Топљење и изливање легура су кључни процеси у производњи ливења. Строга контрола читавог процеса топљења и изливања игра важну улогу у спречавању дефеката ливења као што су рупице, инклузије, погрешна кретања, пукотине, порозност и скупљање.
Пошто растопљени алуминијум има јаку тенденцију да апсорбује водоник, јака оксидациона својства и лако раствара гвожђе, морају се предузети једноставне, али пажљиве мере предострожности током процеса топљења и ливења да би се произвели високо{0}}квалитетни одливци.
1. Хлађење материјала пећи од легуре алуминијума и контрола квалитета
Да бисте произвели високо{0}}квалитетни истопљени алуминијум, прво треба изабрати квалификоване сировине. Сировине морају бити научно управљане и правилно третиране; у супротном, квалитет легуре ће бити озбиљно погођен. Производна пракса је показала да ако се сировине (укључујући металне и помоћне материјале) не контролишу стриктно, серије одливака могу бити уклоњене.
(1) Сировине морају имати квалификован хемијски састав и структуру, са посебним захтевима:
Поред анализе главних компоненти и садржаја нечистоћа ингота легуре који улазе у фабрику, врше се и инспекције за ниско{0}}структуре и површине лома. Пракса је доказала да коришћење алуминијумске талине која садржи велике шупљине скупљања, рупице и мехуриће отежава добијање густих одливака и чак може да доведе до распада целе пећи или серије одливака.
Приликом проучавања утицаја ингота од легуре алуминијума{0}}силицијума на порозност легуре алуминијума, установљено је да се порозност не појављује када се користе тест блокови направљени од ливених калупа од растопљеног чистог песка-. Међутим, након додавања ингота од легуре силикона ниског{3}}квалитета и испод стандарда алуминијума-, блокови за тестирање су показали велику порозност и крупна зрна. Разлог за то је ефекат наслеђивања материјала. За легуре алуминијума{7}}силицијума, ефекат наслеђивања се повећава са садржајем, постајући значајан када садржај силицијума достигне 7%. Наставак повећања садржаја силицијума до еутектичког састава благо смањује ефекат наслеђивања. Да би се отклонили дефекти ливења узроковани наследним ефектом ложишта, неопходно је одабрати алуминијумске инготе високог металуршког квалитета, средње легуре и друге материјале за пећ. Специфични стандарди су следећи:
1) Површина лома не би требало да има рупице или рупе за гас
Рупе треба да буду унутар трећег степена, а локално (не више од 25% прегледане површине) не би требало да буду веће од три. Ако прелази степен три, мора се извршити претапање како би се смањио ниво рупице. Метода поновног топљења и рафинирања је иста као код општег топљења легуре алуминијума. Температура ливења не би требало да прелази 660 степени. За инготе алуминијума или инготе од легуре са великим оригиналним зрнима, прво треба користити нижу температуру калупа како би се брзо очврснули и рафинисала зрна.
(2) Руковање материјалом пуњења
Пре употребе, материјале за пуњење треба пјескарити како би се уклонила површинска рђа, масноћа и други загађивачи. Инготи од легуре алуминијума и метални отпад са релативно чистом површином и кратким временом складиштења можда неће захтевати пескарење, али сви филтери од гвожђа или уграђене компоненте помешане у пуњењу морају бити уклоњене. Све материјале за пуњење треба претходно загрејати пре стављања у пећ да би се уклонила површинска влага и смањило време топљења за више од 3 сата.
(3) Управљање и складиштење материјала за пећи
Правилно складиштење и управљање материјалима за пећи су важни за осигурање квалитета легура. Материјали за пећ треба да се чувају у складиштима са малим температурним варијацијама и сувим условима.
2. Припрема лонаца и алата за топљење
(1) За ливење легуре алуминијума користе се обични гвоздени лончићи, а могу се користити и лонци од ливеног челика или заварених челичних плоча.
И нове и старе лонце које нису коришћене дуже време треба пре употребе пескарити и загрејати на 700–800 степени, одржавајући ову температуру 2–4 сата како би се сагорела влага и запаљиве материје које су приањале за унутрашњи зид лончића. Када се охлади на испод 300 степени, пажљиво очистите унутрашњи зид лончића и нанесите премаз када температура није нижа од 200 степени.
Лончић треба претходно загрејати до тамноцрвене боје (500–600 степени) пре употребе и држати на овој температури дуже од 2 сата. За нови лончић, најбоље је прво истопити серију рециклираног материјала истог степена пре топљења стварног материјала.
(2) Припрема алата за топљење
Поклопац звона, поклопац за разбијање, кашика за мешање, врећа за сипање
Пре употребе калупе и другу опрему треба претходно загрејати, премазати заштитним слојем на температури од 150-200 степени и добро осушити. Температура сушења треба да буде 200-400 степени, са временом задржавања дуже од 2 сата. Након употребе, све оксиде и флуориде који су приањали на површину треба потпуно уклонити (препоручује се пескарење).
3. Контрола температуре топљења
Ако је температура топљења прениска, то не доприноси растварању легирајућих елемената и уклањању гасова и инклузија, повећавајући склоност ка сегрегацији, хладном затварању и погрешном раду. То такође може довести до недовољне топлоте у успону, спречавајући правилно пуњење одливака. Према неким референцама, температура топљења свих легура алуминијума треба да достигне најмање 705 степени и да се врши мешање. С друге стране, превисока температура топљења не само да троши енергију, већ, што је још важније, доводи до повећане апсорпције водоника, крупнијих зрна, теже оксидације алуминијума и већег губитка неких легирајућих елемената. Сходно томе, механичка својства легуре се погоршавају, перформансе ливења и обраде се погоршавају, ефикасност топлотне обраде је смањена, а гасо{5}}непропусност одливака се смањује.
Производна пракса је показала да брзо загревање растопљене легуре на вишу температуру и правилно мешање помаже у растварању свих легирајућих елемената (посебно ватросталних металних елемената). Након уклањања плутајуће шљаке, снижавање температуре до тачке изливања минимизира сегрегацију, смањује растворени водоник и помаже да се добије уједначена, густа легура са високим механичким својствима. Пошто је температуру растопљеног алуминијума тешко проценити голим оком, без обзира на то који тип пећи за топљење се користи, температуру треба контролисати мерним инструментом. Мерне инструменте треба редовно калибрисати и одржавати. Навлаке термоелемената треба периодично чистити металном четком и премазати заштитном бојом како би се обезбедила прецизна мерења температуре и дуг век трајања.
4. Контрола времена топљења
Да би се смањила оксидација растопљеног алуминијума, апсорпција гаса и растварање гвожђа, време боравка растопљеног алуминијума у пећи треба да се минимизира, а топљење треба да се врши брзо. Од почетка топљења до завршетка изливања, трајање не би требало да прелази 4 сата за ливење у песак, 6 сати за ливење у калупе и 8 сати за ливење под притиском.
Да би се убрзао процес топљења, прво треба додати отпад средње величине са нижом тачком топљења и алуминијум-средње легуре силицијума, тако да се на дну лончића брзо формира талина. Затим се додају већи комади отпада и инготи од чистог алуминијума, омогућавајући им да се постепено уроне у проширени базен за растопљење и брзо топе. Након што се главни део пуњења отопи, додаје се мала количина интермедијарних легура са већим{4}}топљењем, а температура се подиже и меша да би се убрзало топљење. Коначно, температура се снижава и лако оксидирани легирајући елементи се утискују како би се губици свели на минимум.
5. Пренос и изливање талине
Иако је густина чврстог алуминијума приближно једнака густини растопљеног алуминијума, када уђе у растоп алуминијума, потребно је довољно дуго да се слегне на дно лончића. Насупрот томе, филм глинице формиран на површини алуминијума након оксидације има густу страну у контакту са талином алуминијума, док је страна изложена ваздуху лабава и садржи бројне поре пречника 60–100 А. Овај филм има велику површину и јака својства адсорпције, што га чини лако адсорбујући водену пару и чак има тенденцију да лебди. Због тога, пошто је разлика у густини између овог оксидног филма и растопљеног алуминијума мала, његово мешање у растоп доводи до веома спорог потонућа и плутања, што отежава уклањање из растопа и доводи до стварања гасних пора и инклузија у одливцима. Сходно томе, приликом преношења растопљеног алуминијума, неопходно је да се минимизира мешање растопљеног метала и да се што је више могуће смањи излагање растопа ваздуху.
Када користите нагибни лончић за изливање растопљеног метала, како би се избегло мешање растопљеног метала са ваздухом, кутлачу треба поставити што ближе изливу пећи и нагнути је тако да растопљени метал тече дуж бочног зида лонца, спречавајући га да директно удари у дно лонца, што би могло изазвати мешање или прскање.
Коришћење исправног и разумног метода изливања је један од важних услова за добијање одливака високог{0}}квалитета. Производна пракса показује да је обраћање пажње на следеће тачке веома ефикасно у спречавању и смањењу недостатака ливења.
(1) Пре изливања, пажљиво проверите температуру топљења пећи, капацитет лонца за изливање и сувоћу слоја премаза на његовој површини, као и да ли су други алати адекватно припремљени. Металну чашу за изливање треба ставити на пешчани калуп 3-5 минута пре сипања. У овом тренутку, температура кутлаче за преливање не би требало да пређе 150 степени. Ако се постави прерано или ако је температура превисока, велика количина гаса може да се акумулира у каналу за изливање, што представља опасност од експлозије током изливања.
(2) Изливање не треба вршити на местима са промајем, где растопљени метал може снажно оксидирати или сагорети, што може изазвати оксидационе инклузије и друге недостатке у ливењу.
(3) Приликом добијања растопљеног метала из лончића, најпре нежно уклоните оксидни филм или слој флукса на површини растопа са дном лонца, затим полако уроните лонац у растопљени метал, захватите топљену широким отвором лонца и лагано подигните лонац.
(4) Када носите кутлачу, избегавајте да је нагињете дланом; ходати постојано. Кутак не би требало да се подиже превисоко, а ниво метала унутра мора остати стабилан и неометан.
(5) Непосредно пре сипања, уклоните сву шљаку из кутлаче како бисте спречили уношење шљаке, оксидних филмова и других нечистоћа у калуп током сипања.
(6) Током сипања, обезбедите да проток растопљеног метала остане стабилан; не треба га прекидати или усмеравати директно на дно спруда. Спруд треба напунити од врха до дна, а површина течности мора остати стабилна. Контролишите брзину сипања на одговарајући начин. Типично, почните да сипате нешто спорије да бисте омогућили да се растопина равномерно напуни, а затим мало повећајте брзину и одржавајте релативно конзистентну брзину сипања.
(7) Током процеса сипања, држите растојање између излива лонца и сливника што је могуће ближе, не веће од 50 мм, како бисте избегли прекомерну оксидацију растопљеног метала.
(8) За извод са чепом, чеп не треба уклонити прерано. Након што се спруд напуни растопљеним металом, постепено уклањајте чеп под углом како бисте спречили стварање вртлога у каналима калупа.
(9) За ливење не треба користити растопљени метал испод 60 мм изнад дна лончића.
