Topljenje i izlivanje legura ključni su procesi u proizvodnji odlivaka. Stroga kontrola cjelokupnog procesa topljenja i izlijevanja igra važnu ulogu u sprječavanju nedostataka livenja kao što su rupice, inkluzije, pogrešna kretanja, pukotine, poroznost i skupljanje.
Pošto rastopljeni aluminijum ima jaku tendenciju da apsorbuje vodonik, jaka oksidaciona svojstva i lako otapa gvožđe, moraju se preduzeti jednostavne, ali pažljive mere predostrožnosti tokom procesa topljenja i livenja kako bi se proizveli visoko{0}}kvalitetni odlivci.
1. Hlađenje materijala peći od legure aluminijuma i kontrola kvaliteta
Da bi se proizveo visoko{0}}kvalitetni rastopljeni aluminijum, prvo treba odabrati kvalifikovane sirovine. Sirovine se moraju naučno upravljati i pravilno tretirati; u suprotnom, kvalitet legure će biti ozbiljno pogođen. Proizvodna praksa je pokazala da ako sirovine (uključujući metalne i pomoćne materijale) nisu strogo kontrolisane, serije odlivaka mogu biti rashodovane.
(1) Sirovine moraju imati kvalifikovan hemijski sastav i strukturu, sa posebnim zahtevima kao što su:
Pored analize glavnih komponenti i sadržaja nečistoća ingota legure koji ulaze u fabriku, vrše se i pregledi niskolegiranih struktura i površina loma. Praksa je dokazala da korištenje aluminijske taline koja sadrži velike šupljine skupljanja, rupice i mjehuriće otežava dobivanje gustih odljevaka i čak može dovesti do otpada cijele peći ili serije odljevaka.
Prilikom proučavanja uticaja ingota aluminijum{0}}silicijumske legure na poroznost legure aluminijuma, ustanovljeno je da se poroznost ne pojavljuje kada se koriste test blokovi napravljeni od kalupa za livenje od rastopljenog čistog pijeska-. Međutim, nakon dodavanja ingota od legure silikona niskog{3}}kvaliteta i ispod standarda aluminijuma-, testni blokovi su pokazali veliku poroznost i krupna zrna. Razlog za to je efekat nasljeđivanja materijala. Za legure aluminijuma{7}}silicijuma, efekat nasljeđivanja se povećava sa sadržajem, postajući značajan kada sadržaj silicijuma dostigne 7%. Daljnjim povećanjem sadržaja silicija u eutektičkom sastavu blago se smanjuje efekat nasljeđivanja. Da bi se otklonili defekti lijevanja uzrokovani efektom nasljeđivanja ložišta, potrebno je odabrati visokokvalitetne aluminijumske ingote, međulegura i druge materijale za peć. Specifični standardi su sljedeći:
1) Površina loma ne bi trebala imati rupice ili rupe za plin
Rupe treba da budu unutar trećeg stepena, a lokalno (ne više od 25% pregledane površine) ne bi trebalo da prelaze stepen tri. Ako prelazi stupanj tri, mora se izvršiti pretapanje kako bi se smanjio nivo rupice. Metoda ponovnog topljenja i rafiniranja je ista kao i kod opšteg topljenja legure aluminijuma. Temperatura livenja ne bi trebalo da prelazi 660 stepeni. Za aluminijske ingote ili ingote od legure s velikim originalnim zrnima, prvo treba koristiti nižu temperaturu kalupa kako bi se brzo stvrdnuli i pročistila zrna.
(2) Rukovanje materijalom punjenja
Prije upotrebe, materijale za punjenje treba pjeskariti kako bi se uklonila površinska hrđa, masnoća i drugi zagađivači. Ingoti od aluminijske legure i metalni otpad s relativno čistom površinom i kratkim vremenom skladištenja možda neće zahtijevati pjeskarenje, ali svi željezni filteri ili ugrađene komponente pomiješane u punjenju moraju biti uklonjene. Sve materijale za punjenje treba prethodno zagrijati prije stavljanja u peć kako bi se uklonila površinska vlaga i smanjilo vrijeme topljenja za više od 3 sata.
(3) Upravljanje i skladištenje materijala za peći
Pravilno skladištenje i upravljanje materijalima za peći su važni za osiguranje kvaliteta legura. Materijali za peći treba da se skladište u skladištima sa malim temperaturnim varijacijama i suvim uslovima.
2. Priprema lonaca i alata za topljenje
(1) Za livenje legure aluminijuma koriste se obični gvozdeni lončići, a mogu se koristiti i lonci od livenog čelika ili zavarenih čeličnih ploča.
I nove i stare lončiće koji se dugo nisu koristili treba prije upotrebe pjeskariti i zagrijati na 700-800 stepeni, održavajući tu temperaturu 2-4 sata kako bi se sagorjela vlaga i zapaljive tvari koje su prianjale za unutrašnji zid lončića. Kada se ohladi na ispod 300 stepeni, pažljivo očistite unutrašnji zid lončića i nanesite premaz kada temperatura nije niža od 200 stepeni.
Lončić treba prethodno zagrijati do tamnocrvene boje (500-600 stepeni) prije upotrebe i držati na ovoj temperaturi više od 2 sata. Za novi lončić, najbolje je prvo otopiti seriju recikliranog materijala istog razreda prije topljenja stvarnog materijala.
(2) Priprema alata za topljenje
Poklopac zvona, poklopac za razbijanje, kašika za mešanje, vreća za sipanje
Pre upotrebe kalupe i drugu opremu treba prethodno zagrejati, premazati zaštitnim slojem na temperaturi od 150-200 stepeni i dobro osušiti. Temperatura sušenja treba da bude 200-400 stepeni, sa vremenom zadržavanja duže od 2 sata. Nakon upotrebe, sve okside i fluoride koji su prianjali na površinu treba u potpunosti ukloniti (preporučuje se pjeskarenje).
3. Kontrola temperature topljenja
Ako je temperatura topljenja preniska, to ne doprinosi rastvaranju legirajućih elemenata i uklanjanju plinova i inkluzija, povećavajući tendenciju segregacije, hladnog zatvaranja i pogrešnog rada. To također može dovesti do nedovoljne topline u usponu, sprečavajući pravilno punjenje odljevka. Prema nekim referencama, temperatura topljenja svih legura aluminijuma treba da dostigne najmanje 705 stepeni i da se vrši mešanje. S druge strane, previsoka temperatura topljenja ne samo da gubi energiju nego, što je još važnije, dovodi do povećane apsorpcije vodika, krupnijih zrna, teže oksidacije aluminija i većeg gubitka nekih legirajućih elemenata. Posljedično, pogoršavaju se mehanička svojstva legure, pogoršavaju se performanse livenja i obrade, smanjuje se efikasnost termičke obrade, a gas{5}}nepropusnost odljevka se smanjuje.
Proizvodna praksa je dokazala da brzo zagrijavanje taline legure na višu temperaturu i pravilno miješanje pomaže u rastvaranju svih legirajućih elemenata (posebno vatrostalnih metalnih elemenata). Nakon uklanjanja plutajuće šljake, snižavanje temperature do tačke izlijevanja minimizira segregaciju, smanjuje otopljeni vodonik i pomaže da se dobije ujednačena, gusta legura s visokim mehaničkim svojstvima. Budući da je temperaturu taline aluminijuma teško proceniti golim okom, bez obzira na to koji se tip peći za topljenje koristi, temperaturu treba kontrolisati mernim instrumentom. Mjerne instrumente treba redovno kalibrirati i održavati. Navlake termoelementa treba povremeno čistiti metalnom četkom i premazati zaštitnom bojom kako bi se osigurala precizna mjerenja temperature i dug vijek trajanja.
4. Kontrola vremena topljenja
Da bi se smanjila oksidacija taline aluminijuma, apsorpcija gasa i otapanje gvožđa, vreme zadržavanja taline aluminijuma u peći treba da se minimizira, a topljenje treba da se vrši brzo. Od početka topljenja do završetka izlivanja, trajanje ne bi trebalo da prelazi 4 sata za livenje u pesak, 6 sati za livenje u kalupe i 8 sati za livenje pod pritiskom.
Da bi se ubrzao proces topljenja, prvo treba dodati otpad srednje veličine sa nižom tačkom topljenja i aluminijum-srednje legure silicijuma, tako da se na dnu lončića brzo formira talina. Zatim se dodaju veći komadi otpada i ingoti čistog aluminijuma, što im omogućava da se postepeno urone u prošireni bazen taline i brzo tope. Nakon što se glavni dio punjenja otopi, dodaje se mala količina međulegura višeg -tapanja, a temperatura se podiže i miješa kako bi se ubrzalo topljenje. Konačno, temperatura se snižava i lako se oksidiraju legirajući elementi utiskuju kako bi se minimizirali gubici.
5. Prebacivanje i izlivanje taline
Iako je gustina čvrste glinice približno jednaka gustini rastopljenog aluminijuma, kada jednom uđe u taljenje aluminijuma, potrebno je dovoljno dugo da se slegne na dno lončića. Nasuprot tome, film glinice koji se formira na površini aluminijuma nakon oksidacije ima gustu stranu u kontaktu sa talinom aluminijuma, dok je strana izložena vazduhu labava i sadrži brojne pore prečnika 60–100 Å. Ovaj film ima veliku površinu i jaka svojstva adsorpcije, što ga čini lako adsorbirajući vodenu paru i čak ima tendenciju da pluta. Stoga, budući da je razlika u gustoći između ovog oksidnog filma i aluminijske taline mala, miješanje u talinu dovodi do vrlo sporog potonuća i plutanja, što otežava uklanjanje iz taline i dovodi do stvaranja plinskih pora i inkluzija u odljevcima. Shodno tome, prilikom prenošenja aluminijskih talina, bitno je minimizirati miješanje rastopljenog metala i smanjiti izloženost taline zraku što je više moguće.
Kada koristite nagibni lončić za izlivanje rastopljenog metala, kako bi se izbjeglo miješanje rastopljenog metala sa zrakom, lonac treba postaviti što bliže izljevu peći i nagnuti ga tako da rastopljeni metal teče duž bočne stijenke lonca, sprječavajući da direktno udari u dno lonca, što bi moglo uzrokovati mućkanje ili prskanje.
Korištenje ispravne i razumne metode izlivanja jedan je od važnih uslova za dobijanje odljevaka visokog{0}}kvaliteta. Proizvodna praksa pokazuje da je obraćanje pažnje na sledeće tačke veoma efikasno u prevenciji i smanjenju grešaka odlivaka.
(1) Prije izlivanja pažljivo provjerite temperaturu taline peći, kapacitet lonca za izlivanje i suhoću sloja premaza na njegovoj površini, kao i da li su ostali alati adekvatno pripremljeni. Metalnu čašu za izlivanje treba staviti na peščani kalup 3-5 minuta pre izlivanja. U tom trenutku temperatura kutlače za točenje ne bi trebalo da pređe 150 stepeni. Ako se postavi prerano ili ako je temperatura previsoka, može se nakupiti velika količina gasa u kanalu za izlivanje, što predstavlja opasnost od eksplozije tokom izlivanja.
(2) Izlivanje se ne smije izvoditi na mjestima sa promajem, gdje rastopljeni metal može snažno oksidirati ili izgorjeti, što može uzrokovati oksidacijske inkluzije i druge nedostatke u odljevku.
(3) Prilikom dobivanja rastopljenog metala iz lončića, najprije lagano uklonite oksidni film ili sloj fluksa na površini taline s dnom lonca, zatim polako uronite lonac u rastopljeni metal, zahvatite talinu širokim otvorom lonca i lagano podignite lonac.
(4) Kada nosite kutlaču, izbjegavajte je naginjati dlanom; hodajte stabilno. Kutak se ne smije podići previsoko, a metalni nivo unutar njega mora ostati stabilan i neometan.
(5) Neposredno prije izlivanja, uklonite šljaku iz kutlače kako biste spriječili unošenje šljake, oksidnih filmova i drugih nečistoća u kalup tokom sipanja.
(6) Tokom izlivanja, osigurati da tok rastopljenog metala ostane stabilan; ne smije se prekidati ili usmjeravati direktno na dno spruve. Sprue treba napuniti od vrha do dna, a površina tekućine mora ostati stabilna. Na odgovarajući način kontrolirajte brzinu sipanja. Obično počnite da sipate nešto sporije kako biste omogućili da se talina ravnomerno napuni, a zatim malo povećajte brzinu i održavajte relativno konzistentnu brzinu izlivanja.
(7) Tokom procesa sipanja, držite rastojanje između izliva lonca i izliva što je moguće bliže, ne veće od 50 mm, kako biste izbegli prekomernu oksidaciju rastopljenog metala.
(8) Za izvod sa čepom, čep ne treba ukloniti prerano. Nakon što se sprud napuni rastopljenim metalom, postepeno uklanjajte čep pod uglom kako biste spriječili stvaranje vrtloga u kanalima kalupa.
(9) Za livenje ne treba koristiti rastopljeni metal manje od 60 mm iznad dna lončića.
