Производство отливок из алюминиевых литейных сплавов

Алюминий имеет плотность 2,7 г/см³, температуру плавления 659,8

°С, температуру кипения 2 500 °С. Фасонное литье из чистого алюминия за- труднительно из-за его плохих литейных свойств и легкой окисляемости. Алюминиевые литейные сплавы широко используют в машиностроении и моторостроении, в авиационной промышленности при изготовлении всех ти- пов летательных аппаратов. Сплавы на основе алюминия имеют высокую удельную прочность при нормальной температуре, хорошо противостоят коррозии в тяжелых атмосферных условиях, обладают высокими литейны- ми свойствами (линейная усадка 0,8–1,4 %; объемная – 3,0–4,7 %; темпера- тура разливки 720–750 °С).

Классификация алюминиевых сплавов. Для изготовления отливок ис-

пользуют пять групп алюминиевых сплавов (ГОСТ 1583-93): 1) Al–Si; 2) Al–Cu;

3. Al–Mg; 4) Al–Si–Cu; 5) прочие сплавы. Наибольшее применение в про- мышленности получили сплавы 1-й и 4-й групп.

Сплавы системы Al–Si (силумины, содержат от 5 до 13 % Si) широко применяются в авиационной, приборостроительной, машиностроительной, судостроительной промышленности. Двойные алюминиево-кремниевые сплавы имеют невысокую прочность, для ее увеличения вводят магний, на- пример сплав AЛ 9 (6–8 % Si; 0,2–0,4 % Mg). Магний образует с кремнием химическое соединение, упрочняющее сплав в процессе ТО (термообработ- ки). Вредной примесью для силуминов является железо, образуя хрупкие тройные алюминий–железо–кремний фазы, кристаллизующиеся в виде пла- стин, железо существенно снижает пластические свойства сплавов. Для ней- трализации вредного влияния железа в сплав вводят марганец, десятые доли марганца способствуют переводу выделений железистой составляющей в бо-

Л е к ц и я 2 Особенности плавки сплавов черных и цветных металлов

лее благоприятную (компактную) форму, например сплав АЛ 4 (8,0–10,5 % Si; 0,17–0,30 % Mg; 0,2–0,5 % Mn). При литье силуминов в разовые низкотеп- лопроводные формы наблюдается грубое выделение кремния в эвтектике (11,7 % Si), поэтому сплавы системы Al–Si модифицируют натрием (0,01–0,1 % от массы расплава). В присутствии натрия эвтектический кремний выделяет- ся в виде тонкодисперсных пластин, что благоприятно отражается на пласти- ческих свойствах.

Сплавы системы Al–Si–Cu используют для изготовления деталей, об- ладающих твердостью и прочностью, отвечающих требованиям по чистоте поверхности (корпуса различных приборов, автомобильные и тракторные

поршни, детали авиадвигателей – сплав АЛ 7-4).

Плавка алюминиевых сплавов. Сплавы на основе алюминия склонны к газопоглощению и окислению. Особенно энергично в них растворяется

водород, что способствует получению отливок с газовой пористостью и ра- ковинами. Предохраняют алюминиевые сплавы от окисления и поглощения водорода покровными флюсами (смесь хлоридов натрия и калия, например,

45 % NaCl + 55 % KCl. Расход флюса составляет 2 % от массы шихты. Рафи- нирование (очистку) алюминиевых сплавов от взвешенных неметаллических включений и водорода осуществляют продувкой инертными газами (Ar, He)

или активным хлором, а также обработкой хлоридами марганца, цинка, ти- тана. Так, при пропускании газов (расход 0,2–0,8 % от массы металла) через расплав они оказывают флотирующее действие на взвешенные включения; пузырьки рафинирующего газа выносят включения на поверхность расплава.

Так как давление атомарного водорода внутри пузырька рафинирующего газа равно нулю, то растворенный в металле водород диффундирует внутрь пу- зырька и выносится за пределы расплава. Сплавы, содержащие более 6 % Si,

перед заливкой в разовые формы подвергают модифицированию натрием (несколько сотых долей натрия от массы расплава), вследствие чего измель- чаются выделения кремния и повышаются механические свойства сплавов.

Плавку алюминиевых сплавов чаще всего производят в электрических ин- дукционных печах.