Topirea și turnarea aliajelor sunt procese cheie în producția de turnare. Controlul strict al întregului proces de topire și turnare joacă un rol important în prevenirea defectelor de turnare, cum ar fi găuri, incluziuni, greșeli, fisuri, porozitate și contracție.
Deoarece aluminiul topit are o tendință puternică de a absorbi hidrogen, proprietăți oxidante puternice și dizolvă ușor fierul, trebuie luate măsuri de precauție simple, dar atente în timpul proceselor de topire și turnare pentru a produce piese turnate de-înaltă calitate.
1. Răcirea materialelor cuptorului din aliaj de aluminiu și controlul calității
Pentru a produce -aluminiu topit de înaltă calitate, trebuie selectate mai întâi materiile prime calificate. Materiile prime trebuie să fie gestionate științific și tratate corespunzător; în caz contrar, calitatea aliajului va fi grav afectată. Practica de producție a arătat că dacă materiile prime (inclusiv materialele metalice și auxiliare) nu sunt strict controlate, loturile de piese turnate pot fi casate.
(1) Materiile prime trebuie să aibă compoziție și structură chimică calificată, cu cerințele specifice după cum urmează:
Pe lângă analizarea componentelor principale și a conținutului de impurități ale lingourilor de aliaj care intră în fabrică, se efectuează și inspecții pentru structurile slab-aliate și suprafețele de rupere. Practica a dovedit că utilizarea topiturii de aluminiu care conține cavități de contracție severă, găuri și bule face dificilă obținerea de piese turnate dense și poate duce chiar la casarea unui întreg cuptor sau a unui lot de piese turnate.
La studierea efectului lingourilor de aliaj de aluminiu-siliciu asupra porozității aliajului de aluminiu, s-a constatat că nu a apărut nicio porozitate la utilizarea blocurilor de testare din nisip pur-topit turnate. Cu toate acestea, după ce s-au adăugat lingouri de aliaj de aluminiu-siliciu de calitate scăzută-și de calitate inferioară, blocurile de testare au arătat o porozitate severă și granule grosiere. Motivul pentru aceasta se datorează efectului de moștenire al materialului. Pentru aliajele de aluminiu-siliciu, efectul de moștenire crește odată cu conținutul, devenind semnificativ atunci când conținutul de siliciu atinge 7%. Continuarea creșterii conținutului de siliciu până la compoziția eutectică reduce ușor efectul de moștenire. Pentru a rezolva defectele de turnare cauzate de efectul de moștenire al stocului de cuptor, este necesar să selectați lingouri de aluminiu de înaltă calitate metalurgică, aliaje intermediare și alte materiale pentru cuptor. Standardele specifice sunt următoarele:
1) Suprafața de fractură nu trebuie să aibă orificii sau orificii de gaz
Găurile ar trebui să fie în clasa a treia, iar local (nu mai mult de 25% din suprafața inspectată) nu trebuie să depășească gradul trei. Dacă depășește gradul trei, trebuie efectuată din nou topirea pentru a reduce nivelul orificiului. Metoda de topire și rafinare este aceeași ca și pentru topirea generală a aliajelor de aluminiu. Temperatura de turnare nu trebuie să depășească 660 de grade. Pentru lingourile de aluminiu sau lingourile de aliaj cu granule mari originale, trebuie folosită mai întâi o temperatură mai scăzută a matriței pentru a le face să se solidifice rapid și să rafinați boabele.
(2) Manipularea materialelor de încărcare
Înainte de utilizare, materialele de încărcare trebuie să fie sablate pentru a îndepărta rugina de suprafață, grăsimea și alți contaminanți. Lingourile din aliaj de aluminiu și resturile metalice cu o suprafață relativ curată și un timp scurt de depozitare pot să nu necesite sablare, dar orice filtre de fier sau componentele încorporate amestecate în încărcătură trebuie îndepărtate. Toate materialele de încărcare trebuie preîncălzite înainte de a fi introduse în cuptor pentru a îndepărta umezeala de suprafață și pentru a reduce timpul de topire cu mai mult de 3 ore.
(3) Gestionarea și depozitarea materialelor cuptorului
Depozitarea și gestionarea adecvată a materialelor cuptorului sunt importante pentru asigurarea calității aliajelor. Materialele cuptorului trebuie depozitate în depozite cu variații reduse de temperatură și condiții uscate.
2. Pregătirea creuzetelor și sculelor de topire
(1) Pentru turnarea aliajului de aluminiu, se folosesc creuzete obișnuite de fier și pot fi folosite și creuzete din oțel turnat sau plăci de oțel sudate.
Atât creuzetele noi, cât și cele vechi care nu au fost folosite de mult timp ar trebui să fie sablate înainte de utilizare și încălzite la 700-800 de grade, menținând această temperatură timp de 2-4 ore pentru a arde umezeala și substanțele combustibile care aderă la peretele interior al creuzetului. Când este răcit sub 300 de grade, curățați cu atenție peretele interior al creuzetului și aplicați stratul atunci când temperatura nu este mai mică de 200 de grade.
Crezetul trebuie preîncălzit la o culoare roșu închis (500-600 grade) înainte de utilizare și păstrat la această temperatură mai mult de 2 ore. Pentru un creuzet nou, cel mai bine este să topești mai întâi un lot de material reciclat de aceeași calitate înainte de a topi materialul real.
(2) Pregătirea sculelor de topire
Capac clopot, capac spart, lingura de amestecat, sac de turnare
Înainte de utilizare, matrițele și alte echipamente trebuie preîncălzite, acoperite cu un strat protector la o temperatură de 150-200 de grade și uscate complet. Temperatura de uscare ar trebui să fie de 200-400 de grade, cu un timp de menținere mai mare de 2 ore. După utilizare, orice oxizi și fluoruri care aderă la suprafață trebuie îndepărtați complet (se recomandă sablare).
3. Controlul temperaturii de topire
Dacă temperatura de topire este prea scăzută, aceasta nu conduce la dizolvarea elementelor de aliere și la îndepărtarea gazelor și incluziunilor, crescând tendința de segregare, închidere la rece și greșeli. De asemenea, poate avea ca rezultat o căldură insuficientă în montant, împiedicând alimentarea corectă a turnării. Conform unor referințe, temperatura de topire a tuturor aliajelor de aluminiu ar trebui să atingă cel puțin 705 de grade și trebuie efectuată agitarea. Pe de altă parte, o temperatură de topire excesiv de ridicată nu numai că risipește energie, dar, mai important, duce la o absorbție crescută de hidrogen, boabe mai grosiere, oxidare mai severă a aluminiului și o pierdere mai mare a unor elemente de aliere. În consecință, proprietățile mecanice ale aliajului se deteriorează, performanța de turnare și prelucrare se înrăutățește, eficiența tratamentului termic este redusă și etanșeitatea la gaz-a turnării scade.
Practica de producție a dovedit că încălzirea rapidă a topiturii de aliaj la o temperatură mai ridicată și efectuarea unei amestecări adecvate ajută la dizolvarea tuturor elementelor de aliere (în special a elementelor metalice refractare). După îndepărtarea zgurii plutitoare, scăderea temperaturii până la punctul de turnare minimizează segregarea, reduce hidrogenul dizolvat și ajută la obținerea unui aliaj uniform, dens, cu proprietăți mecanice ridicate. Deoarece temperatura topiturii de aluminiu este dificil de apreciat cu ochiul liber, indiferent de tipul de cuptor de topire utilizat, temperatura trebuie controlată cu un instrument de măsurare. Instrumentele de măsurare trebuie calibrate și întreținute în mod regulat. Manșoanele termocuplurilor trebuie curățate periodic cu o perie metalică și acoperite cu vopsea de protecție pentru a asigura măsurători precise ale temperaturii și o durată lungă de viață.
4. Controlul timpului de topire
Pentru a reduce oxidarea topiturii de aluminiu, absorbția gazului și dizolvarea fierului, timpul de rezidență al topiturii de aluminiu în cuptor trebuie redus la minimum și topirea trebuie efectuată rapid. De la începutul topirii până la terminarea turnării, durata nu trebuie să depășească 4 ore pentru turnarea cu nisip, 6 ore pentru turnarea metalelor și 8 ore pentru turnarea sub presiune.
Pentru a accelera procesul de topire, trebuie adăugate mai întâi resturi de-dimensiuni medii cu un punct de topire mai scăzut și aliaje intermediare de aluminiu-siliciu, astfel încât să se formeze rapid un bazin de topitură în partea de jos a creuzetului. Apoi, se adaugă bucăți mai mari de resturi și lingouri de aluminiu pur, permițându-le să se cufunde treptat în bazinul de topire în expansiune și să se topească rapid. După ce partea principală a încărcăturii s-a topit, se adaugă o cantitate mică de aliaje intermediare cu topire mai mare-, iar temperatura este crescută și agitată pentru a accelera topirea. În cele din urmă, temperatura este scăzută și elementele de aliere ușor oxidate sunt presate pentru a minimiza pierderile.
5. Transferul și turnarea topiturii
Deși densitatea aluminei solide este aproximativ egală cu cea a aluminiului topit, odată ce intră în topitura de aluminiu, este nevoie de un timp suficient de lung pentru a se depune pe fundul creuzetului. În schimb, filmul de alumină format pe suprafața aluminiului după oxidare are o latură densă în contact cu topitura de aluminiu, în timp ce partea expusă la aer este liberă și conține numeroși pori cu diametre de 60-100 Å. Această peliculă are o suprafață mare și proprietăți puternice de adsorbție, ceea ce o face să absoarbă cu ușurință vaporii de apă și chiar să aibă tendința de a pluti. Prin urmare, deoarece diferența de densitate dintre acest film de oxid și topitura de aluminiu este mică, amestecarea acesteia în topitură are ca rezultat scufundarea și plutirea foarte lentă, ceea ce face dificilă îndepărtarea din topitură și duce la formarea de pori de gaz și incluziuni în piese turnate. În consecință, la transferul topiturii de aluminiu, este esențial să se minimizeze agitarea metalului topit și să se reducă cât mai mult posibil expunerea topiturii la aer.
Atunci când folosiți un creuzet basculant pentru a turna metalul topit, pentru a evita amestecarea metalului topit cu aerul, oala trebuie plasată cât mai aproape de duza cuptorului și înclinată astfel încât metalul topit să curgă de-a lungul peretelui lateral al oalului, împiedicându-l să lovească direct fundul oalei, ceea ce ar putea provoca agitație sau stropire.
Utilizarea metodei corecte și rezonabile de turnare este una dintre condițiile importante pentru obținerea de piese turnate de{0}}înaltă calitate. Practica de producție arată că acordarea atenției următoarelor puncte este foarte eficientă în prevenirea și reducerea defectelor de turnare.
(1) Înainte de turnare, verificați cu atenție temperatura de topire a cuptorului, capacitatea oalului de turnare și uscarea stratului de acoperire pe suprafața acestuia, precum și dacă alte unelte sunt pregătite corespunzător. Cupa de turnare din metal trebuie așezată pe matrița de nisip cu 3-5 minute înainte de turnare. În acest moment, temperatura oalei de turnare nu trebuie să depășească 150 de grade. Dacă este plasat prea devreme sau dacă temperatura este prea ridicată, în canalul de turnare se poate acumula o cantitate mare de gaz, prezentând riscul de explozie în timpul turnării.
(2) Turnarea nu trebuie efectuată în locuri cu curent de aer, unde metalul topit se poate oxida sau arde puternic, ceea ce ar putea cauza incluziuni de oxidare și alte defecte în turnare.
(3) Când obțineți metal topit din creuzet, mai întâi îndepărtați ușor pelicula de oxid sau stratul de flux de pe suprafața topiturii cu fundul oalului, apoi scufundați încet oala în metalul topit, scoateți topitura cu gura largă a oalului și ridicați oala constant.
(4) Când transportați oala, evitați să-l înclinați cu palma; mergi constant. Oala nu trebuie ridicată prea sus, iar nivelul de metal din interior trebuie să rămână stabil și netulburat.
(5) Chiar înainte de turnare, îndepărtați orice zgură din oală pentru a preveni introducerea zgurii, a peliculelor de oxid și a altor impurități în matriță în timpul turnării.
(6) În timpul turnării, asigurați-vă că fluxul de metal topit rămâne stabil; nu trebuie întreruptă sau îndreptată direct spre fundul spruelui. Sprue trebuie umplut de sus în jos, iar suprafața lichidului trebuie să rămână stabilă. Controlați în mod corespunzător viteza de turnare. De obicei, începeți să turnați puțin mai lent pentru a permite topiturii să se umple uniform, apoi creșteți ușor viteza și mențineți o rată de turnare relativ consistentă.
(7) În timpul procesului de turnare, păstrați distanța dintre duza oală și canalul de alimentare cât mai aproape posibil, nu depășind 50 mm, pentru a evita oxidarea excesivă a metalului topit.
(8) Pentru un canal de alimentare cu dop, dopul nu trebuie scos prea devreme. După ce canalul este umplut cu metal topit, îndepărtați treptat dopul în unghi pentru a preveni formarea de vortex în canalele matriței.
(9) Metalul topit la mai puțin de 60 mm deasupra fundului creuzetului nu trebuie utilizat pentru turnare.
