Выплавка и разливка алюминиевых лигатур

Плавка и разливка лигатуры алюминий — бериллий, содержащей 5% бериллия.

 

Исходные материалы: 95% алюминия чушкового, 5% бериллия металлического, флюс: 60% хлористого бария, 40% хлористого калия.
Лигатуру приготовляют при высокой температуре (1100—1200° С). Поэтому, чтобы предотвратить окисление бериллия и алюминия, применяют покровный флюс, состоящий из смеси солей хлористого бария и хлористого калия. Соли перед использованием должны быть тщательно перемешаны и сплавлены. Полученный кусковой флюс должен быть растолчен в порошок.
Лигатуру рекомендуется приготовлять в высокочастотных электрических печах, обеспечивающих небольшое содержание в ней газов, при этом угар бериллия небольшой.
При отсутствии высокочастотных печей плавка может быть произведена в газовых или нефтяных горнах (в графитовых тиглях).
Процесс плавки осуществляется следующим образом. Вначале загружают чушки алюминия в количестве 2/3 веса шихты, затем после их расплавления поверхность металла посыпают флюсом, при этом температуру металла повышают до 1100—1200°С.
По достижении указанной температуры можно вводить небольшими порциями размельченный (размер кусков 10—20 мм) металлический бериллий. После введения первой порции бериллия поверхность металла снова посыпают флюсом и производят замешивание в ванну металла кусков бериллия, всплывающих на ее поверхность. Замешивание производят графитовой мешалкой, чтобы избежать насыщения сплава железом, которое при высокой температуре легко в нем растворяется.
После полного растворения бериллия добавляют остальную часть алюминия, сплав перемешивают и снимают шлак.
Готовую лигатуру разливают в мелкие изложницы, подогретые предварительно до 150—200° С.
Каждая плавка подвергается анализу на содержание бериллия в лигатуре.
 
Плавка и разливка лигатуры алюминий — титан, содержащей 5% Ti.
 
При расчете шихты следует исходить из следующих соотношений в вес. ч.: 100 алюминия, 15 окиси титана, 15 криолита.
Окись титана и криолит отдельно друг от друга просушивают для удаления влаги, после чего тщательно перемешивают перелопачиванием и просеиванием через сито. Полученная порошкообразная смесь должна быть совершенно однородной и не содержать комков или каких-нибудь посторонних включений. Плавку производят при температурах свыше 1000° С. Поэтому наиболее удобными для этой цели являются газовый, нефтяной или коксовый горны, обеспечивающие нужную температуру. Наличие хорошей вытяжки необходимо из-за большого количества вредных газов, выделяющихся в процессе плавки. алюминий загружают в хорошо обожженный графитовый тигель. После расплавления алюминия поверхность последнего покрывают сухим криолитом и перегревают до 1000—1200° С. Затем берут пробу для определения температуры перегрева металла.
Графитовой или угольной мешалкой (чтобы избежать насыщения лигатуры железом) отводят слой криолита и на обнаженную поверхность металла забрасывают небольшое количество смеси окиси титана с криолитом. Если при этом вспыхивает желтое пламя и начинается термитная реакция, сопровождающаяся ярким светом и выделением густого белого дыма, то это говорит о достижении металлом температуры, при которой можно вводить все количество шихты в ванну.
При отсутствии или слабом проявлении этих признаков металл подогревают и проба повторяется.
По достижении алюминием необходимой температуры горн выключают, на поверхность алюминия насыпают мелкими порциями окись титана с криолитом^, при этом производят энергичное помешивание сверху вниз заранее прогретой графитовой или угольной мешалкой.
После введения шихты металл покрывают толстым слоем шлака, состоящего в основном из смеси окиси алюминия, которая образовалась при взаимодействии алюминия с окисью титана и непрореагировавшей окисью.
После окончания ввода смеси в расплав включают на 10—15 мин горн для того, чтобы выделились образовавшиеся газы. Тигель извлекают из печи, быстро и энергично перемешивают расплав при помощи железной мешалки, чтобы поднять осевшие на дно кристаллы, богатые титаном, и сразу же разливают лигатуру по изложницам, придерживая шлак ложкой или скребком. Чтобы избежать ликвации титана, лигатура разливается в тонкие чушки (толщиной не более 30 мм). Необходимо ускорить разливку лигатуры, так как она очень быстро остывает, причем кристаллы, богатые титаном, образуют кашеобразный осадок на тигле, а в изложницы попадает почти чистый алюминий. Хорошо приготовленная лигатура даже при очень высокой температуре является густотекучей и с трудом заполняет формы. Цвет жидкого металла должен быть желтым или оранжевым, что соответствует его высокой температуре.
Если лигатура очень жидкотекуча и Цвет ее имеет оттенки ртути, свойственные жидкому алюминию при низкой температуре, то это говорит о ведении процесса при слишком низкой температуре и о низком содержании титана в сплаве.
Поверхность затвердевших чушек лигатуры не должна иметь усадочных раковин, а должна быть выпуклой и иметь радужные цвета побежалости. Излом лигатуры должен быть крупнозернистым с блестками чешуйчатых кристаллов химического соединенияалюминия с титаном.
Появление выпотевания легкоплавкой фазы на поверхности чушек в виде наростов указывает на недостаточный подогрев изложниц перед литьем.
 
Плавка и разливка лигатуры алюминий — кремний, содержащей 12—15% Si.
 
В качестве шихтовых материалов применяют алюминий А6, А5 и А0 и А (ГОСТ 11069—64) и кристаллический кремний Кр0 и Kpl(ГОСТ 2169—69).
Все шихтовые материалы перед загрузкой в печь нагревают до температуры 100—150° С.
После расплавленияалюминия ванну подогревают до температуры 850— 900° С и в несколько приемов вводят кристаллический кремний в виде размельченных кусков размером не более 20—40 мм в поперечнике. Чтобы предотвратить обволакивание кусков кремния пленкой окиси алюминия, рекомендуется предварительно завернуть их в алюминиевую фольгу или смочить раствором хлористого цинка и затем подсушить. кремний растворяют отдельными небольшими порциями, тщательно перемешивают и после растворения последней порции сплав рафинируют и разливают по изложницам. Лигатуру разливаюткороткой, широкой струей, не допуская перерыва и разбрызгивания металла. лигатура алюминий — кремний хрупка и легко дробится.
После выбивки из изложниц лигатуру собирают в отдельный ящик и используют только после получения химического анализа.