допълнение към анализирането на основните компоненти и съдържанието на примеси в слитъците от сплави, влизащи във фабриката, се провеждат и инспекции за ниско{0}}легирани структури и повърхности на счупване. Практиката е доказала, че използването на алуминиева стопилка, съдържаща сериозни кухини при свиване, дупки и мехурчета, затруднява получаването на плътни отливки и дори може да доведе до бракуване на цяла пещ или партида от отливки.
При изследване на ефекта на слитъците от алуминиева -силициева сплав върху порьозността на алуминиевата сплав беше установено, че не се появява порьозност при използване на тестови блокове, направени от разтопени чисти пясъчни-форми. Въпреки това, след добавяне на слитъци от алуминиева-силициева сплав с ниско{3}}качество и нестандарт, тестовите блокове показаха сериозна порьозност и едри зърна. Причината за това се дължи на ефекта на наследяване на материала. За алуминиеви -силициеви сплави ефектът на наследяване се увеличава със съдържанието, като става значителен, когато съдържанието на силиций достигне 7%. Продължаването на увеличаване на съдържанието на силиций до евтектичния състав леко намалява ефекта на наследяване. За отстраняване на дефекти при леене, причинени от наследствения ефект на пещния материал, е необходимо да се изберат алуминиеви слитъци с високо металургично качество, междинни сплави и други материали за пещ. Специфичните стандарти са както следва:
1) Повърхността на фрактурата не трябва да има дупки или газови дупки
Отворите трябва да са в рамките на степен три и локално (не повече от 25% от инспектираната площ) не трябва да надвишават степен три. Ако превишава трета степен, трябва да се извърши претопяване, за да се намали нивото на дупките. Методът на претопяване и рафиниране е същият като при обикновеното топене на алуминиева сплав. Температурата на леене не трябва да надвишава 660 градуса. За алуминиеви блокове или блокове от сплави с големи оригинални зърна първо трябва да се използва по-ниска температура на формата, за да се втвърдят бързо и да се усъвършенстват зърната.
(2) Заредете обработката на материала
Преди употреба, зарядните материали трябва да бъдат обработени с пясъкоструйка, за да се отстрани повърхностната ръжда, мазнини и други замърсители. Слитъците от алуминиева сплав и метален скрап със сравнително чиста повърхност и кратко време за съхранение може да не изискват пясъкоструене, но всички железни филтри или вградени компоненти, смесени в заряда, трябва да бъдат отстранени. Всички зареждащи материали трябва да бъдат предварително загрети, преди да бъдат поставени в пещта, за да се премахне повърхностната влага и да се намали времето за топене с повече от 3 часа.
(3) Управление и съхранение на пещни материали
Правилното съхранение и управление на пещните материали са важни за осигуряване на качеството на сплавите. Материалите за пещите трябва да се съхраняват в складове с малки температурни колебания и сухи условия.
2. Подготовка на тигли и инструменти за топене
(1) За леене на алуминиева сплав се използват обикновени железни тигли и могат да се използват и тигли, изработени от лята стомана или заварени стоманени плочи.
Както новите тигли, така и старите тигли, които не са били използвани дълго време, трябва да бъдат обработени с пясъкоструйна обработка преди употреба и загрети до 700–800 градуса, поддържайки тази температура в продължение на 2–4 часа, за да изгорят влагата и запалимите вещества, полепнали по вътрешната стена на тигела. Когато се охлади до под 300 градуса, внимателно почистете вътрешната стена на тигела и нанесете покритието, когато температурата не е по-ниска от 200 градуса.
Тигелът трябва да се загрее предварително до тъмночервен цвят (500–600 градуса) преди употреба и да се държи при тази температура повече от 2 часа. За нов тигел е най-добре първо да разтопите партида рециклиран материал от същия клас, преди да разтопите действителния материал.
(2) Подготовка на инструменти за топене
Капак със звънец, разбиващ се капак, лъжица за разбъркване, торбичка за изливане
Преди употреба формите и другото оборудване трябва да бъдат предварително загряти, покрити със защитен слой при температура 150–200 градуса и добре изсушени. Температурата на сушене трябва да бъде 200-400 градуса, с време на задържане повече от 2 часа. След употреба всички оксиди и флуориди, полепнали по повърхността, трябва да бъдат напълно отстранени (препоръчва се пясъкоструене).
3. Контрол на температурата на топене
Ако температурата на топене е твърде ниска, това не е благоприятно за разтварянето на легиращи елементи и отстраняването на газове и включвания, увеличавайки тенденцията за сегрегация, студени затваряния и неправилно пускане. Това също може да доведе до недостатъчна топлина в щранга, предотвратявайки правилното подаване на отливката. Според някои справки температурата на топене на всички алуминиеви сплави трябва да достигне най-малко 705 градуса и трябва да се извърши разбъркване. От друга страна, прекалено високата температура на топене не само губи енергия, но, което е по-важно, води до повишена абсорбция на водород, по-груби зърна, по-тежко оксидиране на алуминий и по-голяма загуба на някои легиращи елементи. В резултат на това механичните свойства на сплавта се влошават, характеристиките на леене и обработка се влошават, ефективността на термичната обработка се намалява и газонепропускливостта на отливката намалява.
Производствената практика е доказала, че бързото нагряване на стопилката на сплавта до по-висока температура и извършването на правилно разбъркване спомага за разтварянето на всички легиращи елементи (особено огнеупорни метални елементи). След отстраняване на плаващата шлака, понижаването на температурата до точката на изливане минимизира сегрегацията, намалява разтворения водород и помага да се получи еднородна, плътна сплав с високи механични свойства. Тъй като температурата на алуминиевата стопилка е трудно да се прецени с невъоръжено око, без значение какъв тип топилна пещ се използва, температурата трябва да се контролира с измервателен уред. Измервателните уреди трябва редовно да се калибрират и поддържат. Гилзите на термодвойките трябва периодично да се почистват с метална четка и да се покриват със защитна боя, за да се осигурят точни измервания на температурата и дълъг експлоатационен живот.
4. Контрол на времето за топене
За да се намали окисляването на алуминиевата стопилка, абсорбцията на газ и разтварянето на желязото, времето на престой на алуминиевата стопилка в пещта трябва да се сведе до минимум и топенето трябва да се извърши бързо. От началото на топенето до завършване на изливането, продължителността не трябва да надвишава 4 часа за леене в пясък, 6 часа за леене в метална форма и 8 часа за леене под налягане.
За да се ускори процесът на топене, първо трябва да се добавят среден{0}}скрап с по-ниска точка на топене и алуминиеви-силициеви междинни сплави, така че на дъното на тигела бързо да се образува резервоар от стопилка. След това се добавят по-големи парчета скрап и чисти алуминиеви слитъци, което им позволява постепенно да се потопят в разширяващия се басейн от стопилка и да се стопят бързо. След като основната част от шихтата се стопи, се добавя малко количество-междинни сплави с по-висока топимост и температурата се повишава и се разбърква, за да се ускори топенето. Накрая температурата се понижава и лесно окисляващите се легиращи елементи се пресоват, за да се намалят загубите.
5. Прехвърляне и изливане на стопилката
Въпреки че плътността на твърдия алуминиев оксид е приблизително равна на тази на разтопения алуминий, след като влезе в алуминиевата стопилка, отнема достатъчно време, за да се утаи на дъното на тигела. За разлика от това, филмът от алуминиев оксид, образуван върху повърхността на алуминия след окисляване, има плътна страна в контакт с алуминиевата стопилка, докато страната, изложена на въздух, е рохкава и съдържа множество пори с диаметри от 60–100 Å. Този филм има голяма повърхност и силни адсорбционни свойства, което го прави лесно да адсорбира водните пари и дори да е склонен да изплува. Следователно, тъй като разликата в плътността между този оксиден филм и алуминиевата стопилка е малка, смесването му в стопилката води до много бавно потъване и изплуване, което затруднява отстраняването му от стопилката и води до образуването на газови пори и включвания в отливките. Следователно, когато се прехвърлят алуминиеви стопилки, от съществено значение е да се сведе до минимум разбъркването на стопения метал и да се намали възможно най-много излагането на стопилката на въздух.
Когато използвате накланящ се тигел за изливане на разтопен метал, за да избегнете смесването на разтопения метал с въздуха, кофата трябва да се постави възможно най-близо до чучура на пещта и да се наклони, така че разтопеният метал да тече по страничната стена на кофата, предотвратявайки директното му удряне в дъното на кофата, което може да причини вълнение или пръски.
Използването на правилния и разумен метод на изливане е едно от важните условия за получаване на високо-качествени отливки. Производствената практика показва, че обръщането на внимание на следните точки е много ефективно за предотвратяване и намаляване на дефектите на отливката.
(1) Преди изливане внимателно проверете температурата на стопилката в пещта, капацитета на разливния кофа и сухотата на покриващия слой върху повърхността му, както и дали другите инструменти са подготвени по подходящ начин. Металната чаша за изливане трябва да се постави върху пясъчната форма 3–5 минути преди изливането. По това време температурата на черпака за изливане не трябва да надвишава 150 градуса. Ако се постави твърде рано или ако температурата е твърде висока, голямо количество газ може да се натрупа в канала за изливане, което представлява риск от експлозия по време на изливането.
(2) Разливането не трябва да се извършва на места с течение, където разтопеният метал може силно да се окисли или изгори, което може да причини окислителни включвания и други дефекти в отливката.
(3) Когато получавате разтопен метал от тигела, първо внимателно отстранете оксидния филм или флюсовия слой върху повърхността на стопилката с дъното на черпака, след това бавно потопете черпака в разтопения метал, загребете стопилката с широкото гърло на черпака и повдигнете стабилно черпака.
(4) Когато носите черпака, избягвайте да го накланяте с длан; ходи стабилно. Корабът не трябва да се повдига твърде високо, а нивото на метала вътре трябва да остане стабилно и ненарушено.
(5) Точно преди изливане отстранете всякаква шлака от черпака, за да предотвратите навлизането на шлака, оксидни филми и други примеси във формата по време на изливането.
(6) По време на изливането се уверете, че потокът от разтопен метал остава стабилен; не трябва да се прекъсва или насочва директно към дъното на леяк. Лекът трябва да се пълни отгоре надолу и повърхността на течността трябва да остане стабилна. Контролирайте скоростта на изливане по подходящ начин. Обикновено започнете да изливате малко по-бавно, за да позволите на стопилката да се напълни равномерно, след това леко увеличете скоростта и поддържайте относително постоянна скорост на изливане.
(7) По време на процеса на изливане поддържайте разстоянието между чучура на черпака и лея възможно най-близо, не повече от 50 mm, за да избегнете прекомерно окисление на разтопения метал.
(8) За леяк с тапа, тапата не трябва да се отстранява твърде рано. След като леякът се напълни с разтопен метал, постепенно отстранете запушалката под ъгъл, за да предотвратите образуването на вихри в каналите на формата.
(9) Разтопен метал на по-малко от 60 mm над дъното на тигела не трябва да се използва за отливане.
