Peleburan dan penuangan aloi adalah proses utama dalam pengeluaran tuangan. Kawalan ketat keseluruhan proses peleburan dan penuangan memainkan peranan penting dalam mencegah kecacatan tuangan seperti lubang jarum, kemasukan, salah larian, retak, keliangan dan pengecutan.
Memandangkan aluminium cair mempunyai kecenderungan kuat untuk menyerap hidrogen, sifat pengoksidaan yang kuat dan mudah melarutkan besi, langkah berjaga-jaga yang mudah tetapi berhati-hati mesti diambil semasa proses peleburan dan penuangan untuk menghasilkan tuangan-berkualiti tinggi.
1. Penyejukan Bahan Relau Aloi Aluminium dan Kawalan Kualiti
Untuk menghasilkan-aluminium cair berkualiti tinggi, bahan mentah yang layak hendaklah dipilih terlebih dahulu. Bahan mentah mesti diurus secara saintifik dan dirawat dengan betul; jika tidak, kualiti aloi akan terjejas dengan serius. Amalan pengeluaran telah menunjukkan bahawa jika bahan mentah (termasuk bahan logam dan tambahan) tidak dikawal dengan ketat, kelompok tuangan boleh dibatalkan.
(1) Bahan mentah mesti mempunyai komposisi dan struktur kimia yang berkelayakan, dengan keperluan khusus seperti berikut:
Selain menganalisis komponen utama dan kandungan kekotoran jongkong aloi yang memasuki kilang, pemeriksaan juga dijalankan untuk-struktur aloi rendah dan permukaan patah. Amalan telah membuktikan bahawa menggunakan leburan aluminium yang mengandungi rongga pengecutan yang teruk, lubang jarum dan buih menyukarkan untuk mendapatkan tuangan yang padat dan malah boleh mengakibatkan pengikisan keseluruhan relau atau kumpulan tuangan.
Apabila mengkaji kesan jongkong aloi silikon-aluminium pada keliangan aloi aluminium, didapati tiada keliangan muncul apabila menggunakan blok ujian yang diperbuat daripada acuan tuang pasir tulen-. Walau bagaimanapun, selepas menambah jongkong aloi silikon-berkualiti rendah dan substandard-, blok ujian menunjukkan keliangan yang teruk dan butiran kasar. Sebab untuk ini adalah disebabkan oleh kesan pewarisan bahan. Untuk aloi silikon-aluminium, kesan pewarisan meningkat dengan kandungan, menjadi ketara apabila kandungan silikon mencapai 7%. Terus meningkatkan kandungan silikon kepada komposisi eutektik sedikit mengurangkan kesan pewarisan. Untuk menyelesaikan kecacatan tuangan yang disebabkan oleh kesan pewarisan stok relau, adalah perlu untuk memilih jongkong aluminium berkualiti tinggi metalurgi, aloi perantaraan, dan bahan relau lain. Piawaian khusus adalah seperti berikut:
1) Permukaan patah tidak sepatutnya mempunyai lubang jarum atau lubang gas
Lubang jarum hendaklah berada dalam gred tiga, dan secara tempatan (tidak lebih daripada 25% daripada kawasan yang diperiksa) tidak boleh melebihi gred tiga. Jika ia melebihi gred tiga, pencairan semula mesti dilakukan untuk mengurangkan tahap lubang jarum. Kaedah peleburan dan penapisan semula adalah sama seperti peleburan aloi aluminium am. Suhu tuangan tidak boleh melebihi 660 darjah. Untuk jongkong aluminium atau jongkong aloi dengan bijirin asli yang besar, suhu acuan yang lebih rendah harus digunakan terlebih dahulu untuk menjadikannya pejal dengan cepat dan menapis bijirin.
(2) Pengendalian Bahan Caj
Sebelum digunakan, bahan cas hendaklah disembur pasir untuk menghilangkan karat permukaan, gris dan bahan cemar lain. Jongkong aloi aluminium dan sekerap logam dengan permukaan yang agak bersih dan masa penyimpanan yang singkat mungkin tidak memerlukan letupan pasir, tetapi sebarang penapis besi atau komponen terbenam yang bercampur dalam cas mesti ditanggalkan. Semua bahan cas hendaklah dipanaskan dahulu sebelum diletakkan di dalam relau untuk menghilangkan kelembapan permukaan dan mengurangkan masa lebur lebih daripada 3 jam.
(3) Pengurusan dan Penyimpanan Bahan Relau
Penyimpanan dan pengurusan bahan relau yang betul adalah penting untuk memastikan kualiti aloi. Bahan relau hendaklah disimpan di dalam gudang dengan sedikit perubahan suhu dan keadaan kering.
2. Penyediaan Crucibles dan Alat Peleburan
(1) Untuk tuangan aloi aluminium, mangkuk pijar besi biasa digunakan, dan mangkuk pijar yang diperbuat daripada keluli tuang atau plat keluli yang dikimpal juga boleh digunakan.
Kedua-dua mangkuk pijar baharu dan mangkuk pijar lama yang sudah lama tidak digunakan hendaklah disembur pasir sebelum digunakan dan dipanaskan hingga 700–800 darjah, mengekalkan suhu ini selama 2–4 jam untuk membakar lembapan dan bahan mudah terbakar yang melekat pada dinding dalam pijar. Apabila disejukkan ke bawah 300 darjah, berhati-hati membersihkan dinding dalam pijar, dan sapukan salutan apabila suhu tidak lebih rendah daripada 200 darjah.
Pisau perlu dipanaskan terlebih dahulu kepada warna merah gelap (500–600 darjah ) sebelum digunakan dan disimpan pada suhu ini selama lebih daripada 2 jam. Untuk pijar baharu, sebaiknya cairkan dahulu sekumpulan bahan kitar semula gred yang sama sebelum meleburkan bahan sebenar.
(2) Penyediaan alatan peleburan
Penutup loceng, penutup pecah, sudu kacau, beg menuang
Sebelum digunakan, acuan dan peralatan lain hendaklah dipanaskan terlebih dahulu, disalut dengan lapisan pelindung pada suhu 150–200 darjah, dan dikeringkan dengan teliti. Suhu pengeringan hendaklah 200–400 darjah, dengan masa penahanan lebih daripada 2 jam. Selepas digunakan, sebarang oksida dan fluorida yang melekat pada permukaan hendaklah dikeluarkan sepenuhnya (sandblasting disyorkan).
3. Kawalan Suhu Lebur
Jika suhu lebur terlalu rendah, ia tidak kondusif kepada pembubaran unsur mengaloi dan penyingkiran gas dan kemasukan, meningkatkan kecenderungan untuk pengasingan, penutupan sejuk dan salah jalan. Ia juga boleh mengakibatkan haba yang tidak mencukupi dalam riser, menghalang pemberian makanan yang betul kepada tuangan. Menurut beberapa rujukan, suhu lebur semua aloi aluminium harus mencapai sekurang-kurangnya 705 darjah dan kacau harus dilakukan. Sebaliknya, suhu lebur yang terlalu tinggi bukan sahaja membazirkan tenaga tetapi, yang lebih penting, membawa kepada peningkatan penyerapan hidrogen, butiran yang lebih kasar, pengoksidaan aluminium yang lebih teruk, dan kehilangan yang lebih besar bagi beberapa unsur pengaloian. Akibatnya, sifat mekanikal aloi semakin merosot, prestasi tuangan dan pemesinan bertambah teruk, keberkesanan rawatan haba berkurangan dan kekejangan gas -tuangan berkurangan.
Amalan pengeluaran telah membuktikan bahawa memanaskan aloi cair dengan cepat ke suhu yang lebih tinggi dan melakukan pengacauan yang betul membantu melarutkan semua unsur mengaloi (terutamanya unsur logam refraktori). Selepas mengeluarkan sanga terapung, menurunkan suhu ke takat menuang meminimumkan pengasingan, mengurangkan hidrogen terlarut, dan membantu mendapatkan aloi yang seragam dan padat dengan sifat mekanikal yang tinggi. Memandangkan suhu leburan aluminium sukar dinilai dengan mata kasar, tidak kira apa jenis relau lebur yang digunakan, suhu harus dikawal dengan alat pengukur. Alat pengukur hendaklah sentiasa ditentukur dan diselenggara. Lengan termokopel hendaklah dibersihkan secara berkala dengan berus logam dan disalut dengan cat pelindung untuk memastikan pengukuran suhu yang tepat dan hayat perkhidmatan yang panjang.
4. Kawalan Masa Lebur
Untuk mengurangkan pengoksidaan leburan aluminium, penyerapan gas, dan pembubaran besi, masa tinggal leburan aluminium dalam relau harus diminimumkan, dan lebur harus dilakukan dengan cepat. Dari permulaan lebur hingga selesai menuang, tempoh tidak boleh melebihi 4 jam untuk tuangan pasir, 6 jam untuk tuangan acuan logam, dan 8 jam untuk tuangan die.
Untuk mempercepatkan proses lebur, sekerap-bersaiz sederhana dengan takat lebur yang lebih rendah dan aloi perantaraan silikon-aluminium hendaklah ditambah dahulu, supaya kolam cair cepat terbentuk di bahagian bawah mangkuk pijar. Kemudian, kepingan sekerap yang lebih besar dan jongkong aluminium tulen ditambah, membolehkannya secara beransur-ansur tenggelam ke dalam kolam cair yang mengembang dan cair dengan cepat. Selepas bahagian utama cas telah cair, sejumlah kecil aloi perantaraan lebur yang lebih tinggi-ditambah dan suhu dinaikkan serta dikacau untuk mempercepatkan lebur. Akhirnya, suhu diturunkan dan unsur pengaloian yang mudah teroksida ditekan untuk meminimumkan kerugian.
5. Pemindahan dan Penuangan Cairan
Walaupun ketumpatan alumina pepejal adalah lebih kurang sama dengan aluminium cair, sebaik sahaja ia memasuki cair aluminium, ia mengambil masa yang cukup lama untuk mengendap di bahagian bawah mangkuk pijar. Sebaliknya, filem alumina yang terbentuk pada permukaan aluminium selepas pengoksidaan mempunyai bahagian padat yang bersentuhan dengan leburan aluminium, manakala bahagian yang terdedah kepada udara adalah longgar dan mengandungi banyak liang dengan diameter 60–100 Å. Filem ini mempunyai luas permukaan yang besar dan sifat penjerapan yang kuat, yang menjadikannya mudah menyerap wap air dan juga cenderung terapung. Oleh itu, oleh kerana perbezaan ketumpatan antara filem oksida ini dan leburan aluminium adalah kecil, mencampurkannya ke dalam leburan mengakibatkan tenggelam dan terapung yang sangat perlahan, menjadikannya sukar untuk dikeluarkan daripada leburan, dan membawa kepada pembentukan liang gas dan kemasukan dalam tuangan. Oleh itu, apabila memindahkan cair aluminium, adalah penting untuk meminimumkan kacau logam cair dan mengurangkan pendedahan cair kepada udara sebanyak mungkin.
Apabila menggunakan pijar senget untuk menuang logam cair, untuk mengelakkan pencampuran logam cair dengan udara, senduk hendaklah diletakkan sedekat mungkin dengan muncung relau dan condong supaya logam cair mengalir di sepanjang dinding sisi senduk, menghalangnya daripada terus mengenai bahagian bawah senduk, yang boleh menyebabkan pergolakan atau percikan.
Menggunakan kaedah penuangan yang betul dan munasabah ialah salah satu syarat penting untuk mendapatkan tuangan-berkualiti tinggi. Amalan pengeluaran menunjukkan bahawa memberi perhatian kepada perkara berikut sangat berkesan dalam mencegah dan mengurangkan kecacatan tuangan.
(1) Sebelum menuang, periksa dengan teliti suhu cair relau, kapasiti senduk menuang, dan kekeringan lapisan salutan pada permukaannya, serta sama ada alat lain disediakan dengan secukupnya. Cawan tuang logam hendaklah diletakkan di atas acuan pasir 3-5 minit sebelum menuang. Pada masa ini, suhu senduk menuang tidak boleh melebihi 150 darjah . Jika diletakkan terlalu awal atau jika suhu terlalu tinggi, sejumlah besar gas boleh terkumpul dalam saluran penuangan, menimbulkan risiko letupan semasa menuang.
(2) Penuangan tidak boleh dilakukan di lokasi yang mempunyai draf, di mana logam cair boleh mengoksida atau terbakar dengan kuat, yang boleh menyebabkan kemasukan pengoksidaan dan kecacatan lain dalam tuangan.
(3) Apabila mendapatkan logam cair dari pijar, mula-mula keluarkan filem oksida atau lapisan fluks pada permukaan cair dengan bahagian bawah senduk, kemudian perlahan-lahan tenggelamkan senduk ke dalam logam cair, cedok cair dengan mulut lebar senduk, dan angkat senduk dengan mantap.
(4) Semasa membawa senduk, elakkan menyengetkannya dengan tapak tangan anda; berjalan dengan mantap. Senduk tidak boleh diangkat terlalu tinggi, dan paras logam di dalamnya mesti kekal stabil dan tidak terganggu.
(5) Sejurus sebelum menuang, keluarkan sebarang sanga dari senduk untuk mengelakkan membawa sanga, filem oksida, dan kekotoran lain ke dalam acuan semasa menuang.
(6) Semasa menuang, pastikan aliran logam cair kekal stabil; ia tidak boleh diganggu atau diarahkan ke bahagian bawah sprue secara langsung. Sprue harus diisi dari atas ke bawah, dan permukaan cecair mesti kekal stabil. Kawal kelajuan menuang dengan sewajarnya. Lazimnya, mulakan menuang sedikit perlahan untuk membolehkan cair mengisi secara sekata, kemudian tingkatkan kelajuan sedikit dan mengekalkan kadar tuangan yang agak konsisten.
(7) Semasa proses menuang, pastikan jarak antara muncung senduk dan sprue sedekat mungkin, tidak melebihi 50 mm, untuk mengelakkan pengoksidaan berlebihan logam cair.
(8) Untuk sprue dengan palam, palam tidak boleh ditanggalkan terlalu awal. Selepas sprue diisi dengan logam cair, keluarkan palam secara beransur-ansur pada sudut untuk mengelakkan pembentukan pusaran dalam saluran acuan.
(9) Logam cair kurang daripada 60 mm di atas bahagian bawah pijar tidak boleh digunakan untuk tuangan.
