Taljenje i lijevanje legura ključni su procesi u proizvodnji odljevaka. Strogo kontroliranje cjelokupnog procesa taljenja i lijevanja igra važnu ulogu u sprječavanju grešaka u lijevanju kao što su iglene rupe, uključci, neispravan rad, pukotine, poroznost i skupljanje.
Budući da rastaljeni aluminij ima snažnu tendenciju apsorbiranja vodika, jaka oksidacijska svojstva i lako otapa željezo, moraju se poduzeti jednostavne, ali pažljive mjere opreza tijekom procesa taljenja i lijevanja kako bi se proizveli visoko{0}}kvalitetni odljevci.
1. Hlađenje materijala za peći od aluminijske legure i kontrola kvalitete
Kako bi se proizveo visoko{0}}kvalitetni rastaljeni aluminij, prvo treba odabrati kvalificirane sirovine. Sirovine se moraju znanstveno tretirati i pravilno tretirati; inače će kvaliteta legure biti ozbiljno pogođena. Proizvodna praksa je pokazala da ako sirovine (uključujući metalne i pomoćne materijale) nisu strogo kontrolirane, serije odljevaka mogu biti odbačene.
(1) Sirovine moraju imati kvalificirani kemijski sastav i strukturu, s posebnim zahtjevima kako slijedi:
Uz analizu glavnih komponenti i sadržaja nečistoća u ingotima legura koji ulaze u tvornicu, također se provode inspekcije nisko{0}}legiranih struktura i lomnih površina. Praksa je dokazala da uporaba aluminijske taline koja sadrži ozbiljne šupljine skupljanja, rupice i mjehuriće otežava dobivanje gustih odljevaka i može čak rezultirati raspadanjem cijele peći ili serije odljevaka.
Prilikom proučavanja učinka ingota aluminijske-silicijske legure na poroznost aluminijske legure, utvrđeno je da se nije pojavila poroznost pri korištenju ispitnih blokova izrađenih od rastaljenog čistog pijeska-lijevanih kalupa. Međutim, nakon dodavanja ingota-silicijske slitine niske{3}}kvalitete i ispod standarda, testni blokovi pokazali su veliku poroznost i gruba zrna. Razlog tome je učinak nasljeđivanja materijala. Za aluminij-silicijske legure, učinak nasljeđivanja raste s sadržajem, postajući značajan kada sadržaj silicija dosegne 7%. Nastavak povećanja sadržaja silicija do eutektičkog sastava malo smanjuje učinak nasljeđivanja. Kako bi se riješili nedostaci lijevanja uzrokovani učinkom nasljeđivanja materijala za peći, potrebno je odabrati aluminijske ingote visoke metalurške kvalitete, međulegure i druge materijale za peći. Specifični standardi su sljedeći:
1) Površina prijeloma ne smije imati rupice ili plinske rupe
Rupice bi trebale biti unutar stupnja tri, a lokalno (ne više od 25% pregledane površine) ne bi trebale prelaziti stupanj tri. Ako prelazi stupanj tri, mora se izvršiti ponovno taljenje kako bi se smanjila razina rupica. Metoda ponovnog taljenja i rafiniranja ista je kao i kod općeg taljenja aluminijske legure. Temperatura lijevanja ne smije prelaziti 660 stupnjeva. Za aluminijske ingote ili ingote od legura s velikim izvornim zrnima, prvo treba koristiti nižu temperaturu kalupa kako bi se brzo skrutili i pročistili zrna.
(2) Naplatiti rukovanje materijalom
Prije uporabe, materijale za punjenje treba pjeskariti kako bi se uklonila površinska hrđa, masnoća i druga onečišćenja. Ingoti aluminijskih legura i metalni otpad s relativno čistom površinom i kratkim vremenom skladištenja možda neće zahtijevati pjeskarenje, ali svi željezni filtri ili ugrađene komponente umiješane u punjenje moraju se ukloniti. Sve materijale za punjenje treba prethodno zagrijati prije stavljanja u peć kako bi se uklonila površinska vlaga i smanjilo vrijeme taljenja za više od 3 sata.
(3) Upravljanje i skladištenje materijala za peći
Pravilno skladištenje i upravljanje materijalima za peći važni su za osiguranje kvalitete legura. Materijali za peći trebaju se skladištiti u skladištima s malim temperaturnim varijacijama i suhim uvjetima.
2. Priprema lonaca i alata za taljenje
(1) Za lijevanje aluminijskih legura koriste se obični željezni lonci, a mogu se koristiti i lonci od lijevanog čelika ili zavarenih čeličnih ploča.
I nove lončiće i stare lončiće koji se nisu koristili dulje vrijeme treba prije upotrebe pjeskariti i zagrijati na 700–800 stupnjeva, održavajući tu temperaturu 2–4 sata kako bi se sagorjela vlaga i zapaljive tvari koje se lijepe na unutarnju stijenku lončića. Kada se ohladi na ispod 300 stupnjeva, pažljivo očistite unutarnju stijenku lončića i nanesite premaz kada temperatura nije niža od 200 stupnjeva.
Prije upotrebe lončić treba prethodno zagrijati do tamnocrvene boje (500-600 stupnjeva) i držati na toj temperaturi više od 2 sata. Za novi lončić, najbolje je najprije otopiti šaržu recikliranog materijala istog stupnja prije taljenja stvarnog materijala.
(2) Priprema alata za taljenje
Poklopac zvona, poklopac za razbijanje, žlica za miješanje, vrećica za izlijevanje
Prije upotrebe, kalupe i drugu opremu treba prethodno zagrijati, premazati zaštitnim slojem na temperaturi od 150-200 stupnjeva i temeljito osušiti. Temperatura sušenja treba biti 200-400 stupnjeva, s vremenom zadržavanja više od 2 sata. Nakon uporabe potrebno je u potpunosti ukloniti sve okside i fluoride koji su ostali na površini (preporuča se pjeskarenje).
3. Kontrola temperature taljenja
Ako je temperatura taljenja preniska, to nije pogodno za otapanje legirajućih elemenata i uklanjanje plinova i inkluzija, povećavajući tendenciju segregacije, hladnih zatvaranja i neispravnog rada. To također može dovesti do nedovoljne topline u usponu, sprječavajući pravilno hranjenje odljevka. Prema nekim referencama, temperatura taljenja svih aluminijskih legura trebala bi doseći najmanje 705 stupnjeva i potrebno je izvršiti miješanje. S druge strane, pretjerano visoka temperatura taljenja ne samo da gubi energiju, već, što je još važnije, dovodi do povećane apsorpcije vodika, grubljih zrna, teže oksidacije aluminija i većeg gubitka nekih legirajućih elemenata. Posljedično, pogoršavaju se mehanička svojstva legure, pogoršavaju se performanse lijevanja i strojne obrade, smanjuje se učinkovitost toplinske obrade i smanjuje se nepropusnost odljevka za plin-.
Proizvodna praksa je dokazala da brzo zagrijavanje taline legure na višu temperaturu i pravilno miješanje pomaže pri otapanju svih elemenata legure (osobito elemenata od vatrostalnih metala). Nakon uklanjanja plutajuće troske, snižavanje temperature do točke tečenja smanjuje segregaciju, smanjuje otopljeni vodik i pomaže u dobivanju jednolike, guste legure s visokim mehaničkim svojstvima. Budući da je temperaturu aluminijske taline teško procijeniti golim okom, bez obzira na vrstu peći za taljenje, temperaturu treba kontrolirati mjernim instrumentom. Mjerne instrumente treba redovito kalibrirati i održavati. Čahure termoelementa treba povremeno čistiti metalnom četkom i premazati zaštitnom bojom kako bi se osigurala točna mjerenja temperature i dug životni vijek.
4. Kontrola vremena taljenja
Kako bi se smanjila oksidacija aluminijske taline, apsorpcija plina i otapanje željeza, vrijeme zadržavanja aluminijske taline u peći trebalo bi biti minimalizirano, a taljenje bi trebalo biti brzo izvedeno. Od početka taljenja do završetka lijevanja, trajanje ne bi trebalo prelaziti 4 sata za lijevanje u pijesak, 6 sati za lijevanje u metalne kalupe i 8 sati za lijevanje pod pritiskom.
Da bi se ubrzao proces taljenja, treba prvo dodati srednje{0}}otpad s nižim talištem i međulegure-silicija, tako da se na dnu lončića brzo stvori bazen taline. Zatim se dodaju veći komadi otpada i ingoti čistog aluminija, omogućujući im da postupno urone u bazen taline koji se širi i brzo se tope. Nakon što se glavni dio šarže rastali, dodaje se mala količina-srednjih legura s višim talištem, a temperatura se podiže i miješa kako bi se ubrzalo taljenje. Na kraju, temperatura se snižava i elementi legure koji se lako oksidiraju utiskuju se kako bi se smanjili gubici.
5. Prijenos i izlijevanje taline
Iako je gustoća čvrstog aluminijevog oksida približno jednaka gustoći rastaljenog aluminija, nakon što uđe u taljevinu aluminija, potrebno mu je dovoljno dugo vremena da se slegne na dno posude. Nasuprot tome, film glinice formiran na površini aluminija nakon oksidacije ima gustu stranu u kontaktu s talinom aluminija, dok je strana izložena zraku labava i sadrži brojne pore promjera 60-100 Å. Ovaj film ima veliku površinu i jaka adsorpcijska svojstva, zbog čega lako apsorbira vodenu paru i čak ima tendenciju da pluta. Stoga, budući da je razlika u gustoći između ovog oksidnog filma i taline aluminija mala, njegovo miješanje u talinu rezultira vrlo sporim tonjenjem i plutanjem, što otežava uklanjanje iz taline i dovodi do stvaranja plinskih pora i inkluzija u odljevcima. Posljedično, kod prijenosa aluminijskih talina bitno je minimizirati miješanje rastaljenog metala i smanjiti izlaganje taline zraku što je više moguće.
Kada koristite nagibni lončić za izlijevanje rastaljenog metala, kako bi se izbjeglo miješanje rastaljenog metala sa zrakom, lonac treba postaviti što bliže izljevu peći i nagnuti ga tako da rastaljeni metal teče duž bočne stijenke lonca, sprječavajući ga da izravno udari o dno lonca, što bi moglo uzrokovati uznemirenost ili prskanje.
Korištenje ispravne i razumne metode lijevanja jedan je od važnih uvjeta za dobivanje visoko-kvalitetnih odljevaka. Proizvodna praksa pokazuje da je obraćanje pozornosti na sljedeće točke vrlo učinkovito u sprječavanju i smanjenju grešaka u lijevanju.
(1) Prije lijevanja pažljivo provjerite temperaturu taline peći, kapacitet lijevne lonca i suhoću sloja premaza na njegovoj površini, kao i jesu li ostali alati adekvatno pripremljeni. Metalnu posudu za izlijevanje treba staviti na pješčani kalup 3-5 minuta prije izlijevanja. U to vrijeme temperatura posude za izlijevanje ne bi smjela prijeći 150 stupnjeva. Ako se postavi prerano ili ako je temperatura previsoka, velika količina plina može se nakupiti u kanalu za izlijevanje, što predstavlja opasnost od eksplozije tijekom izlijevanja.
(2) Lijevanje se ne smije provoditi na mjestima s propuhom, gdje rastaljeni metal može jako oksidirati ili izgorjeti, što može uzrokovati oksidacijske inkluzije i druge nedostatke u odljevku.
(3) Prilikom dobivanja rastaljenog metala iz lonca, najprije dnom lonca nježno uklonite oksidni film ili sloj topitelja na površini taline, zatim polako uronite lonac u rastaljeni metal, zagrabite talinu širokim otvorom lonca i ravnomjerno podignite lonac.
(4) Kada nosite kutlaču, izbjegavajte je naginjati dlanom; hodaj postojano. Lonac se ne smije podizati previsoko, a unutarnja razina metala mora ostati stabilna i neometana.
(5) Neposredno prije izlijevanja uklonite trosku iz lonca kako biste spriječili unošenje troske, oksidnih filmova i drugih nečistoća u kalup tijekom izlijevanja.
(6) Tijekom izlijevanja, osigurajte da protok rastaljenog metala ostane stabilan; ne smije se prekidati niti izravno usmjeravati na dno cijevi. Lijevnik treba puniti odozgo prema dolje, a površina tekućine mora ostati stabilna. Odgovarajuće kontrolirajte brzinu izlijevanja. Obično počnite ulijevati nešto sporije kako biste omogućili da se talina ravnomjerno napuni, zatim malo povećajte brzinu i održavajte relativno dosljednu brzinu ulijevanja.
(7) Tijekom procesa izlijevanja, držite razmak između grlića lonca i cijevi što je moguće manjim, ne većim od 50 mm, kako biste izbjegli pretjeranu oksidaciju rastaljenog metala.
(8) Za ulivnik s čepom, čep se ne smije ukloniti prerano. Nakon što se kanalić napuni rastaljenim metalom, postupno uklonite čep pod kutom kako biste spriječili stvaranje vrtloga u kanalima kalupa.
(9) Rastaljeni metal ispod 60 mm iznad dna posude ne smije se koristiti za lijevanje.
