Η τήξη και η έκχυση των κραμάτων είναι βασικές διαδικασίες στην παραγωγή χύτευσης. Ο αυστηρός έλεγχος ολόκληρης της διαδικασίας τήξης και έκχυσης παίζει σημαντικό ρόλο στην αποφυγή ελαττωμάτων χύτευσης όπως τρύπες, εγκλείσματα, εσφαλμένες στρώσεις, ρωγμές, πορώδες και συρρίκνωση.
Δεδομένου ότι το λιωμένο αλουμίνιο έχει ισχυρή τάση να απορροφά υδρογόνο, ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες και διαλύει εύκολα τον σίδηρο, πρέπει να λαμβάνονται απλές αλλά προσεκτικές προφυλάξεις κατά τη διάρκεια των διεργασιών τήξης και χύτευσης για να παραχθούν προϊόντα χύτευσης- υψηλής ποιότητας.
1. Ψύξη υλικών κλιβάνου από κράμα αλουμινίου και ποιοτικός έλεγχος
Προκειμένου να παραχθεί υψηλής ποιότητας τετηγμένο αλουμίνιο, θα πρέπει πρώτα να επιλεγούν κατάλληλες πρώτες ύλες. Οι πρώτες ύλες πρέπει να τυγχάνουν επιστημονικής διαχείρισης και κατάλληλης επεξεργασίας. Διαφορετικά, η ποιότητα του κράματος θα επηρεαστεί σοβαρά. Η πρακτική παραγωγής έχει δείξει ότι εάν οι πρώτες ύλες (συμπεριλαμβανομένων των μεταλλικών και των βοηθητικών υλικών) δεν ελέγχονται αυστηρά, οι παρτίδες των προϊόντων χύτευσης ενδέχεται να απορριφθούν.
(1) Οι πρώτες ύλες πρέπει να έχουν ειδική χημική σύνθεση και δομή, με τις ειδικές απαιτήσεις ως εξής:
Εκτός από την ανάλυση των κύριων εξαρτημάτων και της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες των πλινθωμάτων κράματος που εισέρχονται στο εργοστάσιο, πραγματοποιούνται επίσης επιθεωρήσεις για δομές χαμηλού κράματος-και επιφάνειες θραύσης. Η πρακτική έχει αποδείξει ότι η χρήση τήγματος αλουμινίου που περιέχει κοιλότητες σοβαρής συρρίκνωσης, οπές καρφίτσας και φυσαλίδες καθιστά δύσκολη την απόκτηση πυκνών χυτών και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε διάλυση ολόκληρου κλιβάνου ή παρτίδας χυτών.
Κατά τη μελέτη της επίδρασης των ράβδων αλουμινίου-από κράμα πυριτίου στο πορώδες του κράματος αλουμινίου, διαπιστώθηκε ότι δεν εμφανίστηκε πορώδες κατά τη χρήση δοκιμαστικών τεμαχίων κατασκευασμένων από καλούπια λειωμένης καθαρής άμμου-. Ωστόσο, μετά την προσθήκη-χαμηλής ποιότητας και κατώτερης ποιότητας ράβδων αλουμινίου-από κράμα πυριτίου, τα μπλοκ δοκιμής παρουσίασαν έντονο πορώδες και χονδροειδείς κόκκους. Ο λόγος για αυτό οφείλεται στο κληρονομικό αποτέλεσμα του υλικού. Για τα κράματα αλουμινίου-πυριτίου, το φαινόμενο κληρονομικότητας αυξάνεται με την περιεκτικότητα, και γίνεται σημαντικό όταν η περιεκτικότητα σε πυρίτιο φτάσει το 7%. Η συνέχιση της αύξησης της περιεκτικότητας σε πυρίτιο στην ευτηκτική σύνθεση μειώνει ελαφρώς το φαινόμενο κληρονομικότητας. Για την επίλυση ελαττωμάτων χύτευσης που προκαλούνται από την κληρονομική επίδραση του αποθέματος κλιβάνου, είναι απαραίτητο να επιλέγονται πλινθώματα αλουμινίου υψηλής μεταλλουργικής ποιότητας, ενδιάμεσα κράματα και άλλα υλικά κλιβάνου. Τα συγκεκριμένα πρότυπα είναι τα εξής:
1) Η επιφάνεια του σπασίματος δεν πρέπει να έχει τρύπες ή οπές αερίου
Οι οπές θα πρέπει να βρίσκονται εντός του βαθμού τρία και τοπικά (όχι περισσότερο από το 25% της επιθεωρούμενης περιοχής) δεν πρέπει να υπερβαίνουν τον βαθμό τρία. Εάν υπερβαίνει τον βαθμό τρία, πρέπει να γίνει εκ νέου τήξη για να μειωθεί το επίπεδο της οπής. Η μέθοδος επανατήξης και εξευγενισμού είναι η ίδια όπως και για τη γενική τήξη κράματος αλουμινίου. Η θερμοκρασία χύτευσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 660 βαθμούς. Για πλινθώματα αλουμινίου ή πλινθώματα από κράμα με μεγάλους αρχικούς κόκκους, θα πρέπει πρώτα να χρησιμοποιηθεί χαμηλότερη θερμοκρασία καλουπιού για να στερεοποιηθούν γρήγορα και να καθαριστούν οι κόκκοι.
(2) Χειρισμός υλικού χρέωσης
Πριν από τη χρήση, τα υλικά πλήρωσης θα πρέπει να αμμοβοληθούν για να αφαιρεθεί η επιφανειακή σκουριά, το λίπος και άλλοι ρύποι. Τα πλινθώματα από κράμα αλουμινίου και τα μεταλλικά σκραπ με σχετικά καθαρή επιφάνεια και σύντομο χρόνο αποθήκευσης μπορεί να μην απαιτούν αμμοβολή, αλλά τυχόν φίλτρα σιδήρου ή ενσωματωμένα εξαρτήματα που αναμειγνύονται στη γόμωση πρέπει να αφαιρεθούν. Όλα τα υλικά φόρτισης θα πρέπει να προθερμανθούν πριν τοποθετηθούν στον κλίβανο για να αφαιρεθεί η επιφανειακή υγρασία και να μειωθεί ο χρόνος τήξης κατά περισσότερο από 3 ώρες.
(3) Διαχείριση και Αποθήκευση Υλικών Φούρνων
Η σωστή αποθήκευση και διαχείριση των υλικών του κλιβάνου είναι σημαντική για τη διασφάλιση της ποιότητας των κραμάτων. Τα υλικά των κλιβάνων πρέπει να αποθηκεύονται σε αποθήκες με μικρές διακυμάνσεις θερμοκρασίας και ξηρές συνθήκες.
2. Παρασκευή χωνευτηρίων και εργαλείων τήξης
(1) Για τη χύτευση κράματος αλουμινίου, χρησιμοποιούνται κοινά χωνευτήρια σιδήρου και μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν χωνευτήρια από χυτό χάλυβα ή συγκολλημένες πλάκες χάλυβα.
Τόσο τα νέα χωνευτήρια όσο και τα παλιά χωνευτήρια που δεν έχουν χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα θα πρέπει να αμμοβολούνται πριν από τη χρήση και να θερμαίνονται στους 700-800 βαθμούς, διατηρώντας αυτή τη θερμοκρασία για 2-4 ώρες για να καεί η υγρασία και οι εύφλεκτες ουσίες που προσκολλώνται στο εσωτερικό τοίχωμα του χωνευτηρίου. Όταν κρυώσει κάτω από τους 300 βαθμούς, καθαρίστε προσεκτικά το εσωτερικό τοίχωμα του χωνευτηρίου και εφαρμόστε την επικάλυψη όταν η θερμοκρασία δεν είναι χαμηλότερη από 200 βαθμούς.
Το χωνευτήριο θα πρέπει να προθερμανθεί σε σκούρο κόκκινο χρώμα (500–600 μοίρες) πριν από τη χρήση και να διατηρηθεί σε αυτή τη θερμοκρασία για περισσότερες από 2 ώρες. Για ένα νέο χωνευτήριο, είναι καλύτερο να λιώσει πρώτα μια παρτίδα ανακυκλωμένου υλικού της ίδιας ποιότητας πριν λιώσει το πραγματικό υλικό.
(2) Προετοιμασία εργαλείων τήξης
Κάλυμμα καμπάνας, καπάκι σπασίματος, κουτάλι ανάδευσης, σακούλα αδειάσματος
Πριν από τη χρήση, τα καλούπια και ο άλλος εξοπλισμός θα πρέπει να προθερμανθούν, να επικαλυφθούν με ένα προστατευτικό στρώμα σε θερμοκρασία 150–200 βαθμών και να στεγνώσουν καλά. Η θερμοκρασία στεγνώματος πρέπει να είναι 200–400 μοίρες, με χρόνο διατήρησης περισσότερο από 2 ώρες. Μετά τη χρήση, τυχόν οξείδια και φθοριούχα που προσκολλώνται στην επιφάνεια πρέπει να αφαιρεθούν εντελώς (συνιστάται αμμοβολή).
3. Έλεγχος της θερμοκρασίας τήξης
Εάν η θερμοκρασία τήξης είναι πολύ χαμηλή, δεν ευνοεί τη διάλυση των στοιχείων κράματος και την απομάκρυνση των αερίων και των εγκλεισμάτων, αυξάνοντας την τάση για διαχωρισμό, κρύα κλεισίματα και κακή λειτουργία. Μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ανεπαρκή θερμότητα στο ανυψωτικό, εμποδίζοντας τη σωστή τροφοδοσία του χυτού. Σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, η θερμοκρασία τήξης όλων των κραμάτων αλουμινίου θα πρέπει να φτάσει τουλάχιστον τους 705 βαθμούς και θα πρέπει να γίνει ανάδευση. Από την άλλη πλευρά, μια υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία τήξης όχι μόνο σπαταλά ενέργεια, αλλά, το πιο σημαντικό, οδηγεί σε αυξημένη απορρόφηση υδρογόνου, χονδρότερους κόκκους, πιο έντονη οξείδωση αλουμινίου και μεγαλύτερη απώλεια ορισμένων στοιχείων κράματος. Κατά συνέπεια, οι μηχανικές ιδιότητες του κράματος επιδεινώνονται, η απόδοση χύτευσης και μηχανικής κατεργασίας επιδεινώνεται, η αποτελεσματικότητα της θερμικής επεξεργασίας μειώνεται και η στεγανότητα{5}}της χύτευσης με αέριο μειώνεται.
Η πρακτική παραγωγής έχει αποδείξει ότι η ταχεία θέρμανση του τήγματος του κράματος σε υψηλότερη θερμοκρασία και η σωστή ανάδευση βοηθά στη διάλυση όλων των στοιχείων κράματος (ιδιαίτερα των πυρίμαχων μεταλλικών στοιχείων). Μετά την αφαίρεση της επιπλέουσας σκωρίας, η μείωση της θερμοκρασίας στο σημείο έκχυσης ελαχιστοποιεί τον διαχωρισμό, μειώνει το διαλυμένο υδρογόνο και βοηθά στη λήψη ενός ομοιόμορφου, πυκνού κράματος με υψηλές μηχανικές ιδιότητες. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία του τήγματος αλουμινίου είναι δύσκολο να κριθεί με γυμνό μάτι, ανεξάρτητα από το είδος του κλιβάνου τήξης που χρησιμοποιείται, η θερμοκρασία πρέπει να ελέγχεται με ένα όργανο μέτρησης. Τα όργανα μέτρησης πρέπει να βαθμονομούνται και να συντηρούνται τακτικά. Τα μανίκια του θερμοστοιχείου πρέπει να καθαρίζονται περιοδικά με μεταλλική βούρτσα και να επικαλύπτονται με προστατευτική βαφή για να διασφαλίζονται ακριβείς μετρήσεις θερμοκρασίας και μεγάλη διάρκεια ζωής.
4. Έλεγχος χρόνου τήξης
Για να μειωθεί η οξείδωση του τήγματος αλουμινίου, η απορρόφηση αερίου και η διάλυση του σιδήρου, ο χρόνος παραμονής του τήγματος αλουμινίου στον κλίβανο θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί και η τήξη πρέπει να πραγματοποιείται γρήγορα. Από την έναρξη της τήξης έως την ολοκλήρωση της έκχυσης, η διάρκεια δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 4 ώρες για τη χύτευση με άμμο, τις 6 ώρες για τη χύτευση μεταλλικών καλουπιών και τις 8 ώρες για τη χύτευση με μήτρα.
Για να επιταχυνθεί η διαδικασία τήξης, θα πρέπει πρώτα να προστεθούν θραύσματα μεσαίου μεγέθους-με χαμηλότερο σημείο τήξης και ενδιάμεσα κράματα αλουμινίου-πυριτίου, ώστε να σχηματιστεί γρήγορα μια δεξαμενή τήγματος στον πυθμένα του χωνευτηρίου. Στη συνέχεια, προστίθενται μεγαλύτερα κομμάτια σκραπ και ράβδους καθαρού αλουμινίου, επιτρέποντάς τους να βυθιστούν σταδιακά στη διαστελλόμενη δεξαμενή τήγματος και να λιώσουν γρήγορα. Αφού λιώσει το κύριο μέρος του φορτίου, προστίθεται μια μικρή ποσότητα ενδιάμεσων κραμάτων υψηλότερης-τήξης και η θερμοκρασία αυξάνεται και αναδεύεται για να επιταχυνθεί η τήξη. Τέλος, η θερμοκρασία μειώνεται και τα εύκολα οξειδωμένα στοιχεία κραμάτων συμπιέζονται για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες.
5. Μεταφορά και έκχυση του τήγματος
Αν και η πυκνότητα της στερεής αλουμίνας είναι περίπου ίση με αυτή του τηγμένου αλουμινίου, μόλις εισέλθει στο τήγμα αλουμινίου, χρειάζεται αρκετός χρόνος για να κατακαθίσει στον πυθμένα του χωνευτηρίου. Αντίθετα, το φιλμ αλουμίνας που σχηματίζεται στην επιφάνεια του αλουμινίου μετά την οξείδωση έχει μια πυκνή πλευρά σε επαφή με το τήγμα αλουμινίου, ενώ η πλευρά που εκτίθεται στον αέρα είναι χαλαρή και περιέχει πολυάριθμους πόρους με διαμέτρους 60–100 Å. Αυτό το φιλμ έχει μεγάλη επιφάνεια και ισχυρές ιδιότητες προσρόφησης, γεγονός που το κάνει να απορροφά εύκολα τους υδρατμούς και ακόμη και να επιπλέει. Επομένως, δεδομένου ότι η διαφορά πυκνότητας μεταξύ αυτής της μεμβράνης οξειδίου και του τήγματος αλουμινίου είναι μικρή, η ανάμειξή της στο τήγμα οδηγεί σε πολύ αργή βύθιση και αιώρηση, καθιστώντας δύσκολη την αφαίρεση από το τήγμα και οδηγώντας στο σχηματισμό πόρων αερίου και εγκλείσματα στα χυτά υλικά. Κατά συνέπεια, κατά τη μεταφορά τήγματος αλουμινίου, είναι απαραίτητο να ελαχιστοποιηθεί η ανάδευση του τηγμένου μετάλλου και να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η έκθεση του τήγματος στον αέρα.
Όταν χρησιμοποιείτε ανακλινόμενο χωνευτήριο για την έκχυση λιωμένου μετάλλου, προκειμένου να αποφευχθεί η ανάμειξη του λιωμένου μετάλλου με τον αέρα, η κουτάλα πρέπει να τοποθετείται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο στόμιο του κλιβάνου και να γέρνει έτσι ώστε το λιωμένο μέταλλο να ρέει κατά μήκος του πλευρικού τοιχώματος της κουτάλας, εμποδίζοντάς το να χτυπήσει απευθείας στον πυθμένα της κουτάλας, κάτι που θα μπορούσε να προκαλέσει ανάδευση ή πιτσίλισμα.
Η χρήση της σωστής και λογικής μεθόδου έκχυσης είναι μία από τις σημαντικές προϋποθέσεις για την απόκτηση υψηλής ποιότητας χύτευσης. Η πρακτική παραγωγής δείχνει ότι η προσοχή στα ακόλουθα σημεία είναι πολύ αποτελεσματική για την πρόληψη και τη μείωση των ελαττωμάτων χύτευσης.
(1) Πριν από την έκχυση, ελέγξτε προσεκτικά τη θερμοκρασία τήξης του κλιβάνου, την χωρητικότητα της κουτάλας έκχυσης και την ξηρότητα του στρώματος επίστρωσης στην επιφάνειά του, καθώς και εάν άλλα εργαλεία είναι επαρκώς προετοιμασμένα. Το μεταλλικό κύπελλο έκχυσης πρέπει να τοποθετηθεί στο καλούπι άμμου 3-5 λεπτά πριν από την έκχυση. Αυτή τη στιγμή, η θερμοκρασία της κουτάλας έκχυσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 150 βαθμούς. Εάν τοποθετηθεί πολύ νωρίς ή εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, μπορεί να συσσωρευτεί μεγάλη ποσότητα αερίου στο κανάλι έκχυσης, δημιουργώντας κίνδυνο έκρηξης κατά τη διάρκεια της έκχυσης.
(2) Η έκχυση δεν πρέπει να διεξάγεται σε θέσεις με ρεύματα, όπου το λιωμένο μέταλλο μπορεί να οξειδωθεί έντονα ή να καεί, γεγονός που θα μπορούσε να προκαλέσει εγκλείσματα οξείδωσης και άλλα ελαττώματα στη χύτευση.
(3) Όταν λαμβάνετε λιωμένο μέταλλο από το χωνευτήριο, αφαιρέστε πρώτα απαλά το φιλμ οξειδίου ή το στρώμα ροής στην επιφάνεια του τήγματος με τον πυθμένα της κουτάλας, στη συνέχεια βυθίστε αργά την κουτάλα στο λιωμένο μέταλλο, αφαιρέστε το τήγμα με το φαρδύ στόμιο της κουτάλας και ανασηκώστε την κουτάλα σταθερά.
(4) Όταν μεταφέρετε την κουτάλα, αποφύγετε να την γέρνετε με την παλάμη σας. περπατήστε σταθερά. Η κουτάλα δεν πρέπει να σηκώνεται πολύ ψηλά και το μεταλλικό επίπεδο στο εσωτερικό πρέπει να παραμένει σταθερό και αδιατάρακτο.
(5) Ακριβώς πριν από την έκχυση, αφαιρέστε τυχόν σκωρία από την κουτάλα για να αποτρέψετε τη μεταφορά σκωρίας, μεμβρανών οξειδίου και άλλων ακαθαρσιών στο καλούπι κατά τη διάρκεια της έκχυσης.
(6) Κατά τη διάρκεια της έκχυσης, βεβαιωθείτε ότι η ροή του λιωμένου μετάλλου παραμένει σταθερή. Δεν πρέπει να διακόπτεται ή να κατευθύνεται απευθείας στον πυθμένα του σπρέι. Το σπρέι πρέπει να γεμίσει από πάνω προς τα κάτω και η υγρή επιφάνεια πρέπει να παραμείνει σταθερή. Ελέγξτε σωστά την ταχύτητα έκχυσης. Συνήθως, αρχίστε να ρίχνετε ελαφρώς πιο αργά για να επιτρέψετε στο τήγμα να γεμίσει ομοιόμορφα, στη συνέχεια αυξήστε ελαφρά την ταχύτητα και διατηρήστε μια σχετικά σταθερή ταχύτητα έκχυσης.
(7) Κατά τη διαδικασία έκχυσης, κρατήστε την απόσταση μεταξύ του στομίου της κουτάλας και του σπρέι όσο το δυνατόν πιο κοντά, που δεν υπερβαίνει τα 50 mm, για να αποφύγετε την υπερβολική οξείδωση του λιωμένου μετάλλου.
(8) Για ένα σπρέι με βύσμα, το βύσμα δεν πρέπει να αφαιρεθεί πολύ νωρίς. Αφού γεμίσει το σπρέι με λιωμένο μέταλλο, αφαιρέστε σταδιακά το πώμα υπό γωνία για να αποτρέψετε το σχηματισμό στροβιλισμού στα κανάλια του καλουπιού.
(9) Τετηγμένο μέταλλο λιγότερο από 60 mm πάνω από τον πυθμένα του χωνευτηρίου δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για χύτευση.
