Характеристика двойных алюминиевых лигатур

Лигатура	Содержание легирующего компонента, %	Температура, С
		Плавление лигатуры	Расплава при введении легирующей добавки
Al-Cu	45-50	585	750
Al-Mn	10	800	850-900
Al-Ni	10	710	850-900
Al-Ti	3-4	680-720	1200-1300
Al-Mg	9-11	560-640	700-750
Al-Si	12-15	640	850-900

Лигатуры можно приготовлять в любой плавильной печи. Тугоплавкие лигатуры (Ti, Be, Zr, Cr) плавят в графитовых тиглях.

При приготовлении всех лигатур сначала плавят алюминий, а затем небольшими порциями вводят легирующую добавку при определённой температуре (см. табл. 5).

Плавку ведут под покровным флюсом. Расплав перемешивают для более быстрого усвоения легирующих добавок, после чего рафинируют.

Расчёт шихты при плавке алюминиевых сплавов производится аналитическим методом подбора или на ЭВМ с учётом угара элементов (табл. 5).

Расчёт шихты ведут на 100 кг жидкого металла по среднему содержанию каждого компонента, входящего в сплав.

Содержание любого элемента в шихте определяется по формуле:

А_ш = А_ж100/(100 – B),

где А_ш – расчётное содержание элемента в шихте, %; А_ж – содержание элемента в жидком металле, %; В – угар элемента в жидком металле, %.

Таблица 5

Угар элементов (в %) при плавке алюминиевых сплавов

Элемент	Ванные печи		Тигельные печи
	Плотная Шихта	Некомпактная шихта	Плотная шихта	Некомпактная шихта
Al	2-3	3-5	0,8-1,0	2-3
Si	2-5	5-10	1-1,5	2-3
Cu	1-1,2	1-1,5	0,5-1,0	1-1,2
Mg	3-5	5-10	2-3	3-5
Ni	1-1,2	1-1,5	0,5-1,0	1-1,2
Mn	2-5	5-10	1-1,5	2-3
Ti	2-5	5-10	1-1,5	2-5
Zr	3-5	5-10	1-2	2-5
Be	2-7	10-20	2-3	5-10
Zn	2-3	5-10	1-2	2-5

Пример

Рассчитать шихту для получения 100 кг сплава следующего химсостава, %: 1,5 Mg, 4,4 Cu, 0,6 Mn и 93,5 Al.

В наличие имеются следующие шихтовые материалы:

• алюминий первичный чушковый марки А6;

• двойная лигатура Al-Mg марки АМ-10, содержащая 10% Mg и 90% Al;

• двойная лигатура Al-Cu марки АМ-50, содержащая 50% Cu и 50% Al;

• тройная лигатура Al-Cu=Mn марки АМ Мц 40-10, содержащая 40% Cu, 10% Mn и 50% Al.

В процессе плавки угорают 1,5% Al, 2% Cu, 1,5% Mn и 4% Mg.

Определяем состав металлической завалки:

А_Mg = 1,5100/(100 – 4) = 1,562 кг

А_Cu = 4,4100/(100 – 2) = 4,490 кг

А_Mn = 0,6100/(100 – 1,5) = 0,609 кг

А_Al = 93,5100/(100 – 1,5) = 94,924 кг

Определяем необходимое количество лигатур. Количество тройной лигатуры рассчитываем по марганцу:

M_Al-Cu-Mn = 0,609100:10 = 6,09 кг

С лигатурой вносится марганца 0,609 кг, меди A_Cu = 6,094,0:10 = 2,436 кг. С этой же лигатурой вносится 3,045 кг алюминия [6,09 – (0,609 + 2,436) = 3,045 кг].

Количество двойной лигатуры Al–Cu рассчитываем по меди:

M_Al-Cu = (4,490 – 2,436)100:50 = 4,108 кг

С лигатурой вносится 2,054 кг меди и 2,054 кг алюминия.

Количество двойной лигатуры Al–Mg рассчитываем по магнию:

M_Al-Mg = 1,562100:10 = 15,620 кг

С лигатурой вносится 1,562 кг магния и 14,058 кг алюминия (15,620 – 1,562 = 14,058 кг).

Находим общее количество каждого компонента вносимого лигатурами: 4,490 кг меди, 0,609 кг марганца, 1,562 кг магния, 19,157 кг алюминия.

Определяем количество алюминия , которое необходимо ввести в чистом виде:

94,924 – 19,057 = 75,867 кг

Таким образом, для получения 100 кг жидкого металла указанного состава необходимо 6,090 кг лигатуры Al-Cu-Mn, 4,108 кг лигатуры Al–Cu, 15,627 кг лигатуры Al–Mg и 75,867 кг чистого алюминия. Общая масса перечисленных компонентов 101,685 кг.

Разность (1,685 кг) массы шихты и массы жидкого металла представляет собой безвозвратные потери – окисление компонентов шихты в процессе плавки.

Загрузка шихтовых материалов обычно производится в следующей последовательности: чушковый алюминий, крупногабаритный лом, переплав, лигатуры. Цинк вводят перед магнием. Материалы, вводимые в жидкий расплав, необходимо подогреть до температуры 150-200 С во избежание выброса металла. Медь вводят в расплав при температуре 740–750 С. Материалы, имеющие малую плотность, вводят в колокольчике.

Исходя из того, что поглощение газов интенсифицируется с увеличением температуры, плавку алюминиевых сплавов рекомендуется вести форсированно и при оптимальных температурах (табл. 6).

Расплав защищают от взаимодействия с атмосферой покровным флюсом.

Таблица 6