Sakausējumu kausēšana un liešana ir galvenie procesi lējumu ražošanā. Stingrai visa kausēšanas un liešanas procesa kontrolei ir svarīga loma, lai novērstu liešanas defektus, piemēram, caurumus, ieslēgumus, nepareizas darbības, plaisas, porainību un saraušanos.
Tā kā kausētam alumīnijam ir spēcīga tendence absorbēt ūdeņradi, tam ir spēcīgas oksidējošas īpašības un tas viegli šķīdina dzelzi, kausēšanas un liešanas procesā ir jāveic vienkārši, taču rūpīgi piesardzības pasākumi, lai iegūtu augstas{0}}kvalitatīvas lējumus.
1. Alumīnija sakausējuma krāsns materiālu dzesēšana un kvalitātes kontrole
Lai ražotu augstas kvalitātes{0}}kausētu alumīniju, vispirms ir jāizvēlas kvalificētas izejvielas. Izejvielām jābūt zinātniski pārvaldītām un pienācīgi apstrādātām; pretējā gadījumā tiks nopietni ietekmēta sakausējuma kvalitāte. Ražošanas prakse ir parādījusi, ka, ja izejmateriāli (tostarp metāli un palīgmateriāli) netiek stingri kontrolēti, lējumu partijas var tikt nodotas metāllūžņos.
(1) Izejvielām jābūt ar kvalificētu ķīmisko sastāvu un struktūru, ievērojot šādas īpašās prasības:
Papildus rūpnīcā ienākošo sakausējuma lietņu galveno komponentu un piemaisījumu satura analīzei tiek veiktas arī zema-sakausējuma konstrukciju un plaisu virsmu pārbaudes. Prakse ir pierādījusi, ka alumīnija kausējuma izmantošana, kas satur smagus saraušanās dobumus, caurumus un burbuļus, apgrūtina blīvu lējumu iegūšanu un var pat izraisīt visas krāsns vai lējumu partijas nodošanu metāllūžņos.
Pētot alumīnija -silīcija sakausējuma lietņu ietekmi uz alumīnija sakausējuma porainību, tika konstatēts, ka, izmantojot testa blokus, kas izgatavoti no izkausētām tīrām smilšu-lietām veidnēm, porainība neparādās. Tomēr pēc zemas-kvalitātes un standartiem neatbilstošu alumīnija-silīcija sakausējuma lietņu pievienošanas testa bloki uzrādīja smagu porainību un rupjus graudus. Iemesls tam ir materiāla mantojuma efekts. Alumīnija -silīcija sakausējumiem mantojuma efekts palielinās līdz ar saturu, kļūstot nozīmīgs, kad silīcija saturs sasniedz 7%. Turpinot palielināt silīcija saturu līdz eitektiskajam sastāvam, mantojuma efekts nedaudz samazinās. Lai novērstu liešanas defektus, ko izraisa krāsns pamatnes mantojuma efekts, ir jāizvēlas augstas metalurģijas kvalitātes alumīnija lietņi, starpsakausējumi un citi krāsns materiāli. Īpašie standarti ir šādi:
1) Lūzuma virsmā nedrīkst būt caurumiem vai gāzes caurumiem
Caurumiem jābūt trešās pakāpes robežās, un lokāli (ne vairāk kā 25% no pārbaudītās platības) nedrīkst pārsniegt trešo pakāpi. Ja tas pārsniedz trešo pakāpi, ir jāveic pārkausēšana, lai samazinātu cauruma līmeni. Pārkausēšanas un attīrīšanas metode ir tāda pati kā vispārējai alumīnija sakausējuma kausēšanai. Liešanas temperatūra nedrīkst pārsniegt 660 grādus. Alumīnija lietņiem vai sakausējuma lietņiem ar lieliem oriģinālajiem graudiem vispirms jāizmanto zemāka pelējuma temperatūra, lai tie ātri sacietētu un rafinētu graudus.
(2) Uzlādes materiālu apstrāde
Pirms lietošanas uzlādes materiāli ir jāapstrādā ar smilšu strūklu, lai noņemtu virsmas rūsu, taukus un citus piesārņotājus. Alumīnija sakausējuma lietņiem un metāllūžņiem ar salīdzinoši tīru virsmu un īsu glabāšanas laiku var nebūt nepieciešama smilšu strūkla, taču visi dzelzs filtri vai iestrādātie komponenti, kas sajaukti lādiņā, ir jānoņem. Visi uzlādējamie materiāli pirms ievietošanas krāsnī ir jāuzsilda, lai noņemtu virsmas mitrumu un samazinātu kušanas laiku par vairāk nekā 3 stundām.
(3) Krāšņu materiālu pārvaldība un uzglabāšana
Pareiza krāsns materiālu uzglabāšana un apsaimniekošana ir svarīga sakausējumu kvalitātes nodrošināšanai. Krāšņu materiāli jāuzglabā noliktavās ar nelielām temperatūras svārstībām un sausiem apstākļiem.
2. Tīģeļu un kausēšanas instrumentu sagatavošana
(1) Alumīnija sakausējuma liešanai izmanto parastos dzelzs tīģeļus, kā arī var izmantot tīģeļus, kas izgatavoti no lieta tērauda vai metinātām tērauda plāksnēm.
Gan jauni tīģeļi, gan veci, ilgstoši nelietoti tīģeļi pirms lietošanas jāapstrādā ar smilšu strūklu un jāuzsilda līdz 700–800 grādiem, uzturot šo temperatūru 2–4 stundas, lai nodedzinātu mitrumu un uz tīģeļa iekšējās sienas pielipušās degvielas. Kad tas ir atdzisis līdz 300 grādiem, uzmanīgi notīriet tīģeļa iekšējo sienu un uzklājiet pārklājumu, ja temperatūra nav zemāka par 200 grādiem.
Pirms lietošanas tīģelis jāuzsilda līdz tumši sarkanai krāsai (500–600 grādi) un jāuztur šajā temperatūrā ilgāk par 2 stundām. Jaunam tīģelim pirms faktiskā materiāla kausēšanas vislabāk ir vispirms izkausēt tās pašas kvalitātes pārstrādāta materiāla partiju.
(2) Kausēšanas instrumentu sagatavošana
Zvana vāks, dauzīšanas vāks, maisīšanas karote, lešanas maiss
Pirms lietošanas veidnes un citas iekārtas jāuzsilda, jāpārklāj ar aizsargkārtu 150–200 grādu temperatūrā un rūpīgi jāizžāvē. Žāvēšanas temperatūrai jābūt 200–400 grādiem, un turēšanas laiks ir ilgāks par 2 stundām. Pēc lietošanas visi oksīdi un fluorīdi, kas pielipuši virsmai, ir pilnībā jānoņem (ieteicams apstrādāt ar smilšu strūklu).
3. Kušanas temperatūras kontrole
Ja kušanas temperatūra ir pārāk zema, tā neveicina sakausējuma elementu šķīšanu un gāzu un ieslēgumu atdalīšanu, palielinot segregācijas, aukstās slēgšanas un nepareizas darbības tendences. Tas var izraisīt arī nepietiekamu siltumu stāvvadā, novēršot pareizu lējuma padevi. Saskaņā ar dažām atsaucēm visu alumīnija sakausējumu kušanas temperatūrai jāsasniedz vismaz 705 grādi un jāveic maisīšana. No otras puses, pārmērīgi augsta kušanas temperatūra ne tikai tērē enerģiju, bet, vēl svarīgāk, palielina ūdeņraža absorbciju, rupjākus graudus, spēcīgāku alumīnija oksidāciju un lielāku dažu sakausējuma elementu zudumu. Līdz ar to sakausējuma mehāniskās īpašības pasliktinās, pasliktinās liešanas un apstrādes veiktspēja, samazinās termiskās apstrādes efektivitāte un samazinās lējuma gāzes necaurlaidība.
Ražošanas prakse ir pierādījusi, ka sakausējuma kausējuma ātra karsēšana līdz augstākai temperatūrai un pareiza maisīšana palīdz izšķīdināt visus sakausējošos elementus (īpaši ugunsizturīgos metāla elementus). Pēc peldošo izdedžu noņemšanas temperatūras pazemināšana līdz izliešanas temperatūrai samazina segregāciju, samazina izšķīdušā ūdeņraža daudzumu un palīdz iegūt viendabīgu, blīvu sakausējumu ar augstām mehāniskajām īpašībām. Tā kā alumīnija kausējuma temperatūru ir grūti spriest ar neapbruņotu aci, neatkarīgi no tā, kāda veida kausēšanas krāsns tiek izmantota, temperatūra jākontrolē ar mērinstrumentu. Mērinstrumenti regulāri jākalibrē un jākopj. Lai nodrošinātu precīzus temperatūras mērījumus un ilgu kalpošanas laiku, termopāra uzmavas periodiski jātīra ar metāla suku un jāpārklāj ar aizsargkrāsu.
4. Kušanas laika kontrole
Lai samazinātu alumīnija kausējuma oksidēšanos, gāzes absorbciju un dzelzs šķīšanu, alumīnija kausējuma uzturēšanās laiks krāsnī ir jāsamazina un kausēšana jāveic ātri. No kausēšanas sākuma līdz liešanas pabeigšanai ilgums nedrīkst pārsniegt 4 stundas smilšu liešanai, 6 stundas metāla veidņu liešanai un 8 stundas spiedlešanai.
Lai paātrinātu kušanas procesu, vispirms jāpievieno vidēja lieluma lūžņi ar zemāku kušanas temperatūru un alumīnija-silīcija starpsakausējumi, lai tīģeļa apakšā ātri izveidotu kausējumu. Pēc tam tiek pievienoti lielāki lūžņu gabali un tīra alumīnija lietņi, ļaujot tiem pakāpeniski iegremdēties izplešanās kausējuma baseinā un ātri izkust. Pēc tam, kad galvenā lādiņa daļa ir izkususi, tiek pievienots neliels daudzums augstāk-kušanas starpsakausējumu, un temperatūra tiek paaugstināta un maisīta, lai paātrinātu kušanu. Visbeidzot, temperatūra tiek pazemināta un viegli oksidējami sakausējuma elementi tiek iespiesti, lai samazinātu zudumus.
5. Kausējuma pārvietošana un ieliešana
Lai gan cietā alumīnija oksīda blīvums ir aptuveni vienāds ar kausēta alumīnija blīvumu, kad tas nonāk alumīnija kausējumā, ir nepieciešams pietiekami ilgs laiks, lai nosēstos tīģeļa apakšā. Turpretim alumīnija oksīda plēvei, kas veidojas uz alumīnija virsmas pēc oksidēšanas, ir blīva puse, kas saskaras ar alumīnija kausējumu, savukārt puse, kas pakļauta gaisam, ir vaļīga un satur daudzas poras ar diametru 60–100 Å. Šai plēvei ir liels virsmas laukums un spēcīgas adsorbcijas īpašības, kas ļauj tai viegli adsorbēt ūdens tvaikus un pat mēdz peldēt. Tāpēc, tā kā blīvuma atšķirība starp šo oksīda plēvi un alumīnija kausējumu ir maza, tās iejaukšana kausējumā izraisa ļoti lēnu nogrimšanu un peldēšanu, apgrūtinot tā noņemšanu no kausējuma, kā arī izraisot gāzes poru un ieslēgumu veidošanos lējumos. Līdz ar to, pārnesot alumīnija kausējumus, ir būtiski samazināt izkausētā metāla maisīšanu un pēc iespējas samazināt kausējuma pakļaušanu gaisa iedarbībai.
Izmantojot noliecamo tīģeli, lai izkausētu metālu, lai izvairītos no izkausētā metāla sajaukšanās ar gaisu, kauss jānovieto pēc iespējas tuvāk krāsns snīpim un jānoliek tā, lai izkausētais metāls plūstu gar kausa sānu sienu, neļaujot tam tieši atsist kausa apakšai, kas var izraisīt satraukumu vai izšļakstīšanos.
Pareizas un saprātīgas liešanas metodes izmantošana ir viens no svarīgiem nosacījumiem, lai iegūtu augstas kvalitātes-lējumus. Ražošanas prakse rāda, ka, pievēršot uzmanību sekojošiem punktiem, ļoti efektīvi novērš un samazina lējuma defektus.
(1) Pirms ieliešanas rūpīgi pārbaudiet krāsns kušanas temperatūru, kausa ietilpību un pārklājuma slāņa sausumu uz tās virsmas, kā arī to, vai ir atbilstoši sagatavoti citi instrumenti. Metāla liešanas kauss jānovieto uz smilšu veidnes 3–5 minūtes pirms ieliešanas. Šajā laikā lešanas kausa temperatūra nedrīkst pārsniegt 150 grādus. Ja to novieto pārāk agri vai ja temperatūra ir pārāk augsta, izliešanas kanālā var uzkrāties liels daudzums gāzes, radot sprādziena risku ieliešanas laikā.
(2) Ielešanu nedrīkst veikt vietās, kur ir caurvēja, kur izkusušais metāls var spēcīgi oksidēties vai piedegt, kas var izraisīt oksidācijas ieslēgumus un citus lējuma defektus.
(3) Iegūstot kausētu metālu no tīģeļa, vispirms uzmanīgi noņemiet oksīda plēvi vai plūsmas slāni no kausējuma virsmas ar kausa dibenu, pēc tam lēnām iegremdējiet kausu izkausētajā metālā, izņemiet kausējumu ar kausa plato muti un vienmērīgi paceliet kausu.
(4) Pārnēsājot kausu, nelieciet to ar plaukstu; staigājiet vienmērīgi. Kausu nedrīkst pacelt pārāk augstu, un metāla līmenim iekšpusē jāpaliek stabilam un netraucētam.
(5) Tieši pirms ieliešanas no kausa noņemiet visus izdedžus, lai liešanas laikā veidnē neiekļūtu izdedži, oksīda plēves un citi piemaisījumi.
(6) Ieliešanas laikā nodrošiniet, lai izkausētā metāla plūsma būtu stabila; to nedrīkst pārtraukt vai tieši novirzīt uz sprauslas dibenu. Spru ir jāaizpilda no augšas uz leju, un šķidruma virsmai jāpaliek stabilai. Atbilstoši kontrolējiet liešanas ātrumu. Parasti sāciet ieliet nedaudz lēnāk, lai ļautu kausējumam vienmērīgi piepildīties, pēc tam nedaudz palieliniet ātrumu un saglabājiet relatīvi nemainīgu liešanas ātrumu.
(7) Ieliešanas procesa laikā attālums starp kausa snīpi un sprauslu ir pēc iespējas tuvāks, nepārsniedzot 50 mm, lai izvairītos no pārmērīgas izkausētā metāla oksidēšanās.
(8) Spraudei ar spraudni aizbāzni nedrīkst noņemt pārāk agri. Pēc tam, kad sprausla ir piepildīta ar izkausētu metālu, pakāpeniski noņemiet aizbāzni leņķī, lai novērstu virpuļu veidošanos veidņu kanālos.
(9) Liešanai nevajadzētu izmantot izkausētu metālu, kas atrodas zemāk par 60 mm virs tīģeļa dibena.
