يعد صهر وصب السبائك من العمليات الأساسية في إنتاج المسبوكات. يلعب التحكم الصارم في عملية الصهر والصب بأكملها دورًا مهمًا في منع عيوب الصب مثل الثقوب، والشوائب، وسوء التشغيل، والشقوق، والمسامية، والانكماش.
نظرًا لأن الألومنيوم المصهور لديه ميل قوي لامتصاص الهيدروجين، وخصائص أكسدة قوية، ويذيب الحديد بسهولة، يجب اتخاذ احتياطات بسيطة ولكن حذرة أثناء عمليات الصهر والصب لإنتاج{0}مسبوكات عالية الجودة.
1. تبريد مواد فرن سبائك الألومنيوم ومراقبة الجودة
من أجل إنتاج ألومنيوم مصهور عالي الجودة{{0}، يجب اختيار المواد الخام المؤهلة أولاً. يجب إدارة المواد الخام بشكل علمي ومعالجتها بشكل صحيح؛ وإلا فإن جودة السبائك سوف تتأثر بشكل خطير. أظهرت ممارسات الإنتاج أنه إذا لم يتم التحكم بشكل صارم في المواد الخام (بما في ذلك المواد المعدنية والمساعدة) فقد يتم تخريد دفعات من المسبوكات.
(1) يجب أن يكون للمواد الخام تركيبة وبنية كيميائية مؤهلة، مع المتطلبات المحددة على النحو التالي:
بالإضافة إلى تحليل المكونات الرئيسية ومحتوى الشوائب لسبائك السبائك التي تدخل المصنع، يتم أيضًا إجراء عمليات فحص للهياكل ذات السبائك المنخفضة وأسطح الكسر. لقد أثبتت الممارسة أن استخدام مصهور الألومنيوم الذي يحتوي على تجاويف وثقوب وفقاعات شديدة الانكماش يجعل من الصعب الحصول على مصبوبات كثيفة ويمكن أن يؤدي حتى إلى تخريد فرن كامل أو مجموعة من المسبوكات.
عند دراسة تأثير سبائك الألومنيوم-سبائك السيليكون على مسامية سبائك الألومنيوم، وجد أنه لا توجد مسامية عند استخدام قوالب اختبار مصنوعة من قوالب صب الرمل النقي المنصهر-. ومع ذلك، بعد إضافة سبائك السيليكون-ذات الجودة المنخفضة ودون المستوى-من سبائك السيليكون، أظهرت كتل الاختبار مسامية شديدة وحبيبات خشنة. والسبب في ذلك يرجع إلى تأثير وراثة المادة. بالنسبة لسبائك الألومنيوم-السيليكون، يزداد تأثير الوراثة مع المحتوى، ويصبح مهمًا عندما يصل محتوى السيليكون إلى 7%. الاستمرار في زيادة محتوى السيليكون إلى التركيبة سهلة الانصهار يقلل قليلاً من تأثير الوراثة. لحل عيوب الصب الناتجة عن تأثير الوراثة لمخزون الفرن، من الضروري اختيار سبائك الألومنيوم عالية الجودة المعدنية، والسبائك المتوسطة، ومواد الفرن الأخرى. المعايير المحددة هي كما يلي:
1) يجب ألا يحتوي سطح الكسر على ثقوب أو فتحات غاز
يجب أن تكون الثقوب ضمن الدرجة الثالثة، ومحلياً (ما لا يزيد عن 25% من مساحة التفتيش) يجب ألا تتجاوز الدرجة الثالثة. إذا تجاوزت الدرجة الثالثة، فيجب إجراء إعادة الصهر لتقليل مستوى الثقب. طريقة إعادة الصهر والتكرير هي نفس طريقة ذوبان سبائك الألومنيوم العامة. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الصب 660 درجة. بالنسبة لسبائك الألومنيوم أو سبائك السبائك ذات الحبوب الأصلية الكبيرة، يجب استخدام درجة حرارة قالب منخفضة أولاً لجعلها تتصلب بسرعة وتنقية الحبوب.
(2) التعامل مع المواد المشحونة
قبل الاستخدام، يجب تنظيف مواد الشحن بالرمل لإزالة الصدأ السطحي والشحوم والملوثات الأخرى. قد لا تتطلب سبائك الألومنيوم والخردة المعدنية ذات السطح النظيف نسبيًا ووقت التخزين القصير السفع الرملي، ولكن يجب إزالة أي مرشحات حديدية أو مكونات مدمجة ممزوجة بالشحنة. يجب تسخين جميع المواد المشحونة مسبقًا قبل وضعها في الفرن لإزالة الرطوبة السطحية وتقليل وقت الذوبان بأكثر من 3 ساعات.
(3) إدارة وتخزين مواد الفرن
يعد التخزين السليم وإدارة مواد الفرن أمرًا مهمًا لضمان جودة السبائك. يجب أن يتم تخزين مواد الفرن في مستودعات مع اختلاف بسيط في درجات الحرارة والظروف الجافة.
2. تحضير البوتقات وأدوات الصهر
(1) لصب سبائك الألومنيوم، يتم استخدام بوتقات الحديد الشائعة، ويمكن أيضًا استخدام البوتقات المصنوعة من الفولاذ المصبوب أو ألواح الصلب الملحومة.
يجب أن يتم سفع كل من البوتقات الجديدة والبوتقات القديمة التي لم يتم استخدامها لفترة طويلة قبل الاستخدام وتسخينها إلى 700-800 درجة، مع الحفاظ على درجة الحرارة هذه لمدة 2-4 ساعات لحرق الرطوبة والمواد القابلة للاحتراق الملتصقة بالجدار الداخلي للبوتقة. عندما يتم تبريده إلى أقل من 300 درجة، قم بتنظيف الجدار الداخلي للبوتقة بعناية، ثم قم بتطبيق الطلاء عندما لا تقل درجة الحرارة عن 200 درجة.
يجب تسخين البوتقة إلى اللون الأحمر الداكن (500-600 درجة) قبل الاستخدام والاحتفاظ بها عند درجة الحرارة هذه لأكثر من ساعتين. بالنسبة للبوتقة الجديدة، من الأفضل أولاً صهر مجموعة من المواد المعاد تدويرها من نفس الدرجة قبل صهر المادة الفعلية.
(2) تحضير أدوات الصهر
غطاء الجرس، غطاء التحطيم، ملعقة التحريك، كيس السكب
قبل الاستخدام، يجب تسخين القوالب والمعدات الأخرى مسبقًا، وتغليفها بطبقة واقية عند درجة حرارة 150-200 درجة، وتجفيفها جيدًا. يجب أن تكون درجة حرارة التجفيف 200-400 درجة، مع فترة احتجاز تزيد عن ساعتين. بعد الاستخدام، يجب إزالة أي أكاسيد وفلوريدات ملتصقة بالسطح بالكامل (يوصى باستخدام السفع الرملي).
3. التحكم في درجة حرارة الانصهار
إذا كانت درجة حرارة الانصهار منخفضة للغاية، فإنها لا تساعد على إذابة عناصر السبائك وإزالة الغازات والشوائب، مما يزيد من الميل إلى الفصل، والإغلاق البارد، وسوء التشغيل. يمكن أن يؤدي أيضًا إلى عدم كفاية الحرارة في الناهض، مما يمنع التغذية السليمة للمصبوب. وفقا لبعض المراجع، يجب أن تصل درجة حرارة الانصهار لجميع سبائك الألومنيوم إلى 705 درجة على الأقل ويجب إجراء التحريك. من ناحية أخرى، فإن درجة حرارة الانصهار المرتفعة بشكل مفرط لا تؤدي إلى إهدار الطاقة فحسب، بل الأهم من ذلك أنها تؤدي إلى زيادة امتصاص الهيدروجين، والحبوب الخشنة، وأكسدة الألومنيوم الشديدة، وفقدان أكبر لبعض عناصر صناعة السبائك. ونتيجة لذلك، تتدهور الخواص الميكانيكية للسبائك، ويسوء أداء الصب والتصنيع، وتقل فعالية المعالجة الحرارية، كما ينخفض - ضيق الغاز في عملية الصب.
أثبتت ممارسات الإنتاج أن التسخين السريع لصهر السبائك إلى درجة حرارة أعلى وإجراء التحريك المناسب يساعد على إذابة جميع عناصر صناعة السبائك (خاصة العناصر المعدنية المقاومة للحرارة). بعد إزالة الخبث العائم، يؤدي خفض درجة الحرارة إلى نقطة الصب إلى تقليل الفصل، وتقليل الهيدروجين المذاب، ويساعد في الحصول على سبيكة موحدة وكثيفة ذات خواص ميكانيكية عالية. نظرًا لأنه من الصعب الحكم على درجة حرارة مصهور الألومنيوم بالعين المجردة، بغض النظر عن نوع فرن الصهر المستخدم، فيجب التحكم في درجة الحرارة باستخدام أداة قياس. يجب معايرة أدوات القياس وصيانتها بانتظام. يجب تنظيف الأكمام الحرارية بشكل دوري باستخدام فرشاة معدنية ومغطاة بطبقة واقية لضمان قياسات دقيقة لدرجة الحرارة وعمر خدمة طويل.
4. التحكم في وقت الذوبان
لتقليل أكسدة مصهور الألومنيوم، وامتصاص الغاز، وإذابة الحديد، يجب تقليل وقت بقاء مصهور الألومنيوم في الفرن، ويجب تنفيذ الصهر بسرعة. من بداية الصهر إلى الانتهاء من الصب، يجب ألا تزيد المدة عن 4 ساعات لصب الرمل، و6 ساعات لصب القوالب المعدنية، و8 ساعات لصب القوالب.
لتسريع عملية الصهر، يجب أولاً إضافة-خردة متوسطة الحجم ذات نقطة انصهار منخفضة وسبائك السيليكون الوسيطة من الألومنيوم-، بحيث يتشكل حوض الذوبان سريعًا في الجزء السفلي من البوتقة. بعد ذلك، تتم إضافة قطع أكبر من الخردة وسبائك الألومنيوم النقي، مما يسمح لها بالانغماس تدريجيًا في حوض الذوبان المتوسع والذوبان بسرعة. بعد ذوبان الجزء الرئيسي من الشحنة، تتم إضافة كمية صغيرة من السبائك المتوسطة-الانصهار الأعلى، ويتم رفع درجة الحرارة وتحريكها لتسريع عملية الذوبان. وأخيرًا، يتم خفض درجة الحرارة ويتم ضغط عناصر السبائك المؤكسدة بسهولة لتقليل الخسائر.
5. نقل وصب الذوبان
على الرغم من أن كثافة الألومينا الصلبة تساوي تقريبًا كثافة الألومنيوم المنصهر، إلا أنها بمجرد دخولها إلى مصهور الألومنيوم، فإنها تستغرق وقتًا طويلاً بما يكفي لتستقر في قاع البوتقة. في المقابل، فإن طبقة الألومينا التي تتكون على سطح الألومنيوم بعد الأكسدة لها جانب كثيف ملامس لصهر الألومنيوم، في حين أن الجانب المعرض للهواء يكون فضفاضًا ويحتوي على العديد من المسام بأقطار تتراوح بين 60-100 أنجستروم. يحتوي هذا الغشاء على مساحة سطحية كبيرة وخصائص امتصاص قوية، مما يجعله يمتص بخار الماء بسهولة بل ويميل إلى الطفو. لذلك، نظرًا لأن فرق الكثافة بين طبقة الأكسيد هذه وصهر الألومنيوم صغير، فإن خلطها في المصهور يؤدي إلى غرق وتعويم بطيء جدًا، مما يجعل من الصعب إزالته من المصهور، ويؤدي إلى تكوين مسام غازية وشوائب في المسبوكات. وبالتالي، عند نقل مصهور الألومنيوم، من الضروري تقليل تحريك المعدن المنصهر وتقليل تعرض المصهور للهواء قدر الإمكان.
عند استخدام بوتقة مائلة لصب المعدن المنصهر، من أجل تجنب خلط المعدن المنصهر بالهواء، يجب وضع المغرفة بالقرب من صنبور الفرن قدر الإمكان وإمالتها بحيث يتدفق المعدن المنصهر على طول الجدار الجانبي للمغرفة، مما يمنعه من الاصطدام المباشر بقاع المغرفة، مما قد يسبب الإثارة أو الرش.
يعد استخدام طريقة الصب الصحيحة والمعقولة أحد الشروط المهمة للحصول على -مسبوكات عالية الجودة. توضح ممارسة الإنتاج أن الاهتمام بالنقاط التالية فعال جدًا في منع عيوب الصب وتقليلها.
(1) قبل الصب، تحقق بعناية من درجة حرارة ذوبان الفرن، وسعة مغرفة الصب، وجفاف طبقة الطلاء على سطحه، وكذلك ما إذا كانت الأدوات الأخرى معدة بشكل مناسب. يجب وضع كوب الصب المعدني على قالب الرمل قبل 3-5 دقائق من الصب. في هذا الوقت، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مغرفة الصب 150 درجة. إذا تم وضعه مبكرًا جدًا أو إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فقد تتراكم كمية كبيرة من الغاز في قناة الصب، مما يشكل خطر الانفجار أثناء الصب.
(2) لا ينبغي إجراء الصب في المواقع ذات التيارات الهوائية، حيث قد يتأكسد المعدن المنصهر أو يحترق بقوة، مما قد يسبب شوائب أكسدة وعيوب أخرى في الصب.
(3) عند الحصول على المعدن المنصهر من البوتقة، قم أولاً بإزالة طبقة الأكسيد أو طبقة التدفق بلطف على سطح المصهور بأسفل المغرفة، ثم اغمر المغرفة ببطء في المعدن المنصهر، واغرف المصهور بفم المغرفة الواسع، وارفع المغرفة بثبات.
(4) عند حمل المغرفة، تجنب إمالتها براحة يدك؛ المشي بثبات. لا ينبغي رفع المغرفة عاليًا جدًا، ويجب أن يظل المستوى المعدني بالداخل ثابتًا وغير مضطرب.
(5) قبل الصب مباشرة، قم بإزالة أي خبث من المغرفة لمنع دخول الخبث وأغشية الأكسيد والشوائب الأخرى إلى القالب أثناء الصب.
(6) أثناء الصب، تأكد من أن تدفق المعدن المنصهر يظل مستقرًا؛ ولا ينبغي مقاطعته أو توجيهه إلى أسفل الذبابة مباشرة. يجب ملء الذباب من الأعلى إلى الأسفل، ويجب أن يظل سطح السائل ثابتًا. التحكم في سرعة الصب بشكل مناسب. عادة، ابدأ في الصب بشكل أبطأ قليلًا للسماح بملء المادة المصهورة بالتساوي، ثم قم بزيادة السرعة قليلًا وحافظ على معدل صب ثابت نسبيًا.
(7) أثناء عملية الصب، يجب الحفاظ على المسافة بين فوهة المغرفة والذباب قريبة قدر الإمكان، بحيث لا تتجاوز 50 مم، لتجنب الأكسدة المفرطة للمعدن المنصهر.
(8) بالنسبة للذبابة ذات القابس، لا ينبغي إزالة القابس في وقت مبكر جدًا. بعد ملء الذباب بالمعدن المنصهر، قم بإزالة السدادة تدريجيًا بزاوية لمنع تكوين الدوامة في قنوات القالب.
(9) لا ينبغي استخدام المعدن المنصهر الذي يقل ارتفاعه عن 60 مم فوق قاع البوتقة في الصب.
