Плавка алюминиевых сплавов

Когда говорят про плавку алюминия, часто думают, что главное — расплавить да разлить. А на деле там каждый этап — это десятки нюансов, от которых потом ломятся отливки или идет брак по пористости. Вот, к примеру, с какими сплавами работаем — АК7ч, АК5М, АМг6. Каждый со своим характером.

Подготовка шихты — с чего начинается брак

Если шихту не подготовить — всё, можно сливать металл в утиль. У нас в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? до мелочей отработали: сначала сортируем лом по маркам, потом дробим, потом сушим. Особенно важно — никакой влаги, иначе водород в расплаве гарантирован.

Однажды привезли партию лома АК7ч — вроде бы чистый, а при плавке пошла пена. Оказалось, в пачке попался кусок от старого радиатора с припоем. Теперь каждый пакет вскрываем и проверяем магнитом — мелочь, а экономит тонны металла.

Еще момент — легирующие. Кремний вводим в виде силумина, медь — кусками М1. Важно не бросать всё в кучу, а греть постепенно, иначе состав ?поплывет?. Особенно капризный магний — если перегреть, выгорит половина.

Тигельные печи и перегрев — тихая катастрофа

У нас в цеху стоят индукционные тигельные печи на 500 кг и 1 тонну. Многие гонят температуру до 800°C — мол, быстрее расплавится. А потом удивляются, почему в АМг6 прочность падает на 15%. Я всегда держу 720-750°C для большинства сплавов, кроме литейных — там свои режимы.

Заметил, что в новых печах футеровка активно впитывает влагу после простоя. Если не прокалить — первые две плавки будут с газом. Поэтому теперь после выходных всегда делаем холостую плавку алюминиевого лома без ответственности.

Кстати, про плавка алюминиевых сплавов — самый частый косяк новичков: не контролируют скорость нагрева. Резкий скачок температуры выше 700°C — и в структуре появляются крупные интерметаллиды. Их потом не устранить даже модифицированием.

Раскисление и газовка — где теряется качество

Раньше использовали хлористые соли для раскисления, но сейчас перешли на азотно-аргоновую продувку. Дешевле и нет шлаковых включений. Правда, пришлось научиться точно дозировать газ — если переборщить, выносит легирующие из расплава.

Проверяем газонасыщенность пробой на излом — если кристаллы крупные и темные, значит, водород есть. Для ответственных отливок используем вакуумную дегазацию, но это уже для спецсплавов типа АВ87.

Запомнился случай с партией для авиационных кронштейнов — вроде всё по технологии, а при механических испытаниях трещины пошли. Оказалось, в аргоне была повышенная влажность. Теперь на каждом баллоне ставим адсорберы.

Легирование и модифицирование — искусство дозировки

С марганцем всегда проблемы — если вводить чистый, усваивается только 40-50%. Перешли на АМц-сплавы, где он уже в связанном состоянии. Для титановых добавок используем соли TiO2, но только в индукционных печах — в газовых не успевает растворяться.

Особенно сложно с бериллием — даже 0.01% резко снижает окисляемость, но если чуть переложить, сплав становится хрупким. Мы обычно вводим его через лигатуру АЛ-9, так стабильнее.

Кстати, в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? как раз разработали методику легирования медью для электротехнических сплавов — там важна точность до 0.1%, иначе проводимость падает.

Разливка и кристаллизация — момент истины

Здесь главное — скорость охлаждения. Для фасонных отливок используем кокиль с подогревом до 200-250°C. Если холоднее — трещины, если горячее — крупнозернистость. Особенно критично для сплавов типа АК7ч — там усадка почти 6%.

Однажды делали плиты 500х500 мм из АМг6 — в центре всегда появлялись раковины. Решили проблему установкой холодильников-экранчиков по периметру изложницы. Теперь такой брак не повторяется.

При работе с плавка алюминиевых сплавов для проката важно сохранять перегрев 10-15°C выше ликвидуса — иначе в слитках получается неоднородная структура. Но это уже для наших композитных медно-алюминиевых заготовок, где требования особые.

Брак и как его избежать

Самый частый дефект — усадочные раковины. Особенно в углах отливок. Боролись долго — теперь ставим прибыли с экзотермическими смесями. Важно не переборщить с толщиной изоляции — иначе обратный эффект.

Еще одна головная боль — окисные плены. Появились после перехода на газовые печи. Решили установкой вращающихся электродов — турбулентность в ванне уменьшилась, качество поверхности улучшилось.

Кстати, многие забывают про естественное старение сплавов после плавки. Например, АК5М нужно выдержать 5-6 часов перед механической обработкой, иначе твердость ?поплывет?. Мы это обнаружили, когда партия штампов пошла в брак — оказалось, торопились с обработкой.

Перспективы и наболевшее

Сейчас пробуем внедрить лазерный контроль температуры в реальном времени — дорого, но точность составов улучшилась на 15%. Особенно для ответственных сплавов типа АВ87 или титано-медных композитов.

Из наболевшего — катастрофически не хватает нормальных шихтовиков. Молодые специалисты не видят разницы между АК7 и АМг6, а это принципиально разные режимы плавки.

В целом, плавка алюминиевых сплавов — это не про формулы, а про опыт. Можно сто раз прочитать ГОСТ, но без понимания, как ведет себя расплав при изменении влажности воздуха, всё равно получишь брак. Мы в ООО ?Сучжоу Ляньсинь? даже завели журнал атмосферных условий — оказалось, при низком давлении газонасыщенность всегда выше. Мелочи, а решают всё.