книги из ГПНТБ / Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов

Химический анализ сплавов, приготовленных по раз­ работанной технологии, показал, что конечное содержа­ ние легирующих компонентов в них соответствует рас­ четным значениям. Анализ проб лигатуры алюминий — марганец, взятых из различных зон слитка (верх, сере­ дина, низ), отлитого в стандартную изложницу, показал что колебания в нем концентрации легирующего компо­ нента исчисляются сотыми долями процента (7,46; 7,45; 7,5% соответственно).

ты в этой печи происходит при наведении электрическо­ го тока. Таким образом, магнитный поток в печи без сер­ дечника проходит в большей или меньшей степени по шихте и, следовательно, работа такой печи зависит от магнитных свойств, размеров и формы кусков шихты, соотношения диаметра тигля и индуктора и т. д.

Главные конструктивные элементы тигельной печи — установка для получения тока требуемой частоты и на­ пряжения (электрическая часть), индуктор и тигель. Электрическая часть печи, состоящая из мотор-генера­ тора (для малых печей — ламповый генератор), регули­ рующих, предохранительных, сигнальных и измеритель­ ных приспособлений, наиболее сложна, потому при обра­ щении с ней требуется осторожность. В плавильное по­ мещение вводятся лишь шины, подводящие ток к индук­ тору, а также вспомогательные приборы и приспособле­ ния. Индукторы тигельных печей представляют собой многовитковую водоохлаждаемую катушку из медной трубки. В печах повышенной частоты используют равностенную круглую или профилированную трубку, а в пе­ чах промышленной частоты (50 гц)— неравностенную трубку специального профиля. Ток к печи подводится по гибким водоохлаждаемым кабелям. Мощность печи регу­ лируют, изменяя напряжение генератора. Температуру металла в печах измеряют термопарой при кратковремен­ ном ее погружении. В целях безопасности работы печи снабжены сигнализаторами контроля состояния тигля и изоляции индуктора.

Управление печью осуществляется со щита управле-

113

ния, снабженного контрольно-измерительной аппарату­ рой и пультом для наклона печи. Установки печей могут иметь варианты: на каждую печь по одному комплекту электрооборудования; на две печи один комплект и др. Второй вариант целесообразно использовать при раз­ ливке небольшими порциями и длительной разливке.

Применяемые для печей без железного сердечника тигли изготовляют методом литья из чугуна или набивкой из огнеупорных масс .в разъемных формах либо непос­ редственно внутри спирали индуктора по разъемным или расплавляемым моделям. Недостаток печей с чугунным тиглем заключается в опасности насыщения сплава желе­ зом. Для набивных тиглей модель обычно делается свар­ ной и после просушки выплавляется во время промывной плавки.

В настоящее время получили широкое распростране­ ние набивные тигли из высокоглиноземистой и полукис­ лой набивных масс. Практика эксплуатации таких тиг­ лей показала, что более химически стойкой по отноше­ нию к алюминию является набивная масса с большим со­ держанием глинозема (высокоглшноземистая). Необхо­ димо отметить также, что стойкость набивных тиглей за­ висит не только от состава огнеупорной футеровки, но и от соблюдения технологии их набивки (качество шабло­ на, плотность набивки, режим сушки и прокалки). После каждой плавки тигли необходимо осматривать и очи­ щать.

ты, питающиеся от сети 50 гц непосредственно или через специальные понижающие трансформаторы; 2) установ­ ки повышенной частоты (500—ООО гц), питающиеся от электромагнитных преобразователей частоты; 3) высо­ кочастотные установки, питающиеся от ламповых гене­ раторов. Рабочая частота индукционных тигельных пе­ чей зависит от емкости тигля: чем меньше емкость печи, тем выше ее рабочая частота, крупные печи, как прави­ ло, работают на частоте 50 гц.

В последнее время все большую популярность для плавки алюминиевых сплавов завоевывают индукцион­ ные тигельные печи промышленной частоты. Конструк­ ция таких .печей состоит из каркаса круглой или прямо­ угольной формы, индуктора, токо- и водоподводящих

114

Вид б

Рис. 40. Индукционная тигельная печь ИАТ-6М1 (М2):

115

устройств, магнитопроводов, разделенных на пакеты и равномерно распределенных по окружности индуктора и опрокидывающего механизма. На рис. 40 показан общий вид индукционной тигельной печи (ИАТ), а в табл. 40 приведены технические данные печей этого типа.

'Бессердечниковые индукционные печи промышлен­ ной частоты являются наиболее прогрессивными и эконо­ мичными по сравнению с печами с железным сердечни­ ком и превосходят их по скорости нагрева, универсаль­

н о

ности использования и возможности ведения прерывного процесса.

Характерная особенность работы этих печей по срав­

ется по мере уменьшения частоты тока/Удельного^элект-

быстрее, но вследствие возникновения оксиальных и ра­ диальных сил в слое металла, в котором плотность тока

ческие режимы приготовления сплавов АЛ9 и АЛ4, ме­ тод отстоя в печи и миксере, а также опробованы мето­ ды рафинирования1 . Приготовление сплава в печи ИАТ-2,5 осуществляли по следующей схеме: плавка с использованием переходной жидкой ванны массой 500 кг,

сплава отбирали технологические пробы на содержание неметаллических включений (газообразных и твердых) и отливали детали в металлические формы; детали про­ ходили пневмоконтроль на герметичность и выбороч­ ный технологический контроль. Содержание газа опре­ деляли методом Дарделла-Гудченко, окисные включечения — по технологической пробе В. И. Добаткина.

Были исследованы три режима нагрева. Зависимость продолжительности нагрева от электрического режима и результаты контроля деталей на герметичность приве­ дены в табл. 41.

Из приведенных даных следует, что при нагреве по •первому режиму, сопровождающемуся сильным бурле­ нием расплава, брак деталей по течи и шлаку был на­ ибольшим. При нагреве по второму режиму бурление меньше, брак несколько снизился. При нагреве по треть­ ему режиму бурление расплава практически отсутствует и брак по течи и шлаковым включениям резко снизился;

* Работа проведена М. Б. Альтманом и Т. И. Смирновой.

117

740°С производили по первому режиму. Выстаивание в

показал, что пробы, взятые из верхнего слоя и донного

зом, выстаивание сплава в миксере в течение 3 ч приво­ дит к осаждению окислов на дно ванны, а некоторое количество их задерживается в поверхностном слое. При таком методе улучшения качества сплава первую и

118

119

последнюю порции сплава по 100 кг использовать не следует.

С целью улучшения качества сплава были опробова­ ны также различные режимы плавки и методы рафини­ рования, приведенные в табл. 42.

Наибольший эффект был получен при рафинирова­ нии жидким флюсом в печи с использованием индукци­ онного перемешивания. В результате были предложены следующие параметры рафинирования сплава в печи HAT жидким флюсом:

3)флюс наносить на поверхность жидкой ванны при 730°С (за время рафинирования температура сплава повышается на 20—30°С);

4)время замешивания 5 мин на 5—4-й ступенях напряжения;

Брак деталей по герметичности при различных режимах плавки в печах ИАТ

120

прерывную работу заливочных участков и конвейеров без дополнительных раздаточных печей-миксеров она не может. При отборе металла малыми порциями работа плавильной печи по режиму миксера длится 3—6 ч, что приводит к снижению производительности, вызывает необходимость периодически прерывать заливку на вре­ мя подогрева оставшегося металла, а также связана с

конвейерах раздаточные электрические печи типа САН

выдержку в раздаточных печах обычно используют для проведения комбинированного рафинирования (фильт­ рация при переливе и адсорбционное рафинирование в раздаточной печи). На рис. 41 показана схема такой обработки расплава, в результате которой при пригото­ влении сплава ВАЛ5 было исключено образование по­ ристости и повышена (за счет отфнльтрования окисной плены) технологическая пластичность (см. рис. 32). Представляется, что устранение основного недостатка плавки в индукционных печах загрязнения сплава неметаллическими включениями возможно при организа­ ции плавки алюминиевых сплавов по схеме дуплекспроцесса: плавка в индукционной печи, перелив с филь­ трацией и последующим рафинированием и модифици­ рованием в раздаточной печи. Такая схема процесса не только обеспечит высокое качество расплава, но и поз­ волит максимально использовать высокую производи­ тельность индукционных печей.

4.АВТОМАТИЧЕСКАЯ РАЗЛИВКА

ИДОЗИРОВКА РАСПЛАВА

Внастоящее время даже в таких высокопроизводи­ тельных агрегатах, как машины для литья под давлени­ ем и механизированные кокильные станки, наиболее

121

В настоящее время известно много различных устройств для механизации процесса заливки металла в форму: механические, пневматические и электромаг­ нитные. Так, из стационарных отражательных печей металл разливают по трубам по принципу сифона. В этом случае конец трубы, подводящей металл к форме •или изложнице, располагается ниже уровня металла в печи. В других случаях металл по трубам течет под дей­ ствием вакуума или газового давления. Такая разливка облегчает труд и уменьшает загрязнение металлов твердыми и газообразными неметаллическими включе­ ниями.

Раздаточные электропечи с дозирующим устройством (рис. 42) применяются при серийном и массовом про­ изводстве литья в кокиль и под давлением. Дозирова­ ние можно вести механическим, пневматическим или электромагнитным вытеснением жидкого металла, свободным течением металла (со стопорным устройст­ вом) и др.

Принцип действия дозирующих устройств раздаточ­ ных печей CAT может быть основан на механическом и пневматическом вытеснении. При механическом вытес­ нении жидкий металл из тигля печи к месту разливки подается по обогреваемому желобу, положение которого можно изменять. Дозирующее устройство представляет собой колонну, по которой движется каретка с закреп­ ленным на ней вытеснителем. Вытеснитель, погружаясь в тигель, вытесняет порцию металла, величина которой зависит от числа оборотов ходового винта каретки. Чис­ ло оборотов задают вариатором и конечным выключа­ телем. Схема механического вытеснения предусматрива­ ет автоматический и полуавтоматический режимы рабо­ ты дозатора.

122