Az ötvözetek olvasztása és öntése kulcsfontosságú folyamatok az öntvénygyártásban. A teljes olvasztási és öntési folyamat szigorú ellenőrzése fontos szerepet játszik az öntési hibák, például lyukak, zárványok, hibás futás, repedések, porozitás és zsugorodás megelőzésében.
Mivel az olvadt alumínium erősen hajlamos a hidrogén felszívódására, erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik, és könnyen oldja a vasat, egyszerű, mégis gondos óvintézkedéseket kell tenni az olvasztási és öntési folyamatok során, hogy jó minőségű{0}}öntvényeket készítsünk.
1. Alumíniumötvözet kemenceanyagok hűtése és minőségellenőrzés
A jó minőségű-olvadt alumínium előállításához először a minősített nyersanyagokat kell kiválasztani. A nyersanyagokat tudományosan kell kezelni és megfelelően kezelni; ellenkező esetben az ötvözet minősége súlyosan romlik. A gyártási gyakorlat azt mutatja, hogy ha a nyersanyagokat (beleértve a fémeket és a segédanyagokat is) nem ellenőrzik szigorúan, az öntvények tételei selejtezhetők.
(1) A nyersanyagoknak minősített vegyi összetételű és szerkezetűnek kell lenniük, az alábbiak szerint:
A gyárba kerülő ötvözött tuskók fő összetevőinek és szennyezőanyag-tartalmának elemzése mellett ellenőrzéseket végeznek az alacsony-ötvözetű szerkezetek és a törésfelületek tekintetében is. A gyakorlat bebizonyította, hogy erős zsugorodási üregeket, lyukakat és buborékokat tartalmazó alumíniumolvadék használata megnehezíti a sűrű öntvények előállítását, és akár egy teljes kemence vagy öntvénysorozat selejtét is eredményezheti.
Az alumínium{0}}szilíciumötvözet tömböknek az alumíniumötvözet porozitására gyakorolt hatásának vizsgálatakor azt találták, hogy olvadt, tiszta homok{1}}öntvényformákból készült teszttömbök használatakor nem jelentkezett porozitás. Alacsony-minőségű és nem szabványos alumínium-szilíciumötvözet bugák hozzáadása után azonban a teszttömbök erős porozitást és durva szemcséket mutattak. Ennek oka az anyag öröklődő hatása. Az alumínium-szilíciumötvözetek esetében az öröklődési hatás a tartalommal nő, és akkor válik jelentőssé, ha a szilíciumtartalom eléri a 7%-ot. A szilíciumtartalom további növelése az eutektikus összetételig kissé csökkenti az öröklődési hatást. A kemencealapanyag öröklődési hatásából adódó öntési hibák megoldásához kiváló kohászati minőségű alumíniumöntvények, köztes ötvözetek és egyéb kemenceanyagok kiválasztása szükséges. A konkrét szabványok a következők:
1) A törésfelületen nem lehetnek lyukak vagy gázlyukak
A tűlyukak a harmadik fokozaton belül lehetnek, és helyileg (az ellenőrzött terület legfeljebb 25%-a) nem haladhatják meg a harmadik fokozatot. Ha meghaladja a 3. fokozatot, újraolvasztást kell végezni a lyukszint csökkentése érdekében. Az újraolvasztási és finomítási módszer ugyanaz, mint az általános alumíniumötvözet olvasztásnál. Az öntési hőmérséklet nem haladhatja meg a 660 fokot. A nagy eredeti szemcsékkel rendelkező alumínium vagy ötvözött tuskó esetén először alacsonyabb formázási hőmérsékletet kell alkalmazni, hogy gyorsan megszilárduljanak és finomítsák a szemcséket.
(2) Charge Material Handling
Használat előtt a töltet anyagokat homokfúvással kell eltávolítani a felületi rozsda, zsír és egyéb szennyeződések eltávolítására. A viszonylag tiszta felületű, rövid tárolási idejű alumíniumötvözet tömbök és fémhulladékok homokfúvást nem igényelnek, de a töltetbe kevert vasszűrőket vagy beágyazott alkatrészeket el kell távolítani. Minden töltőanyagot elő kell melegíteni, mielőtt a kemencébe helyeznénk, hogy eltávolítsuk a felületi nedvességet, és több mint 3 órával csökkentsük az olvadási időt.
(3) A kemenceanyagok kezelése és tárolása
A kemenceanyagok megfelelő tárolása és kezelése fontos az ötvözetek minőségének biztosításához. A kemence anyagokat olyan raktárakban kell tárolni, ahol kis hőmérséklet-ingadozás és száraz körülmények vannak.
2. Tégelyek és olvasztószerszámok készítése
(1) Alumíniumötvözet öntéséhez közönséges vastégelyeket használnak, valamint öntött acélból vagy hegesztett acéllemezekből készült tégelyek is használhatók.
Mind az új, mind a régen nem használt tégelyeket használat előtt homokfúvással kell megfújni, és 700-800 fokra melegíteni, ezen a hőmérsékleten 2-4 órán át tartani, hogy a nedvesség és a tégely belső falára tapadt éghető anyagok elégessenek. Amikor 300 fok alá hűlt, óvatosan tisztítsa meg a tégely belső falát, és vigye fel a bevonatot, amikor a hőmérséklet nem alacsonyabb, mint 200 fok.
A tégelyt használat előtt sötétvörösre (500-600 fok) kell előmelegíteni, és ezen a hőmérsékleten kell tartani több mint 2 órán keresztül. Új olvasztótégely esetén a legjobb, ha először megolvaszt egy adag azonos minőségű újrahasznosított anyagot, mielőtt megolvasztaná a tényleges anyagot.
(2) Olvasztószerszámok előkészítése
Csengőfedél, összetörő fedél, keverőkanál, kiöntőzsák
Használat előtt a formákat és egyéb berendezéseket elő kell melegíteni, 150-200 fokos hőmérsékletre védőréteggel kell bevonni, és alaposan meg kell szárítani. A szárítási hőmérséklet 200-400 fok legyen, 2 óránál hosszabb tartási idővel. Használat után a felületre tapadt oxidokat és fluoridokat teljesen el kell távolítani (homokfúvás javasolt).
3. Az olvadási hőmérséklet szabályozása
Ha az olvadási hőmérséklet túl alacsony, az nem kedvez az ötvözőelemek feloldódásának és a gázok és zárványok eltávolításának, ami növeli a szegregációra, hidegzárásra és hibás futásra való hajlamot. Ez is elégtelen hőt eredményezhet a felszállóban, ami megakadályozza az öntvény megfelelő betáplálását. Egyes hivatkozások szerint minden alumíniumötvözet olvadási hőmérsékletének legalább 705 fokot kell elérnie, és keverést kell végezni. Másrészt a túl magas olvadási hőmérséklet nemcsak energiát pazarol, hanem, ami még fontosabb, fokozott hidrogénabszorpcióhoz, durvább szemcsékhez, súlyosabb alumíniumoxidációhoz és egyes ötvözőelemek nagyobb veszteségéhez vezet. Ennek következtében romlanak az ötvözet mechanikai tulajdonságai, romlik az öntési és megmunkálási teljesítmény, csökken a hőkezelés hatékonysága, és csökken az öntvény gáztömörsége.
A gyártási gyakorlat bebizonyította, hogy az ötvözetolvadék gyors melegítése magasabb hőmérsékletre és a megfelelő keverés elősegíti az összes ötvözőelem (különösen a tűzálló fémelemek) feloldását. A lebegő salak eltávolítása után a hőmérséklet folyáspontig történő csökkentése minimálisra csökkenti a szegregációt, csökkenti az oldott hidrogént, és elősegíti az egyenletes, sűrű, magas mechanikai tulajdonságokkal rendelkező ötvözet előállítását. Mivel az alumíniumolvadék hőmérsékletét szabad szemmel nehéz megítélni, függetlenül attól, hogy milyen típusú olvasztókemencét használunk, a hőmérsékletet mérőműszerrel kell ellenőrizni. A mérőműszereket rendszeresen kalibrálni és karbantartani kell. A pontos hőmérsékletmérés és a hosszú élettartam érdekében a hőelem hüvelyeket rendszeresen fémkefével meg kell tisztítani, és védőfestékkel kell bevonni.
4. Az olvadási idő szabályozása
Az alumíniumolvadék oxidációjának, a gázabszorpciónak és a vas oldódásának csökkentése érdekében az alumíniumolvadék kemencében való tartózkodási idejét minimálisra kell csökkenteni, és az olvasztást gyorsan kell végrehajtani. Az olvasztás kezdetétől az öntés befejezéséig az időtartam nem haladhatja meg a 4 órát homoköntésnél, a 6 órát fémöntésnél és a 8 órát a nyomásos öntésnél.
Az olvasztási folyamat felgyorsítása érdekében először közepes méretű,{0}}alacsonyabb olvadáspontú hulladékot és alumínium-szilícium köztes ötvözeteket kell hozzáadni, hogy gyorsan olvadékmedence alakuljon ki a tégely alján. Ezután nagyobb törmelékdarabokat és tiszta alumínium rúdokat adnak hozzá, lehetővé téve, hogy fokozatosan elmerüljenek a táguló olvadékmedencében, és gyorsan megolvadjanak. Miután a töltet fő része megolvadt, kis mennyiségű magasabb olvadáspontú köztes ötvözetet adnak hozzá, és a hőmérsékletet emelik és keverik az olvadás felgyorsítása érdekében. Végül a hőmérsékletet csökkentik, és könnyen oxidálódó ötvözőelemeket préselnek be a veszteségek minimalizálása érdekében.
5. Az olvadék átvitele és öntése
Bár a szilárd timföld sűrűsége megközelítőleg megegyezik az olvadt alumínium sűrűségével, az alumíniumolvadékba kerülve kellően hosszú időbe telik, amíg leüleped a tégely alján. Ezzel szemben az alumínium felületén oxidáció után kialakult alumínium-oxid filmnek az alumíniumolvadékkal érintkező sűrű oldala van, míg a levegőnek kitett oldal laza és számos 60-100 Å átmérőjű pórust tartalmaz. Ez a fólia nagy felülettel és erős adszorpciós tulajdonságokkal rendelkezik, ami miatt könnyen felszívja a vízgőzt, sőt hajlamos lebegni. Ezért, mivel az oxidfilm és az alumíniumolvadék közötti sűrűségkülönbség kicsi, az olvadékba keverve nagyon lassú süllyedéshez és lebegéshez vezet, ami megnehezíti az olvadékból való eltávolítását, és gázpórusok és zárványok képződéséhez vezet az öntvényekben. Következésképpen az alumíniumolvadékok átvitelekor elengedhetetlen az olvadt fém keveredésének minimalizálása, és az olvadék levegővel való érintkezésének lehetőség szerinti csökkentése.
Amikor dönthető tégelyt használunk az olvadt fém öntésére, az olvadt fém levegővel való keveredésének elkerülése érdekében az üstöt a lehető legközelebb kell elhelyezni a kemence kifolyójához, és megdönteni úgy, hogy az olvadt fém az üst oldalfala mentén folyjon, megakadályozva, hogy közvetlenül az üst aljához csapódjon, ami felkavarást vagy kifröccsenést okozhat.
A helyes és ésszerű öntési módszer alkalmazása az egyik fontos feltétele a jó minőségű-öntvények készítésének. A gyártási gyakorlat azt mutatja, hogy az alábbi pontokra való odafigyelés nagyon hatékony az öntési hibák megelőzésében és csökkentésében.
(1) Öntés előtt gondosan ellenőrizze a kemence olvadékhőmérsékletét, a kiöntő üst kapacitását, a felületén lévő bevonóréteg szárazságát, valamint azt, hogy az egyéb eszközök megfelelően előkészítve vannak-e. A fém kiöntőpoharat a kiöntés előtt 3-5 perccel a homokformára kell helyezni. Ekkor a kiöntő üst hőmérséklete nem haladhatja meg a 150 fokot. Túl korai elhelyezés vagy túl magas hőmérséklet esetén nagy mennyiségű gáz halmozódhat fel az öntőcsatornában, ami robbanásveszélyt jelent az öntés során.
(2) Az öntést nem szabad huzatos helyeken végezni, ahol az olvadt fém erősen oxidálódhat vagy megéghet, ami oxidációs zárványokat és egyéb hibákat okozhat az öntvényben.
(3) Amikor olvadt fémet nyer ki a tégelyből, először óvatosan távolítsa el az olvadék felületéről az oxidfilmet vagy fluxusréteget az üst aljával, majd lassan merítse az üstöt az olvadt fémbe, az olvadékot a merőkanál széles szájával kanalazzuk, és az üstöt egyenletesen emeljük fel.
(4) A merőkanál hordozásakor ne döntse meg tenyerével; járjon kitartóan. Az üstöt nem szabad túl magasra emelni, és a benne lévő fémszintnek stabilnak és zavartalannak kell maradnia.
(5) Közvetlenül kiöntés előtt távolítson el minden salakot az üstből, nehogy salak, oxidfilmek és egyéb szennyeződések kerüljenek a formába öntés közben.
(6) Öntés közben ügyeljen arra, hogy az olvadt fém áramlása stabil maradjon; nem szabad megszakítani vagy közvetlenül a csap aljára irányítani. A kifolyót felülről lefelé kell feltölteni, és a folyadékfelületnek egyenletesnek kell maradnia. Az öntési sebességet megfelelően szabályozza. Általában valamivel lassabban kezdje az öntést, hogy az olvadék egyenletesen teljen meg, majd kissé növelje a sebességet, és tartsa fenn a viszonylag egyenletes öntési sebességet.
(7) Az öntési folyamat során tartsa a lehető legközelebb, de legfeljebb 50 mm-t az üstök és a csonk közötti távolság, hogy elkerülje az olvadt fém túlzott oxidációját.
(8) Dugós csap esetén a dugót nem szabad túl korán eltávolítani. Miután a csonk megtelt fémolvadékkal, fokozatosan távolítsa el a dugót ferdén, hogy megakadályozza az örvényképződést a formacsatornákban.
(9) A tégely alja felett 60 mm-nél kisebb olvadt fémet nem szabad öntéshez használni.
