Файл: Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов.pdf

150 см/с. Поэтому для алюминиевых сплавов применяют расширяю­ щиеся литниковые системы с соотношением

Для снижения скорости движения сплава в стояке их часто де­ лают зигзагообразными, однако это увеличивает потери теплоты сплавом и снижает заполняемость формы. Для задержания шлака иногда используют фильтровальные сетки.

Площадь сечения стояка для отливок из алюминиевых сплавов определяют по номограмме (рис. 227). По высоте (шкала I) и массе отливки (шкала III) находят точки, которые соединяют прямой линией. Эту линию продолжают до пересечения со шкалой IV. Точку пересечения соединяют прямой с точкой (средняя толщина отливки) на шкале II и эту прямую продолжают до пересечения со шкалой У. Точка на шкале У соответствует сечению стояка для данной отливки.

§ 3. ПЛАВКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И ЗАЛИВКА ФОРМ

Алюминиевые сплавы легко окисляются при расплавлении, рас­ творяют газы и вредные примеси. На поверхности расплавленного сплава образуется прочная окисная пленка, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Сплав может загрязняться окисью алюминия, не растворяющейся в расплавленном алюминии, ее можно удалить только рафинированием. Алюминиевые сплавы интенсивно растворяют газы и главным образом водород, в резуль­ тате в отливках образуется пористость.

Поэтому для плавки алюминиевых сплавов очень важно'е зна­ чение имеют правильный подбор шихтовых материалов и выбор пла­ вильного агрегата.

Алюминиевые сплавы плавят в печах различных конструкций. В цехах мелкосерийного производства (до 30 т литья в месяц) применяют тигельные печи, работающие на мазуте, газе и электри­ честве, или отражательные печи небольшой емкости; в цехах мас­ сового производства — газовые, мазутные или электрические отра­ жательные печи, печи сопротивления и индукционные печи большой емкости (до 5 т).

В связи с тем, что алюминиевые сплавы не рекомендуется пере­ гревать, так как они легко поглощают газы и окисляются, их не пла­ вят в пламенных и дуговых печах.

Т и г е л ь н ы е п е ч и применяют, в основном, в цехах литья под давлением и в кокиль в качестве раздаточных печей, но они не­ производительны и требуют большого расхода топлива. В этих печах устанавливают литые чугунные тигли емкостью 125—300 кг. Для предохранения тигля от растворения во время плавки и от на­ сыщения алюминиевого сплава железом тигли изготовляют из чугуна или футеруют. Тигель после окраски "отжигают при 500— 600° С в течение 3—5 ч. Стойкость чугунных тиглей 60—100 плавок.

3 9 0

Производительность тигельных печей 80—150 кг/ч, продолжи­ тельность плавки в печи с тиглем емкостью 250 кг — 1,5—2,5 ч, расход мазута 11—20% массы шихты. Для стационарных печей кроме чугунных применяют графитовые тигли емкостью 150—300 кг.

и железом (нихрома). Нихром лучших марок выдерживает нагрев до 1150° С в течение 6—8 месяцев.

В печи делают две камеры для загрузки шихты (рис. 228). В ка­ мерах металл прогревается до оплавления нихромовыми нагрева­ тельными стержнями. Жидкий металл из камер стекает в металлосборник, центральную часть печи, где он также подогревается.

Рис. 228. Печь сопротивления для плавки алюминиевых сплавов:

плавок в сутки, угар металла невысокий (1%), расход электроэнер­ гии в печи емкостью 1,5—2 т 550 кВт-ч/т.

И н д у к ц и о н н ы е п е ч и с ж е л е з н ы м с е р д е ч ­ н и к о м для плавки алюминиевых сплавов изготовляют емкостью от 30—60 кг до 6—8 т. В них сплав во время плавки не соприкасается с газами печи. Угар металла составляет 0,5—0,8%, а при переплавке стружки около 5%. Расход электроэнергии 380—450 кВт-ч вместо 530—600 кВт-ч при плавке в печи сопротивления.

Плавка алюминиевых сплавов. В качестве шихтовых материалов для приготовления алюминиевых сплавов применяют первичные ме­ таллы, первичные сплавы, лигатуры, а также отходы собственного производства (литники, прибыли, брак).

Для примера ниже описана плавка сплава АЛ2. В шихту этого сплава входят силумин в чушках, алюминий первичных сплавов, лигатуры алюминий — кремний с содержанием 12—15% Si; до 35—50% отходов собственного производства; до 15% чушек пере­ плава из стружки собственного производства. Шихта должна быть чистой, сухой, без загрязнения маслом, мазутом, землей и др. Ших­

товые материалы перед присадкой в расплавленный металл подо­ гревают до 100—150° С.

Плавку сплава АЛ2 рекомендуется вести на чушках готового силумина, а при отсутствии его — с применением лигатуры алюми­ ний — кремний. Тщательно просушенный и прокаленный тигель перед загрузкой шихты нагревают до 600—700° С. Затем в него за­ гружают отходы собственного производства, после расплавления которых загружают чушки паспортного силумина или алюминия (при плавке на лигатуре). Затем вводят лигатуру алюминий — крем­ ний и сплав тщательно перемешивают. Температуру доводят до 680—700° С и рафинируют сплав сухими хлористыми солями.

Р а ф и н и р о в а н и е х л о р и с т ы м и с о л я м и. К рафи­ нирующим солям, легко разлагающимся при нагреве, относятся соли: ZnCl2, МпС12, С.2С16, А1С13 и др. Рафинирующее действие солей основано на их реакции с алюминием

ЗМеС13 + 2А1 = 2А1С13 + ЗМе,

в результате которой выделяется газообразный хлористый алю­ миний, а восстановленный цинк или марганец переходит в ра­ сплав.

Перед рафинированием соли необходимо тщательно подготовить, так как они имеют повышенную гигроскопичность, особенно хло­ ристый цинк. Хлористый цинк необходимо переплавить при 380— 400° С и размолоть, а хлористый марганец просушить при этой же температуре в течение 4—6 ч.

Соли следует хранить в термостате или сушильном шкафу при 120—150° С. При рафинировании 0,1—0,2% соли (от массы шихты) вводят расплав с помощью колокольчика. Рафинирование сплава считают законченным после окончания бурления. Для устранения сильного бурления и окисления соль можно вводить в два приема. После рафинирования сплав выдерживают в течение 5—8 мин, так как в этот период всплывают оставшиеся в расплаве пузырьки газов и окисных плен.

Гексахлорэтан С2С10, применяемый в качестве рафинирующей соли, имеет преимущества по сравнению с хлористым цинком и мар­ ганцем: он негигроскопичен, при взаимодействии с расплавленным алюминием обладает большой газотворной способностью:

ЗС2С16 + 2А1 ЗС2С14 + 2А1С13.

Газообразный тетрахлорэтилен С2С14 выделяется в виде крупных, быстровсплывающих пузырьков, что затрудняет диффузию в него водорода из расплава и снижает эффект рафинирования по сравне­ нию с хлором. Поэтому вводят в сплав 0,5—1,0% гексахлорэтана от массы шихты в несколько приемов. Температура рафинирования

730—750° С.

Р а ф и н и р о в а н и е ф л ю с а м и . Флюсы, покрывающие ванну сплава, защищают его от воздействия атмосферы печи, способ­ ствуют очищению сплава от окисных включений и дегазируют его.

3 9 2

В качестве флюсов применяют хлористый натрий и калий в соотно­ шении 1: 1. Они образуют легкоплавкую эвтектику.

Покровные флюсы в количестве 2—3% массы шихты засыпают на поверхность чушек сразу после загрузки их в печь. По мере испа­ рения флюса его периодически добавляют. Покровно-рафиннрую- щне флюсы в количестве 0,5—1,0% массы шихты засыпают на поверх­ ность расплава. Затем на его поверхность насыпают фтористый натрий для сгущения флюса, флюс снимают и сплав разливают.

В а к у у м и р о в а н и е с п л а в о в : Сущность этого способа заключается в том, что с понижением давления растворимость водо­ рода в сплаве уменьшается. Водород в сплаве, находящийся в иони­ зированном или атомарном состоянии, переходит в молекулярное со­ стояние; образуются пузырьки, которые всплывают на поверхность.

Сплав перед заливкой вакуумируют в специальной камере, в ко­ торой вакуум-насосом поддерживается разрежение 1—10 мм рт. ст. Время вакуумирования 10—15 мин в зависимости от загрязненности сплава.

Наиболее совершенным способом получения качественных спла­ вов является плавка и заливка под вакуумом. Уменьшение давле­ ния над зеркалом сплава в процессе плавки понижает температуру испарения примесей, обладающих высоким давлением паров, в ре­ зультате чего происходит очистка от них алюминиевых сплавов.

При заливке в вакууме сплав не окисляется, что позволяет производить заливку с разрывом струи для создания лучших условий последовательно-направленной кристаллизации отливок.’ Вакуумную плавку проводят в специально оборудованных индукционных печах.

Дегазацию алюминиевых сплавов осуществляют обработкой ультразвуком. При прохождении ультразвуковых волн в расплаве возникают упругие колебания частиц. Вследствие инерции скорость возвратно-поступательного движения отдельных частиц будет раз­ личной, что приведет к временному разрыву сплошности и образо­ ванию микрополостей с глубоким вакуумом. В эти полости устрем­ ляются растворенные в сплаве газы, где они образуют пузырьки. При обратном движении частиц происходит сжатие газа, но молеку­ лярный водород в раствор не переходит'. При последующих разрывах сплошности расплава пузырьки увеличиваются до критического раз­ мера, всплывают и удаляются в атмосферу.

Модифицирование. Модифицирование является необходимой технологической операцией для сплавов с высоким (более 6%) содер­ жанием кремния, если они кристаллизуются в составе двойной эвтек­ тики а + Si. Грубые, пластинчатой формы частицы кремния ухуд-. шают механические свойства сплавов, особенно удлинение.

Для модифицирования применяют натрий, который вводят в сплав из смесей солей. При содержании 0,09—0,1% Na в сплаве кремний кристаллизуется в виде мелких округленных частиц, что способствует повышению механических свойств.

В табл. 61 приведены модификаторы для алюминиевокремниевых сплавов.

393