30. Шихтовые материалы для производства сплавов, подготовка шихтовых материалов.

Для приготовления литейных алюминиевых сплавов используют первичные (технически чистые) металлы, лигатуры, предварительно приготовленные чушко­вые сплавы, возврат (оборотные сплавы собственного производства). Некоторые элементы вводят в состав алюминиевых сплавов с хлористыми, фтористыми и дру­гими солями.

Чистые металлы: 1) алюминий чушковый (ТУ 70—74) А99, А97, А95, А8; 2) железо (ГОСТ 380—71) УОЗ, У05, У708; 3) бериллий; кадмий (ГОСТ 1467—77) КдО, Кд1, Кд2; 5) кремний (ГОСТ 2169—69) КрО, Kpl, Кр2; 6) магний чушковый (ГОСТ 804—72) всех марок; 7) марганец (ГОСТ 6008—75) МрОО, МрО; 8) медь электролитическая (ГОСТ 859—79) МО, Ml, M2, МЗ; 9) никель электролитиче­ский (ГОСТ 849—70) HI, H2; 10) хром (ГОСТ 5905—79) всех марок; 11) титан (ГОСТ 17746—79) ТГ100, ТГ110; 12) церий; 13) цинк электролитический (ГОСТ 3640—79) Ц0, Ц1, Ц2.

Лигатуры приготовляют в графитовых тиглях: расплавляют алюминий и нагревают, а перед введением в рас­плавленный алюминий кремний, марганец, хром и железо измельчают на куски диаметром 15—20 мм, титан, никель, медь разрезают на пластины размером 100Х X100 мм. Церий и магний вводят в виде чушек. Вторые компоненты вводят в рас­плав подогретыми до 200—300 °С небольшими порциями, перемешивая расплав графитовыми или титановыми мешалками. По расплавлении всей шихты переме­шивают расплав, снимают шлак и, снизив температуру, разливают в подогретые до 150—250 °С изложницы, заполняя их не более чем на 30 мм.

При получении лигатуры Al—Zr в алюминий при 850—900 °С замешивают порциями смесь солей, состоящую из 50 % криолита и 50 % фторцирконата калия (на 100 г по массе алюминия 20 г фторцирконата калия и 20 г криолита). Порцию смеси замешивают в расплав в течение 5—6 мин, после чего температуру расплава поднимают до 900—950 °С, снимают флюс и шлак и расплав разливают в подо­гретые до 150—250 °С изложницы.

Лигатуру Al—Be ввиду токсичности бериллия следует получать готовую с металлургических заводов. В случае приготовления необходимо соблюдать специальные правила по технике безопасности. В алюминий вводят небольшими порциями раздробленный на куски диаметром 15—20 мм бериллий и тщательно размешивают. Плавку ведут под флюсом составов, % (по массе): 1) хлористый барий 65 и фтористый барий 35; 2) хлористый барий 90 и хлористый калий 10.

Плавильная печь должна быть установлена в укрытии под вытяжкой; за­грузочное отверстие печи снабжено рукавами из асбестовой ткани. Вентиляцион­ная система должна обеспечивать двухступенчатую очистку удаляемого воздуха: на первой ступени — через решетчатые фильтры, фильтры из стеклоткани, алю­миниевой промасленной стружки, мраморной крошки; на второй ступени — через фильтры из аналитической ткани Петрякова. Скорость движения воздуха 1 м/с.

Для выравнивания состава рекомендуется повторно переплавлять лигатуры. Лигатуру А1—Ti перед заливкой рекомендуется рафинировать.

Готовые сплавы: силумин (ГОСТ 1521—77) СИЛ00, СИЛО, СИЛ1, СИЛ2; вторичные сплавы (ГОСТ 1521—77) АК5М2 (АЛЗВ), АК9 (АЛ4В), (АЛ7В), АК7 (АЛ9В), АК5М7 (АЛ10В), АК7М2 (АЛ14В), АК4М4 (АЛ15В), АЛ1В (АЛ 16В), АЛ208 (АЛ178), АЛ218 (АЛ18В), АК21М2, 5Н2.5.

Вторичные сплавы, приготовленные из литейных отходов, отходов кузнечно-штамповочных и механических цехов машиностроительных заводов (стружка, обрезки, высечки, опилки и т. д.), поставляют в чушках. По содержанию основ­ных компонентов в ряде случаев (АЛЗВ, АЛ4В, АЛ7В, АЛ9В) они близки к ана­логичным первичным сплавам (АЛЗ, АЛ4, АЛ7, АЛ9), приготовляемым из чуш ковых металлов, однако Содержат больше металлических примесей. Кроме того, эти сплавы могут содержать больше окислов и газов, чем сплавы, приготовленные из чушковых металлов.

Предварительные сплавы: АЛ9, ВАЛЮ, АЛ20, АЛ21, АЛ25, АЛ26, АЛЗО, АЛЗЗ. Сплавы указанных марок рекомендуется готовить для получения макси­мальных механических свойств и равномерного состава.

Возврат: 1) бракованные отливки, крупные прибыли, литники и др. (кроме брака по химическому составу) можно добавлять в шихту в неограниченном коли­честве, кроме сплавов АЛ23, АЛ23-1, АЛ27, АЛ27-1, содержание крупных от­ходов ограничивают 60 %; в бракованных деталях запрессованные детали (втулки, шпильки и др.) из других сплавов должны быть удалены; 2) переплав мелких отходов и сплавов (в виде чушек) с химическим составом, отвечающим составу сплавов, можно добавлять в шихту до 30 %; перед плавкой все шихто­вые материалы должны быть очищены^от загрязнений, коррозионной пленки, влаги, масла, земли и т. д.

Флюсы: их разделяют на покровные, рафинирующие и модифицирующие. В состав флюсов входят соли: хлористый натрий (NaCl), ГОСТ 4233—77; хлори­стый калий (КС1), ГОСТ 4234—77; криолит (Na₃AlF„), ГОСТ 10561—73; фтори­стый кальций (CaF₂), фтористый натрий (NaF), ГОСТ 4463—76; карналлит (MgCl₂.KCl), ГОСТ 16109—70; фтористый калий (KF), ГОСТ 4464—75; фтор-цирконат калия (K2ZrF₆), а также красный фосфор.

Покровный флюс состава, % (по массе): хлористого натрия 37, хлористого калия 50, криолита 6,6, фтористого кальция 6,4 может применяться для всех алюминиевых литейных сплавов, кроме сплавов систем Al—Mg, A1—Mg—Si и Al—Mg—Zn.

Покровно-рафинирующий высококриолитовый флюс состава, % (по массе): хлористого калия 47, хлористого натрия 30, криолита 23 может применяться для всех алюминиевых литейных сплавов, кроме сплавов систем А1—Mg, Al— Mg—Si, Al—Mg—Zn. Флюс имеет плотность в жидком состоянии 1,6 г/см³, тем­пературу плавления 700 °С; растворяет до 0,66 % (по массе) и адсорбирует до 10 % (по массе) А1₂0₃. Его способность дегазировать расплав не уступает дега­зирующему действию хлора.

Покровно-рафинирующий флюс состава, % (по массе): карналлита 60 и фто­ристого кальция 40 может применяться для сплавов систем А1—Mg, Al—Si—Mg и Al—Mg—Zn.

Покровно-защитный флюс состава, % (по массе): хлористого натрия 50—40, фтористого натрия 10, хлористого калия 35—50, криолита 15 может применяться при переплавке отходов и стружки.

Модифицирующий двойной флюс состава, %: фтористого натрия 67, хлори­стого натрия 33; может применяться для модифицирования сплавов системы А1—Si, температура модифицирования 800—820 °С.

Модифицирующий тройной флюс состава, %: хлористого натрия 62, хлористого калия 13, фтористого натрия 25; может применяться для модифи­цирования сплавов системы Al—Si; температура модифицирования 725— 740 °С.

Универсальный рафинирующе-модифицирующий флюс № 1 состава, %: хлористого натрия 25, фтористого натрия 60, криолита 15. Температура плавле­ния флюса 850 °С, плотность 1,7 г/см³; растворяет 1,3 % (по массе) и адсорби­рует до 8 % (по массе) А1₂0₃. Применяется при отливке деталей, требующих при литье температуры сплава 760—780 °С. Температура модифицирования сплавов 800—820 °С.

Универсальный рафинирующе-модифицирующий флюс № 2 состава, %: 45 хлористого натрия, 40 фтористого натрия, 15 криолита. Температура плавле­ния флюса 750 °С, плотность 1,8 г/см³. Применяется при отливке деталей, требу­ющих при литье температуры сплава 740—760 °С. Температура модифицирования 750-780 °С.

Универсальный рафинирующе-модифицирующий флюс №3 состава, %: хлористого натрия 50, фтористого натрия 30, криолита 10, хлористого калия 10. Температура плавления флюса 710 °С, плотность 1,68 г/см³, растворяет 1,3% (по массе) и адсорбирует 7—10 % (по массе) А1,0₃. Применяется при отливке Деталей, требующих при литье температуры сплава 700—740 °С. Температура модифицирования 720—740 °С.

Модифицирующий флюс состава, %: красного фосфора 20, фторцирконата калия 10 (может быть заменен равным количеством фтористого калия), хлористого калия 70. Применяется для модифицирования алюминиевых сплавов, содержа­щих более 13 % Si.

Соли, применяемые для составления флюсов, сушат на противнях при 200— 250 °С в течение 3—5 ч или переплавляют. Высушенные соли смешивают в нуж­ных соотношениях, размалывают и просеивают через сито с отверстиями диаме­тром 3—5 мм. Готовые флюсы следует хранить в сушильных шкафах при 110— 150 °С.