Плавка алюминиевых сплавов

Для получения алюминиевых сплавов используют чушковый алюминий, машинный лом, отходы литейного производства и различные лигатуры (например, 90% Аl и 10% Мn, температура плавления 770 — 830°).

В состав металлической шихты вводят 40 — 60% оборотных металлов (лома, брака, литников, выпоров, прибылей и т. д.) и 60 — 40% чистых металлов. Для предохранения металла от окисления применяют флюсы различного состава, например 50% NaCl + 50% СаСl₂; или 50% NaCl + 35% KCl + 15% Na₃AlF₆.

Все эти флюсы являются легкоплавкими (температура плавления в пределах 500 — 600º). Для получения плотного металла с более мелким строением в него добавляют модификаторы. Для алюминиевых сплавов в качестве модификатора применяют чистый натрий и его соли: 67% NaF + 33% NaCl, или 25% NaF + 62,5% NaCl + 12,5% КСl. Модифицированию подвергают сплавы марки Ал2, Ал4 и др.

Печи для плавки алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы плавят в следующих печах: поворотных тигельных печах с металлическим тиглем (рис. 83, а); в электрических тигельных печах сопротивления стационарных и поворотных (для приготовления до 0,25 т сплава); камерных печах сопротивления стационарных и поворотных (рис. 83, б) емкостью до 1,5 т; индукционных двухканальных печах с металлическим сердечником.

Рис. 83. Плавильные печи для плавки алюминиевых сплавов: а — тигельный горн; б — электропечь сопротивления: 1 — загрузочное окно; 2 — ванна для расплавления металла; 3 — сопротивление

Процесс плавки алюминиевых сплавов представляет ряд трудностей вследствие их сильного окисления и насыщения газами при нагревании свыше 800°. Существует несколько способов плавки, обеспечивающих получение качественных отливок; плавка под слоем флюса, газовое рафинирование, рафинирование солями, применение вымораживания и модифицирования.

Плавка алюминиевых сплавов под слоем флюсов проходит в такой последовательности; шихтовые материалы плотно укладывают в тигель или печь и сверху засыпают флюсами; загружают и расплавляют металл по частям: сначала расплавляют примерно треть шихты, потом остаток шихтового материала подогревают до 100 — 120° для удаления влаги с поверхности и погружают в расплавленный металл под слой флюсов.

При газовом рафинировании плавку проводят в такой последовательности: загружают и расплавляют треть шихты, добавляют лигатуры (Al + Сu, Al + Si и др.) и остаток шихты. После расплавления сплав перемешивают, нагревают до 660 — 680° и рафинируют хлором. Рафинирование осуществляют продуванием через сплав хлора в течение 5 — 15 мин. При этом хлор вступает в химическое взаимодействие с алюминием и другими элементами.

Образующиеся газообразные продукты АlСl₃, НСl и часть Сl₂ удаляются из металла, присоединяя к себе Аl₂O₃, SiО₂ и газы. После газового рафинирования металл приобретает высокие механические свойства. Для газового рафинирования можно применять азот.