Seosten sulatus ja valu ovat keskeisiä prosesseja valutuotannossa. Koko sulatus- ja kaatoprosessin tiukka hallinta on tärkeä rooli valuvirheiden, kuten reikien, sulkeumien, väärinkulkujen, halkeamien, huokoisuuden ja kutistumisen estämisessä.
Koska sulalla alumiinilla on voimakas taipumus imeä vetyä, sillä on vahvat hapettavat ominaisuudet ja se liuottaa helposti rautaa, sulatus- ja valuprosessien aikana on noudatettava yksinkertaisia mutta huolellisia varotoimia korkealaatuisten -valujen tuottamiseksi.
1. Alumiiniseosuunien materiaalien jäähdytys ja laadunvalvonta
Korkealaatuisen-sulan alumiinin valmistamiseksi on ensin valittava laadukkaat raaka-aineet. Raaka-aineita on hallinnoitava tieteellisesti ja käsiteltävä asianmukaisesti. muuten seoksen laatu heikkenee vakavasti. Tuotantokäytäntö on osoittanut, että jos raaka-aineita (mukaan lukien metallit ja apuaineet) ei valvota tiukasti, valuerät voidaan romuttaa.
(1) Raaka-aineilla on oltava pätevä kemiallinen koostumus ja rakenne, ja niiden on täytettävä seuraavat erityisvaatimukset:
Tehtaalle tulevien seosharkkojen pääkomponenttien ja epäpuhtauspitoisuuden analysoinnin lisäksi tarkastetaan myös vähän{0}}seosrakenteita ja murtuvia pintoja. Käytäntö on osoittanut, että voimakkaita kutistuvia onteloita, reikiä ja kuplia sisältävän alumiinisulan käyttö vaikeuttaa tiheiden valukappaleiden saamista ja voi jopa johtaa kokonaisen uunin tai valukappaleen romutukseen.
Kun tutkittiin alumiini-piiseoksesta valmistettujen harkkojen vaikutusta alumiiniseoksen huokoisuuteen, havaittiin, että huokoisuutta ei ilmennyt käytettäessä sulasta puhtaasta hiekka-valumuoteista valmistettuja testikappaleita. Heikko-laatuisten ja huonolaatuisten alumiini-piiseoksesta valmistettujen harkkojen lisäämisen jälkeen testikappaleet kuitenkin osoittivat vakavaa huokoisuutta ja karkeita rakeita. Syynä tähän on materiaalin periytyvä vaikutus. Alumiini-piiseosten periytymisvaikutus kasvaa sisällön mukana, ja siitä tulee merkittävä, kun piipitoisuus saavuttaa 7 %. Piipitoisuuden lisäämisen jatkaminen eutektiseen koostumukseen vähentää hieman periytymisvaikutusta. Uunin massan periytymisvaikutuksen aiheuttamien valuvirheiden ratkaisemiseksi on valittava korkealaatuiset metallurgiset alumiiniharkot, välilejeeringit ja muut uunimateriaalit. Erityisstandardit ovat seuraavat:
1) Murtumapinnassa ei saa olla reikiä tai kaasunreikiä
Neulanreikien tulee olla luokkaa kolme, ja paikallisesti (enintään 25 % tarkastetusta alueesta) ei saa ylittää luokkaa kolme. Jos se ylittää luokan kolme, on suoritettava uudelleensulatus neulanreiän tason pienentämiseksi. Uudelleensulatus- ja jalostusmenetelmä on sama kuin yleisessä alumiiniseossulatuksessa. Valulämpötila ei saa ylittää 660 astetta. Alumiiniharkkojen tai metalliseosharkkojen, joissa on suuria alkuperäisiä rakeita, tulee käyttää ensin alhaisempaa muotin lämpötilaa, jotta ne jähmettyvät nopeasti ja jalostavat rakeita.
(2) Lataa materiaalinkäsittely
Ennen käyttöä latausmateriaalit tulee hiekkapuhaltaa pintaruosteen, rasvan ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi. Suhteellisen puhtaan pinnan ja lyhyen säilytysajan omaavat alumiiniseosharkot ja metalliromu eivät välttämättä vaadi hiekkapuhallusta, mutta panoksessa sekoittuneet rautasuodattimet tai upotetut komponentit on poistettava. Kaikki panosmateriaalit tulee esilämmittää ennen uuniin laittamista pintakosteuden poistamiseksi ja sulamisajan lyhentämiseksi yli 3 tunnilla.
(3) Uunin materiaalien hallinta ja varastointi
Uunin materiaalien oikea varastointi ja hallinta ovat tärkeitä metalliseosten laadun varmistamiseksi. Uunin materiaalit tulee varastoida varastoissa, joissa lämpötilavaihtelut ovat vähäiset ja kuivissa olosuhteissa.
2. Upokkaiden ja sulatustyökalujen valmistus
(1) Alumiiniseoksen valussa käytetään tavallisia rautaupokkaita, ja myös valuteräksistä tai hitsatuista teräslevyistä valmistettuja upokkaita voidaan käyttää.
Sekä uudet että pitkään käyttämättömät upokkaat hiekkapuhalletaan ennen käyttöä ja lämmitetään 700-800 asteeseen pitäen tässä lämpötilassa 2-4 tuntia upokkaan sisäseinään tarttuneen kosteuden ja palavien aineiden polttamiseksi. Kun se on jäähtynyt alle 300 asteeseen, puhdista upokkaan sisäseinämä huolellisesti ja levitä pinnoite, kun lämpötila on vähintään 200 astetta.
Upokas tulee esilämmittää tummanpunaiseksi (500-600 astetta) ennen käyttöä ja säilyttää tässä lämpötilassa yli 2 tuntia. Uutta upokasta varten on parasta sulattaa ensin erä samaa laatua olevaa kierrätysmateriaalia ennen varsinaisen materiaalin sulattamista.
(2) Sulatustyökalujen valmistelu
Kellon kansi, murskainkansi, sekoituslusikka, kaatopussi
Ennen käyttöä muotit ja muut laitteet tulee esilämmittää, pinnoittaa suojakerroksella 150–200 asteen lämpötilaan ja kuivata huolellisesti. Kuivauslämpötilan tulee olla 200-400 astetta ja pitoaika yli 2 tuntia. Käytön jälkeen kaikki pintaan tarttuneet oksidit ja fluoridit tulee poistaa kokonaan (hiekkapuhallus on suositeltavaa).
3. Sulamislämpötilan hallinta
Jos sulamislämpötila on liian alhainen, se ei edistä seosaineiden liukenemista ja kaasujen ja inkluusioiden poistamista, mikä lisää taipumusta erotteluun, kylmäsulkeutumiseen ja väärinkäyntiin. Se voi myös johtaa riittämättömään lämpöön nousuputkessa, mikä estää valun asianmukaisen syöttämisen. Joidenkin viitteiden mukaan kaikkien alumiiniseosten sulamislämpötilan tulisi olla vähintään 705 astetta ja sekoittamista tulisi suorittaa. Toisaalta liian korkea sulamislämpötila ei vain hukkaa energiaa, vaan mikä vielä tärkeämpää, johtaa lisääntyneeseen vedyn absorptioon, karkeampiin rakeisiin, voimakkaampaan alumiinin hapettumiseen ja joidenkin seosalkuaineiden suurempaan hävikkiin. Tämän seurauksena lejeeringin mekaaniset ominaisuudet heikkenevät, valu- ja koneistussuorituskyky heikkenevät, lämpökäsittelyn tehokkuus heikkenee ja valukappaleen kaasutiiveys heikkenee.
Tuotantokäytäntö on osoittanut, että seossulan nopea kuumentaminen korkeampaan lämpötilaan ja asianmukainen sekoitus auttaa liuottamaan kaikki seosaineet (erityisesti tulenkestävät metallielementit). Kelluvan kuonan poistamisen jälkeen lämpötilan laskeminen kaatopisteeseen minimoi segregaation, vähentää liuennutta vetyä ja auttaa saamaan tasaisen, tiheän seoksen, jolla on korkeat mekaaniset ominaisuudet. Koska alumiinisulan lämpötilaa on vaikea arvioida paljaalla silmällä, riippumatta siitä, minkä tyyppistä sulatusuunia käytetään, lämpötilaa tulisi valvoa mittauslaitteella. Mittauslaitteet tulee kalibroida ja huoltaa säännöllisesti. Termoelementin holkit tulee puhdistaa säännöllisesti metalliharjalla ja pinnoittaa suojamaalilla tarkkojen lämpötilamittausten ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi.
4. Sulamisajan hallinta
Alumiinisulan hapettumisen, kaasun absorption ja raudan liukenemisen vähentämiseksi alumiinisulan viipymäaika uunissa tulisi minimoida ja sulatus tulee suorittaa nopeasti. Sulamisen alusta kaatamisen loppuun asti kesto ei saa ylittää 4 tuntia hiekkavalussa, 6 tuntia metallimuottivalussa ja 8 tuntia painevalussa.
Sulamisprosessin nopeuttamiseksi lisää ensin keskikokoista-romua, jolla on matalampi sulamispiste ja alumiini-piiväliseoksia, jotta upokkaan pohjalle muodostuu nopeasti sulamisallas. Sitten lisätään suurempia romun palasia ja puhtaita alumiiniharkkoja, jolloin ne voivat vähitellen uppoutua laajenevaan sulatealtaaseen ja sulaa nopeasti. Kun panoksen pääosa on sulanut, lisätään pieni määrä korkeammalla-sulavia välilejeeringejä ja lämpötilaa nostetaan ja sekoitetaan sulamisen nopeuttamiseksi. Lopuksi lämpötilaa alennetaan ja helposti hapettuvia seosaineita puristetaan sisään häviöiden minimoimiseksi.
5. Sulan siirto ja kaataminen
Vaikka kiinteän alumiinioksidin tiheys on suunnilleen yhtä suuri kuin sulan alumiinin tiheys, sen jouduttuaan alumiinisulaan kestää riittävän kauan laskeutua upokkaan pohjalle. Sitä vastoin alumiinin pinnalle hapettumisen jälkeen muodostuneella alumiinioksidikalvolla on alumiinisulan kanssa kosketuksessa oleva tiheä puoli, kun taas ilmalle altistunut puoli on löysä ja sisältää lukuisia halkaisijaltaan 60–100 Å:n huokosia. Tällä kalvolla on suuri pinta-ala ja vahvat adsorptioominaisuudet, minkä ansiosta se imee helposti vesihöyryä ja pyrkii jopa kellumaan. Siksi, koska tämän oksidikalvon ja alumiinisulan välinen tiheysero on pieni, sen sekoittaminen sulatteeseen johtaa erittäin hitaaseen uppoamiseen ja kellumiseen, mikä vaikeuttaa sen poistamista sulatuksesta ja johtaa kaasuhuokosten ja sulkeumien muodostumiseen valukappaleisiin. Näin ollen alumiinisulatteita siirrettäessä on oleellista minimoida sulan metallin sekoittuminen ja vähentää sulan altistumista ilmalle mahdollisimman paljon.
Käytettäessä kallistettavaa upokasta sulan metallin kaatamiseen, jotta vältetään sulan metallin sekoittuminen ilmaan, kauha tulee sijoittaa mahdollisimman lähelle uunin juoksuputkea ja kallistaa niin, että sula metalli virtaa kauhan sivuseinää pitkin, jolloin se ei osu suoraan kauhan pohjaan, mikä voi aiheuttaa levottomuutta tai roiskeita.
Oikean ja järkevän kaatotavan käyttäminen on yksi tärkeimmistä edellytyksistä korkealaatuisten -valujen saamiseksi. Tuotantokäytäntö osoittaa, että seuraavien kohtien huomioiminen on erittäin tehokasta valuvirheiden ehkäisyssä ja vähentämisessä.
(1) Tarkista ennen kaatamista huolellisesti uunin sulamislämpötila, kaatokauhan kapasiteetti ja pinnoitekerroksen kuivuus sen pinnalla sekä onko muut työkalut riittävästi valmisteltu. Metallinen kaatokuppi tulee asettaa hiekkamuottiin 3–5 minuuttia ennen kaatamista. Tällä hetkellä kaatokauhan lämpötila ei saa ylittää 150 astetta. Jos se asetetaan liian aikaisin tai jos lämpötila on liian korkea, kaatokanavaan voi kerääntyä suuri määrä kaasua, mikä aiheuttaa räjähdysvaaran kaatamisen aikana.
(2) Kaatamista ei saa suorittaa paikoissa, joissa on vetoa, jossa sula metalli voi voimakkaasti hapettua tai palaa, mikä voi aiheuttaa hapettumia ja muita vikoja valussa.
(3) Kun otat sulaa metallia upokkaasta, poista ensin varovasti sulatteen pinnalla oleva oksidikalvo tai sulatekerros kauhan pohjalla, upota sitten kauha hitaasti sulaan metalliin, kauhaa sula kauhan leveällä suulla ja nosta kauhaa tasaisesti.
(4) Kun kannat kauhaa, älä kallista sitä kämmenelläsi. kävellä tasaisesti. Kauhana ei saa nostaa liian korkealle, ja sisällä olevan metallitason tulee pysyä vakaana ja häiriöttömänä.
(5) Poista kuona kauhasta juuri ennen kaatamista, jotta kuona, oksidikalvot ja muut epäpuhtaudet eivät pääse muottiin kaatamisen aikana.
(6) Varmista kaatamisen aikana, että sulan metallin virtaus pysyy vakaana; sitä ei saa keskeyttää tai ohjata suoraan kaivon pohjalle. Suutin tulee täyttää ylhäältä alas ja nestepinnan tulee pysyä vakaana. Säädä kaatonopeutta asianmukaisesti. Aloita tyypillisesti kaataminen hieman hitaammin, jotta sulate täyttyy tasaisesti, lisää sitten nopeutta hieman ja säilytä suhteellisen tasainen kaatonopeus.
(7) Pidä kaatoprosessin aikana kauhan nokan ja suuttimen välinen etäisyys mahdollisimman lähellä, enintään 50 mm, jotta vältetään sulan metallin liiallinen hapettuminen.
(8) Jos pistoke on pistoke, tulppaa ei saa poistaa liian aikaisin. Kun suutin on täytetty sulalla metallilla, irrota tulppa vähitellen kulmassa estääksesi pyörteiden muodostumisen muottikanavissa.
(9) Valamiseen ei saa käyttää sulaa metallia, joka on alle 60 mm upokkaan pohjan yläpuolella.
