Що таке алюмінієвий злиток?

Що таке алюмінієвий злиток?

Алюміній — це сріблясто-білий метал, який посідає третє місце в земній корі після кисню та кремнію. Густина алюмінію відносно невелика, лише 34,61% заліза та 30,33% міді, тому його також називають легким металом. Алюміній — це кольоровий метал, виробництво та споживання якого поступаються у світі лише сталі. Оскільки алюміній легкий, його часто використовують у виробництві наземних, морських та повітряних транспортних засобів, таких як автомобілі, поїзди, метро, ​​кораблі, літаки, ракети та космічні кораблі, щоб зменшити власну вагу та збільшити навантаження. Сировина в нашій повсякденній промисловості називається алюмінієвими злитками. Згідно з національним стандартом (GB/T 1196-2008), їх слід називати «алюмінієві злитки для переплавлення», але всі звикли називати їх «алюмінієві злитки». Його виробляють електролізом з використанням глинозему-кріоліту. Після того, як алюмінієві злитки потрапляють у промислове застосування, існують дві основні категорії: литі алюмінієві сплави та деформовані алюмінієві сплави. Литий алюміній та алюмінієві сплави — це алюмінієві виливки, виготовлені методом лиття; Деформований алюміній та алюмінієві сплави – це оброблені алюмінієві вироби, отримані методом обробки під тиском: пластини, смуги, фольга, трубки, прутки, профілі, дроти та поковки. Згідно з національним стандартом, «переплавлені алюмінієві злитки поділяються на 8 марок за хімічним складом: Al99.90, Al99.85, Al99.70, Al99.60, Al99.50, Al99.00, Al99.7E, Al99.6E» (Примітка: Число після Al позначає вміст алюмінію). Деякі люди називають «А00» алюмінієм, що насправді є алюмінієм із чистотою 99,7%, який на лондонському ринку називають «стандартним алюмінієм». Технічні стандарти нашої країни в 1950-х роках походять з колишнього Радянського Союзу. «А00» – це російська марка в національних стандартах Радянського Союзу. «А» – це російська літера, а не англійська «А» чи «А» китайського фонетичного алфавіту. Якщо це відповідає міжнародним стандартам, то точніше називати це «стандартним алюмінієм». Стандартний алюміній — це алюмінієвий злиток, що містить 99,7% алюмінію, який зареєстрований на Лондонському ринку.

Як виготовляють алюмінієві злитки
У процесі лиття алюмінієвих злитків розплавлений алюміній впорскується у форму, а після того, як його виймають після охолодження в литий сляб, процес впорскування є ключовим кроком для якості продукту. Процес лиття також є фізичним процесом кристалізації рідкого алюмінію в твердий алюміній.
Технологічний процес лиття алюмінієвих злитків приблизно такий: випуск алюмінію - шлакування - підбір - інгредієнти - завантаження в піч - рафінування - лиття - алюмінієві злитки для переплавлення - перевірка готової продукції - перевірка готової продукції - складування; видалення алюмінію - шлакування - підбір - інгредієнти - завантаження в піч - очищення - лиття - злитки сплавів - лиття - злитки сплавів - перевірка готової продукції - складування.

Зазвичай використовувані методи лиття поділяються на безперервне лиття та вертикальне напівбезперервне лиття.

Безперервне лиття

Безперервне лиття можна розділити на лиття в змішаній печі та лиття на зовнішній поверхні. Усі вони використовують машини безперервного лиття. Лиття в змішувальній печі - це процес лиття розплавленого алюмінію в змішувальну піч, який в основному використовується для виробництва алюмінієвих злитків для переплавлення та лиття сплавів. Зовнішнє лиття здійснюється безпосередньо з ковша в ливарну машину, що в основному використовується, коли ливарне обладнання не може задовольнити виробничі вимоги або якість вхідних матеріалів занадто низька для безпосередньої подачі в піч. Оскільки немає зовнішнього джерела тепла, необхідно, щоб ківш мав певну температуру, зазвичай від 690°C до 740°C влітку та від 700°C до 760°C взимку, щоб забезпечити кращий зовнішній вигляд алюмінієвого злитка.

Для лиття в змішувальній печі інгредієнти спочатку потрібно змішати, потім залити в змішувальну піч, рівномірно перемішати, а потім додати флюс для рафінування. Злиток ливарного сплаву необхідно освітлювати більше 30 хвилин, і шлак можна відливати після освітлення. Під час лиття отвір печі змішувальної печі вирівнюється з другою та третьою формами ливарної машини, що може забезпечити певний ступінь рухливості при зміні потоку рідини та зміні форми. Отвір печі та ливарна машина з'єднані жолобом. Краще мати коротший жолоб, це може зменшити окислення алюмінію та уникнути вихору та розбризкування. Якщо ливарна машина зупиняється більше ніж на 48 годин, форму слід попередньо прогріти протягом 4 годин перед повторним запуском. Розплавлений алюміній стікає у форму через жолоб, а оксидна плівка на поверхні розплавленого алюмінію видаляється лопатою, що називається шлакуванням. Після заповнення однієї форми жолоб переміщується до наступної форми, і ливарна машина безперервно просувається. Форма просувається послідовно, і розплавлений алюміній поступово охолоджується. Коли розплавлений алюміній досягає середини ливарної машини, він затвердів у алюмінієві злитки, які принтер маркує номером плавлення. Коли алюмінієвий злиток досягає верхньої частини ливарної машини, він повністю затвердів у алюмінієвий злиток. У цей час форма перевертається, алюмінієвий злиток викидається з форми та падає на автоматичний візок для прийому злитків, який автоматично штабелюється та зв'язується штабелером, перетворюючись на готовий алюмінієвий злиток. Ливарна машина охолоджується розпиленням води, але вода повинна подаватись після того, як ливарна машина буде ввімкнена на один повний оберт. Кожна тонна розплавленого алюмінію споживає близько 8-10 тонн води, і влітку для охолодження поверхні потрібна повітродувка. Злиток є плоскою формою, напрямок затвердіння розплавленого алюмінію - знизу вгору, а середина верхньої частини остаточно затвердіває, залишаючи усадку у формі канавки. Час та умови затвердіння кожної частини алюмінієвого злитка не однакові, тому його хімічний склад також буде різним, але в цілому він відповідає стандарту.

Поширені дефекти алюмінієвих злитків для переплавки:

① Стома. Основна причина полягає в тому, що температура лиття занадто висока, розплавлений алюміній містить більше газу, поверхня алюмінієвого злитка має багато пор (отворів), поверхня темна, а у важких випадках виникають гарячі тріщини.
② Включення шлаку. Основна причина полягає в тому, що шлакування не є чистим, що призводить до включення шлаку на поверхні; друга причина полягає в тому, що температура розплавленого алюмінію занадто низька, що призводить до включення шлаку всередині.
③Пульсації та спалахи. Основна причина полягає в тому, що операція не працює належним чином, алюмінієвий злиток занадто великий або ливарна машина працює нерівномірно.
④ Тріщини. Холодні тріщини в основному виникають через занадто низьку температуру лиття, що робить кристали алюмінієвого злитка нещільними, що призводить до розпушення та навіть тріщин. Термічні тріщини виникають через високу температуру лиття.
⑤ Розшарування компонентів. В основному це спричинено нерівномірним перемішуванням під час лиття сплаву.

Вертикальне напівбезперервне лиття

Вертикальне напівбезперервне лиття в основному використовується для виробництва злитків алюмінієвого дроту, злитків плит та різних деформованих сплавів для обробки профілів. Розплавлений алюміній після дозування заливається в змішувальну піч. Через особливі вимоги до дроту, перед литтям необхідно додати проміжну пластину Al-B для видалення титану та ванадію (злитків дроту) з розплавленого алюмінію; плити необхідно додати сплав Al-Ti--B (Ti5%B1%) для рафінування. Для ретельного очищення поверхні додайте рафінуючий агент 2# до високомагнієвого сплаву, кількість якого становить 5%, рівномірно перемішайте, після 30 хвилин видаліть накип, а потім відливайте. Перед литтям підніміть шасі ливарної машини та видаліть вологу з шасі стисненим повітрям. Потім підніміть опорну пластину в кристалізатор, нанесіть шар мастила на внутрішню стінку кристалізатора, налийте трохи охолоджувальної води у водяну сорочку, встановіть суху та попередньо нагріту розподільну пластину, автоматичну регулювальну заглушку та зливний отвір таким чином, щоб кожен отвір розподільної пластини знаходився в центрі кристалізатора. На початку лиття натисніть рукою на автоматичну регулювальну заглушку, щоб заблокувати сопло, відкрийте отвір печі змішувальної печі та дозвольте рідині з алюмінію стекти в розподільну пластину через жолоб. Коли рідина з алюмінію досягне 2/5 у розподільній пластині, відпустіть автоматичну регулювальну заглушку таким чином, щоб розплавлений алюміній стек у кристалізатор, а розплавлений алюміній охолоджувався на шасі. Коли рідина з алюмінію досягне 30 мм у кристалізаторі, шасі можна опустити, і почне подавати охолоджувальну воду. Автоматична регулювальна заглушка контролює збалансований потік рідини з алюмінію в кристалізатор і підтримує висоту рідини з алюмінію в кристалізаторі незмінною. Накип і оксидну плівку на поверхні розплавленого алюмінію слід вчасно видалити. Коли довжина алюмінієвого злитка становить близько 6 м, заблокуйте отвір печі, зніміть розподільну пластину, припиніть подачу води після повного затвердіння рідини з алюмінію, зніміть водяну сорочку, вийміть литий алюмінієвий злиток за допомогою монорейкового крана та помістіть його на пильний верстат відповідно до необхідного розміру. Відпиляйте його та підготуйте до наступного лиття. Під час лиття температура розплавленого алюмінію в змішувальній печі підтримується на рівні 690-710°C, температура розплавленого алюмінію в розподільній пластині підтримується на рівні 685-690°C, швидкість лиття становить 190-210 мм/хв, а тиск охолоджувальної води становить 0,147-0,196 МПа.

Швидкість лиття пропорційна лінійному злитку квадратного перерізу:
VD=K, де V – швидкість лиття, мм/хв або м/год; D – довжина сторони перерізу злитка, мм або м; K – постійне значення, м2/год, зазвичай 1,2～1,5.

Вертикальне напівбезперервне лиття – це метод послідовної кристалізації. Після того, як розплавлений алюміній потрапляє в ливарний отвір, він починає кристалізуватися на нижній плиті та внутрішній стінці форми. Оскільки умови охолодження в центрі та з боків різні, кристалізація утворює форму низького середнього та високого периферійного шарів. Шасі опускається з постійною швидкістю. Одночасно у верхню частину безперервно впорскується рідкий алюміній, так що між твердим та рідким алюмінієм утворюється напівзатверділа зона. Оскільки рідкий алюміній стискається під час конденсації, а на внутрішній стінці кристалізатора утворюється шар мастила, то під час опускання шасі затверділий алюміній виходить з кристалізатора. У нижній частині кристалізатора є коло отворів для охолоджувальної води, через які охолоджувальна вода може розпилюватися, доки не витече. Поверхня алюмінієвого злитка піддається вторинному охолодженню, доки не буде відлито весь дрітовий злиток.

Послідовна кристалізація може встановити відносно задовільні умови затвердіння, що позитивно впливає на розмір зерна, механічні властивості та електропровідність кристалізації. Немає різниці в механічних властивостях у напрямку висоти порівняльного злитка, сегрегація також невелика, швидкість охолодження вища, і можна отримати дуже дрібну кристалічну структуру.

Поверхня алюмінієвого дротяного злитка повинна бути рівною та гладкою, без шлаку, тріщин, пор тощо, довжина поверхневих тріщин не повинна перевищувати 1,5 мм, глибина шлакових та ребристих зморшок на поверхні не повинна перевищувати 2 мм, а переріз не повинен мати тріщин, пор та шлакових включень. Не повинно бути більше 5 шлакових включень розміром менше 1 мм.

Основні дефекти алюмінієвих дротяних злитків:

① Тріщини. Причина полягає в тому, що температура розплавленого алюмінію занадто висока, швидкість занадто висока, а залишкові напруження збільшені; вміст кремнію в розплавленому алюмінії перевищує 0,8%, і утворюється той самий розплав алюмінію та кремнію, а потім утворюється певна кількість вільного кремнію, що збільшує властивість металу до термічного розтріскування: Або кількості охолоджувальної води недостатньо. Якщо поверхня форми шорстка або мастило не використовується, поверхня та кути злитка також тріскаються.

② Включення шлаку. Включення шлаку на поверхні злитка алюмінієвого дроту спричинені коливаннями розплавленого алюмінію, розривом оксидної плівки на поверхні розплавленого алюмінію та утворенням накипу на поверхні, що потрапляє в бічну частину злитка. Іноді мастило також може вносити певну кількість шлаку. Внутрішнє включення шлаку спричинене низькою температурою розплавленого алюмінію, високою в'язкістю, нездатністю шлаку спливати з часом або частими змінами рівня розплавленого алюмінію під час лиття.

③Холодний відсік. Утворення холодного бар'єру головним чином спричинене надмірними коливаннями рівня розплавленого алюмінію у формі, низькою температурою лиття, надмірно низькою швидкістю лиття або вібрацією та нерівномірним падінням ливарної машини.

④ Продих. Згадані тут пори стосуються дрібних пор діаметром менше 1 мм. Причина цього полягає в тому, що температура лиття занадто висока, а конденсація відбувається занадто швидко, через що газ, що міститься в рідині алюмінію, не може вчасно вийти, і після затвердіння збираються дрібні бульбашки, утворюючи пори в злитці.

⑤ Поверхня шорстка. Оскільки внутрішня стінка кристалізатора не гладка, ефект змащування поганий, і в особливо важких випадках на поверхні кристала утворюються алюмінієві пухлини. Або через занадто велике співвідношення заліза до кремнію, що призводить до явища сегрегації, спричиненого нерівномірним охолодженням.

⑥Витік алюмінію та повторний аналіз. Основною причиною є проблема з експлуатацією, а серйозна проблема також може спричинити утворення вузликів.

Застосування литого алюмінієво-кремнієвого (Al-Si) сплаву
Алюмінієво-кремнієвий (Al-Si) сплав, масова частка Si зазвичай становить 4%~22%. Оскільки сплав Al-Si має чудові ливарні властивості, такі як добра текучість, добра герметичність, мала усадка та низька схильність до нагрівання, після модифікації та термічної обробки він має добрі механічні властивості, фізичні властивості, стійкість до корозії та середні характеристики механічної обробки. Це найуніверсальніший та найрозвиненіший тип литого алюмінієвого сплаву. Ось деякі приклади найчастіше використовуваних:

(1) Сплав ZL101(A) Сплав ZL101 має добру герметичність, стійкість до плинності та термічного розтріскування, помірні механічні властивості, зварювальні характеристики та стійкість до корозії, простий склад, легке лиття та підходить для різних методів лиття. Сплав ZL101 використовується для складних деталей, що витримують помірні навантаження, таких як деталі літаків, прилади, корпуси приладів, деталі двигунів, деталі автомобілів та суден, блоки циліндрів, корпуси насосів, гальмівні барабани та електричні деталі. Крім того, на основі сплаву ZL101 суворо контролюється вміст домішок, і сплав ZL101A з вищими механічними властивостями отримано шляхом удосконалення технології лиття. Він використовується для лиття різних корпусних деталей, корпусів авіаційних насосів, коробок передач автомобілів та мазуту, колінних з'єднань, аксесуарів для літаків та інших несучих деталей.

(2) Сплав ZL102. Сплав ZL102 має найкращу стійкість до термічного розтріскування та добру герметичність, а також добру текучість, не піддається зміцненню термічною обробкою та має низьку міцність на розтяг. Він підходить для лиття великих та тонкостінних складних деталей. Придатний для лиття під тиском. Цей тип сплаву в основному використовується для витримування низьконавантажених тонкостінних виливків складної форми, таких як різні корпуси інструментів, корпуси автомобілів, стоматологічне обладнання, поршні тощо.

(3) Сплав ZL104. Сплав ZL104 має добру герметичність, стійкість до плинності та термічного розтріскування, високу міцність, стійкість до корозії, зварювальні та різальні властивості, але низьку термостійкість, легко утворює невеликі пори, процес лиття є складнішим. Тому його в основному використовують для виготовлення великогабаритних виливків з піщаних металів, які витримують високі навантаження, таких як корпуси трансмісій, блоки циліндрів, клапани головок циліндрів, ремінні колеса, кришки інструментальних ящиків та інші деталі літаків, суден та автомобілів.

(4) Сплав ZL105 Сплав ZL105 має високі механічні властивості, задовільні показники лиття та зварювання, кращі показники різання та термостійкість, ніж сплав ZL104, але низьку пластичність та низьку корозійну стійкість. Він підходить для різних методів лиття. Цей тип сплаву в основному використовується для виробництва літаків, піщаних форм для двигунів та деталей для лиття металевих форм, що витримують великі навантаження, таких як корпуси трансмісій, блоки циліндрів, корпуси гідравлічних насосів та деталі приладів, а також опори підшипників та інші деталі машин.

Застосування литого алюмінієво-цинкового (Al-Zn) сплаву

Для сплавів Al-Zn, завдяки високій розчинності Zn в Al, додавання Zn з масовою часткою понад 10% до Al може значно покращити міцність сплаву. Хоча цей тип сплаву має високу схильність до природного старіння, і високу міцність можна отримати без термічної обробки, недоліками цього типу сплаву є низька корозійна стійкість, висока щільність та легке утворення гарячих тріщин під час лиття. Тому цей тип сплаву в основному використовується для виготовлення литих під тиском деталей корпусів інструментів.

Характеристики та застосування поширених литих алюмінієво-цинкових сплавів такі:

(1) Сплав ZL401. Сплав ZL401 має середні показники ливарності, малу усадкову порожнину та схильність до гарячого розтріскування, добру зварювальну та різальну здатність, високу міцність у литому стані, але низьку пластичність, високу щільність та низьку корозійну стійкість. Сплав ZL401 в основному використовується для різних деталей, виготовлених литтям під тиском, робоча температура не перевищує 200 градусів Цельсія, а структура та форма деталей автомобілів та літаків є складними.

(2) Сплав ZL402. Сплав ZL402 має середні ливарні характеристики, добру текучість, помірну герметичність, стійкість до термічних тріщин, добру ріжучу здатність, високі механічні властивості та ударну в'язкість у литому стані, але високу щільність. Процес плавлення є складним і в основному використовується для сільськогосподарської техніки, верстатів, суднового лиття, радіопристроїв, регуляторів кисню, обертових коліс та поршнів повітряних компресорів.
Застосування литого алюмінієво-магнієвого (Al-Mg) сплаву

Масова частка Mg у сплаві Al-Mg становить 4%~11%. Сплав має низьку щільність, високі механічні властивості, чудову корозійну стійкість, хороші характеристики різання, а також блискучу та красиву поверхню. Однак, через складні процеси плавлення та лиття цього типу сплаву, окрім використання як корозійностійкого сплаву, його також використовують як сплав для декорування. Характеристики та застосування поширених литих сплавів Al-Mg наведені нижче.

(1) Сплав ZL301 Сплав ZL301 має високу міцність, хороше подовження, чудові ріжучі властивості, добру зварюваність, може бути анодований та віброоброблений. Недоліком є ​​те, що він має схильність до мікроскопічного розпушування та його важко лити. Сплав ZL301 використовується для виготовлення деталей з високою корозійною стійкістю, що піддаються високому навантаженню, робочій температурі нижче 150 градусів Цельсія, а також працюють в атмосфері та морській воді, таких як рами, опори, стрижні та аксесуари.

(2) Сплав ZL303. Сплав ZL303 має добру корозійну стійкість, добру зварюваність, добру ріжучу здатність, легке полірування, прийнятні ливарні характеристики, низькі механічні властивості, не піддається зміцненню термічною обробкою та має схильність до утворення отворів від усадки. Він широко використовується для лиття під тиском. Цей тип сплаву в основному використовується для деталей середнього навантаження, що знаходяться під дією корозії, або деталей, що працюють у холодній атмосфері та за робочої температури, що не перевищує 200 градусів Цельсія, таких як деталі морських суден та корпуси машин.

(3) Сплав ZL305. До сплаву ZL305 на основі алюмінієво-магнієвого сплаву додають цинк (Zn) для контролю природного старіння, підвищення міцності та стійкості до корозії під напругою, забезпечення добрих комплексних механічних властивостей, а також зменшення окислення, пористості та дефектів пор сплаву. Цей тип сплаву в основному використовується для деталей, що працюють в атмосфері або морській воді, що працюють при високих навантаженнях та високих температурах нижче 100 градусів Цельсія, а також для деталей, що піддаються корозії, таких як деталі морських суден.
Вступ до знань про алюмінієві злитки
Алюмінієвий злиток для переплавки - 15 кг, 20 кг (≤99,80% Al):
Т-подібний алюмінієвий злиток -- 500 кг, 1000 кг (≤99,80% Al):
Зливки високочистого алюмінію - 10 кг, 15 кг (99,90%～99,999% Al);
Зливок алюмінієвого сплаву - 10 кг, 15 кг (Al--Si, Al--Cu, Al--Mg);
Злиток плити -- 500～1000 кг (для виготовлення плит);
Круглі шпинделі - 30～60 кг (для волочіння дроту).

Більше деталей Посилання:https://www.wanmetal.com/

 

 

 

Джерело: Інтернет
Застереження: Інформація, що міститься в цій статті, надається лише для ознайомлення, а не як пряма рекомендація для прийняття рішень. Якщо ви не маєте наміру порушувати свої законні права, будь ласка, зв’яжіться з нами вчасно.