Tavenie a odlievanie zliatin sú kľúčové procesy pri výrobe odliatkov. Prísna kontrola celého procesu tavenia a odlievania hrá dôležitú úlohu pri predchádzaní defektom odlievania, ako sú dierky, inklúzie, chybné nábehy, praskliny, pórovitosť a zmršťovanie.
Keďže roztavený hliník má silnú tendenciu absorbovať vodík, má silné oxidačné vlastnosti a ľahko rozpúšťa železo, pri procese tavenia a odlievania je potrebné prijať jednoduché, no opatrné opatrenia, aby sa vyrobili odlitky vysokej{0}}kvality.
1. Chladenie materiálov pre pece z hliníkových zliatin a kontrola kvality
Ak chcete vyrobiť-kvalitný roztavený hliník, mali by ste najskôr vybrať kvalifikované suroviny. Suroviny musia byť vedecky riadené a správne ošetrené; v opačnom prípade bude kvalita zliatiny vážne ovplyvnená. Výrobná prax ukázala, že ak suroviny (vrátane kovových a pomocných materiálov) nie sú prísne kontrolované, môžu byť dávky odliatkov zošrotované.
(1) Suroviny musia mať kvalifikované chemické zloženie a štruktúru s týmito špecifickými požiadavkami:
Okrem analýzy hlavných komponentov a obsahu nečistôt v zliatinových ingotoch vstupujúcich do továrne sa vykonávajú aj kontroly nízko-zliatinových štruktúr a lomových povrchov. Prax ukázala, že používanie taveniny hliníka, ktorá obsahuje silné zmršťovacie dutiny, dierky a bubliny, sťažuje získavanie hustých odliatkov a môže dokonca viesť k zošrotovaniu celej pece alebo dávky odliatkov.
Pri skúmaní vplyvu ingotov z hliníkovej-silikovej zliatiny na pórovitosť hliníkovej zliatiny sa zistilo, že pri použití testovacích blokov vyrobených z odlievaných foriem z roztaveného čistého piesku- sa žiadna pórovitosť neobjavila. Po pridaní ingotov z kremíkovej zliatiny nízkej-kapacity a nevyhovujúcej kvality z hliníka- však testovacie bloky vykazovali výraznú pórovitosť a hrubé zrná. Dôvodom je dedičný efekt materiálu. Pre hliníkové-zliatiny kremíka sa dedičný efekt zvyšuje s obsahom a stáva sa významným, keď obsah kremíka dosiahne 7 %. Pokračujúce zvyšovanie obsahu kremíka v eutektickom zložení mierne znižuje dedičný efekt. Na vyriešenie defektov odlievania spôsobených dedičným efektom pecného materiálu je potrebné zvoliť hliníkové ingoty vysokej metalurgickej kvality, medzizliatiny a iné pecné materiály. Špecifické normy sú nasledovné:
1) Povrch lomu by nemal mať dierky alebo plynové otvory
Dierky by mali byť v rámci stupňa tri a lokálne (nie viac ako 25 % kontrolovanej plochy) by nemali presiahnuť stupeň tri. Ak presiahne stupeň tri, musí sa vykonať pretavenie, aby sa znížila úroveň dierky. Metóda pretavenia a rafinácie je rovnaká ako pri všeobecnom tavení hliníkových zliatin. Teplota odlievania by nemala presiahnuť 660 stupňov. Pri hliníkových ingotoch alebo zliatinových ingotoch s veľkými pôvodnými zrnami by sa mala najskôr použiť nižšia teplota formy, aby rýchlo stuhli a zrná sa zjemnili.
(2) Manipulácia s materiálom
Pred použitím by mali byť náložové materiály opieskované, aby sa odstránila povrchová hrdza, mastnota a iné nečistoty. Ingoty z hliníkovej zliatiny a kovový šrot s relatívne čistým povrchom a krátkou dobou skladovania nemusia vyžadovať pieskovanie, ale musia byť odstránené všetky železné filtre alebo vložené komponenty primiešané do vsádzky. Všetky materiály vsádzky by sa mali pred umiestnením do pece predhriať, aby sa odstránila povrchová vlhkosť a skrátil sa čas tavenia o viac ako 3 hodiny.
(3) Správa a skladovanie materiálov pece
Správne skladovanie a riadenie pecných materiálov sú dôležité pre zabezpečenie kvality zliatin. Materiály pre pece by sa mali skladovať v skladoch s malými teplotnými výkyvmi a suchými podmienkami.
2. Príprava téglikov a taviacich nástrojov
(1) Na odlievanie hliníkovej zliatiny sa používajú bežné železné tégliky, možno použiť aj tégliky z oceľoliatiny alebo zváraných oceľových plechov.
Nové tégliky aj staré tégliky, ktoré sa dlho nepoužívali, by sa mali pred použitím opieskovať a zahriať na 700 – 800 stupňov, pričom túto teplotu udržujte 2 – 4 hodiny, aby sa spálila vlhkosť a horľavé látky priľnuté na vnútornej stene téglika. Po ochladení pod 300 stupňov opatrne očistite vnútornú stenu téglika a naneste náter, keď teplota nie je nižšia ako 200 stupňov.
Téglik by sa mal pred použitím predhriať na tmavočervenú farbu (500 – 600 stupňov) a udržiavať pri tejto teplote dlhšie ako 2 hodiny. Pre nový téglik je najlepšie najprv roztaviť dávku recyklovaného materiálu rovnakej kvality pred tavením skutočného materiálu.
(2) Príprava taviacich nástrojov
Kryt zvona, veko na rozbitie, miešacia lyžica, vrecko na nalievanie
Pred použitím je potrebné formy a iné zariadenia predhriať, pokryť ochrannou vrstvou pri teplote 150–200 stupňov a dôkladne vysušiť. Teplota sušenia by mala byť 200-400 stupňov s dobou výdrže viac ako 2 hodiny. Po použití by mali byť všetky oxidy a fluoridy priľnuté na povrchu úplne odstránené (odporúča sa pieskovanie).
3. Kontrola teploty topenia
Ak je teplota tavenia príliš nízka, neprispieva to k rozpúšťaniu legujúcich prvkov a odstraňovaniu plynov a inklúzií, čím sa zvyšuje tendencia k segregácii, studeným uzáverom a chybnému chodu. Môže to tiež viesť k nedostatočnému teplu v stúpačke, čo bráni správnemu podávaniu odliatku. Podľa niektorých odkazov by teplota topenia všetkých hliníkových zliatin mala dosiahnuť aspoň 705 stupňov a malo by sa vykonávať miešanie. Na druhej strane príliš vysoká teplota topenia nielen plytvá energiou, ale čo je dôležitejšie, vedie k zvýšenej absorpcii vodíka, hrubším zrnitostiam, silnejšej oxidácii hliníka a väčšej strate niektorých legujúcich prvkov. V dôsledku toho sa zhoršujú mechanické vlastnosti zliatiny, zhoršuje sa výkonnosť odlievania a obrábania, znižuje sa účinnosť tepelného spracovania a znižuje sa plynotesnosť odliatku.
Výrobná prax dokázala, že rýchly ohrev taveniny zliatiny na vyššiu teplotu a správne premiešanie napomáha rozpusteniu všetkých legujúcich prvkov (najmä žiaruvzdorných kovových prvkov). Po odstránení plávajúcej trosky zníženie teploty na bod liatia minimalizuje segregáciu, znižuje rozpustený vodík a pomáha získať rovnomernú, hustú zliatinu s vysokými mechanickými vlastnosťami. Pretože teplotu hliníkovej taveniny je ťažké posúdiť voľným okom, bez ohľadu na to, aký typ taviacej pece sa používa, teplota by sa mala kontrolovať pomocou meracieho prístroja. Meracie prístroje by sa mali pravidelne kalibrovať a udržiavať. Objímky termočlánkov by sa mali pravidelne čistiť kovovou kefou a natierať ochranným náterom, aby sa zabezpečilo presné meranie teploty a dlhá životnosť.
4. Kontrola času topenia
Aby sa znížila oxidácia taveniny hliníka, absorpcia plynu a rozpúšťanie železa, čas zotrvania hliníkovej taveniny v peci by sa mal minimalizovať a tavenie by sa malo vykonávať rýchlo. Od začiatku tavenia do ukončenia odlievania by doba nemala presiahnuť 4 hodiny pri liatí do piesku, 6 hodín v prípade liatia kovovej formy a 8 hodín v prípade tlakového liatia.
Na urýchlenie procesu tavenia by sa mal najskôr pridať stredne veľký šrot s nižšou teplotou topenia a hliníkové-silikonové medzizliatiny, aby sa na dne téglika rýchlo vytvorila tavná kaluž. Potom sa pridajú väčšie kusy šrotu a čisté hliníkové ingoty, čo im umožní postupne sa ponoriť do rozpínajúceho sa bazéna taveniny a rýchlo sa roztaviť. Keď sa hlavná časť vsádzky roztopí, pridá sa malé množstvo medzizliatín s vyšším tavením-a teplota sa zvýši a mieša sa, aby sa urýchlilo tavenie. Nakoniec sa teplota zníži a ľahko sa oxidujú legujúce prvky, aby sa minimalizovali straty.
5. Prenesenie a naliatie taveniny
Hoci hustota tuhého oxidu hlinitého je približne rovnaká ako hustota roztaveného hliníka, po vstupe do taveniny hliníka trvá dostatočne dlho, kým sa usadí na dne téglika. Naproti tomu film oxidu hlinitého vytvorený na povrchu hliníka po oxidácii má hustú stranu v kontakte s hliníkovou taveninou, zatiaľ čo strana vystavená vzduchu je voľná a obsahuje početné póry s priemerom 60–100 Á. Tento film má veľkú povrchovú plochu a silné adsorpčné vlastnosti, vďaka čomu ľahko adsorbuje vodnú paru a dokonca má tendenciu plávať. Pretože rozdiel v hustote medzi týmto oxidovým filmom a hliníkovou taveninou je malý, jeho primiešanie do taveniny má za následok veľmi pomalé klesanie a plávanie, čo sťažuje odstránenie z taveniny a vedie k tvorbe plynových pórov a inklúzií v odliatkoch. V dôsledku toho je pri preprave taveniny hliníka nevyhnutné minimalizovať miešanie roztaveného kovu a čo najviac znížiť vystavenie taveniny vzduchu.
Pri použití naklápacieho téglika na nalievanie roztaveného kovu, aby sa predišlo zmiešaniu roztaveného kovu so vzduchom, panva by mala byť umiestnená čo najbližšie k výlevke pece a naklonená tak, aby roztavený kov tiekol pozdĺž bočnej steny panvy, čím by sa zabránilo priamemu nárazu na dno panvy, čo by mohlo spôsobiť rozvírenie alebo striekanie.
Používanie správnej a primeranej metódy odlievania je jednou z dôležitých podmienok na získanie odliatkov vysokej{0}}kvality. Výrobná prax ukazuje, že venovať pozornosť nasledujúcim bodom je veľmi účinné pri prevencii a znižovaní chýb odliatku.
(1) Pred nalievaním starostlivo skontrolujte teplotu taveniny pece, kapacitu nalievacej panvy a suchosť náterovej vrstvy na jej povrchu, ako aj to, či sú ostatné nástroje primerane pripravené. Kovová nádoba na nalievanie by mala byť umiestnená na pieskovú formu 3–5 minút pred nalievaním. V tomto čase by teplota naberačky nemala prekročiť 150 stupňov. Pri príliš skorom umiestnení alebo príliš vysokej teplote sa v lejacom kanáli môže nahromadiť veľké množstvo plynu, čo predstavuje riziko výbuchu počas liatia.
(2) Odlievanie by sa nemalo vykonávať na miestach s prievanom, kde môže roztavený kov silne oxidovať alebo horieť, čo by mohlo spôsobiť oxidačné inklúzie a iné chyby v odliatku.
(3) Pri získavaní roztaveného kovu z téglika najskôr jemne odstráňte oxidový film alebo vrstvu taviva na povrchu taveniny spodnou časťou naberačky, potom panvu pomaly ponorte do roztaveného kovu, naberajte taveninu širokým hrdlom naberačky a naberačku rovnomerne zdvihnite.
(4) Pri prenášaní naberačky sa vyhnite jej nakláňaniu dlaňou; kráčaj stabilne. Naberačka by sa nemala dvíhať príliš vysoko a kovová hladina vo vnútri musí zostať stabilná a nenarušená.
(5) Tesne pred nalievaním odstráňte z naberačky všetku trosku, aby sa do formy počas odlievania nedostala troska, oxidové filmy a iné nečistoty.
(6) Počas nalievania zabezpečte, aby prietok roztaveného kovu zostal stabilný; nemal by byť prerušovaný alebo smerovaný priamo na dno vtokového kanála. Vtok by mal byť naplnený zhora nadol a povrch kvapaliny musí zostať stabilný. Správne regulujte rýchlosť nalievania. Zvyčajne začnite liať o niečo pomalšie, aby sa tavenina naplnila rovnomerne, potom mierne zvýšte rýchlosť a udržujte relatívne konzistentnú rýchlosť liatia.
(7) Počas procesu odlievania udržujte vzdialenosť medzi výlevkou panvy a vtokom čo najtesnejšiu, nepresahujúcu 50 mm, aby ste zabránili nadmernej oxidácii roztaveného kovu.
(8) V prípade vtokového kanála so zátkou by sa zátka nemala odstraňovať príliš skoro. Po naplnení vtokového kanála roztaveným kovom postupne odstráňte zátku pod uhlom, aby ste zabránili tvorbe vírov v kanáloch formy.
(9) Roztavený kov menej ako 60 mm nad dnom téglika by sa nemal používať na odlievanie.
