Sulamite sulatamine ja valamine on valutootmise võtmeprotsessid. Kogu sulatus- ja valamiseprotsessi rangel kontrollimisel on oluline roll valudefektide, nagu nööpaugud, kandmised, valejooksud, praod, poorsus ja kokkutõmbumine, ärahoidmisel.
Kuna sulaalumiiniumil on tugev kalduvus vesinikku absorbeerida, sellel on tugevad oksüdeerivad omadused ja see lahustab kergesti rauda, tuleb sulamis- ja valamisprotsesside ajal rakendada lihtsaid, kuid ettevaatlikke ettevaatusabinõusid, et saada kvaliteetseid valandeid.
1. Alumiiniumisulamist ahjumaterjalide jahutamine ja kvaliteedikontroll
Kvaliteetse{0}}sula alumiiniumi tootmiseks tuleks esmalt valida kvalifitseeritud tooraine. Toorainet tuleb teaduslikult hallata ja korralikult töödelda; vastasel juhul kahjustatakse tõsiselt sulami kvaliteeti. Tootmispraktika on näidanud, et kui toorainet (sealhulgas metalli ja abimaterjale) ei kontrollita rangelt, võidakse valandite partiid vanarauaks jätta.
(1) Tooraine peab olema kvalifitseeritud keemilise koostise ja struktuuriga, mille erinõuded on järgmised:
Lisaks tehasesse sisenevate sulamist valuplokkide põhikomponentide ja lisandite sisalduse analüüsimisele kontrollitakse ka madala{0}}sulamiga konstruktsioone ja purunevaid pindu. Praktika on tõestanud, et tugevalt kokkutõmbuvaid õõnsusi, auke ja mullikesi sisaldava alumiiniumsulati kasutamine raskendab tihedate valandite saamist ja võib isegi põhjustada terve ahju või valandite partii lammutamist.
Uurides alumiiniumi-ränisulamist valuplokkide mõju alumiiniumisulami poorsusele, leiti, et sulaliivast-valuvormidest valmistatud testplokkide kasutamisel poorsust ei ilmnenud. Kuid pärast madala-kvaliteediga ja mittestandardsete alumiiniumi-ränisulamist valuplokkide lisamist näitasid katseplokid tugevat poorsust ja jämedaid terasid. Selle põhjuseks on materjali pärilikkus. Alumiiniumi-ränisulamite puhul suureneb pärilikkus koos sisuga, muutudes oluliseks, kui ränisisaldus jõuab 7%-ni. Jätkuv ränisisalduse suurendamine eutektiliseks koostiseks vähendab veidi pärilikkust. Ahjumaterjali pärilikkusest põhjustatud valudefektide lahendamiseks on vaja valida kõrge metallurgilise kvaliteediga alumiiniumkangid, vahesulamid ja muud ahjumaterjalid. Spetsiifilised standardid on järgmised:
1) Murdepinnal ei tohiks olla auke ega gaasiavasid
Nõelaugud peaksid olema kolmanda klassi piires ja kohapeal (mitte rohkem kui 25% kontrollitavast alast) ei tohiks ületada kolmandat klassi. Kui see ületab kolmandat klassi, tuleb tihvtiaugu taseme vähendamiseks läbi sulatada. Ümbersulatus- ja rafineerimismeetod on sama, mis üldise alumiiniumisulami sulatamise puhul. Valamise temperatuur ei tohiks ületada 660 kraadi. Alumiiniumvaluplokkide või suurte algsete teradega sulamist valuplokkide puhul tuleks esmalt kasutada madalamat vormitemperatuuri, et need kiiresti tahkuksid ja terad viimistleksid.
(2) Charge Material Handling
Enne kasutamist tuleb laadimismaterjale töödelda liivapritsiga, et eemaldada pinnalt rooste, rasv ja muud saasteained. Suhteliselt puhta pinnaga ja lühikese säilivusajaga alumiiniumisulamist valuplokid ja metallijäägid ei pruugi vajada liivapritsi, kuid laengusse segatud raudfiltrid või sisseehitatud komponendid tuleb eemaldada. Kõik laadimismaterjalid tuleb enne ahju panemist eelkuumutada, et eemaldada pinnaniiskus ja lühendada sulamisaega rohkem kui 3 tunni võrra.
(3) Ahjumaterjalide haldamine ja ladustamine
Sulamite kvaliteedi tagamiseks on oluline ahju materjalide õige ladustamine ja käitlemine. Ahjumaterjale tuleks hoida ladudes, kus on vähe temperatuurikõikumisi ja kuivades tingimustes.
2. Tiiglite ja sulatusriistade valmistamine
(1) Alumiiniumsulami valamisel kasutatakse tavalisi raudtiigleid, samuti võib kasutada valatud terasest või keevitatud terasplaatidest valmistatud tiigleid.
Nii uued kui ka vanad tiiglid, mida pole pikka aega kasutatud, tuleks enne kasutamist liivapritsiga puhastada ja kuumutada 700–800 kraadini, hoides seda temperatuuri 2–4 tundi, et põletada ära niiskus ja tiigli siseseinale kleepunud põlevad ained. Kui see on jahutatud alla 300 kraadi, puhastage hoolikalt tiigli sisesein ja kandke kate peale, kui temperatuur ei ole madalam kui 200 kraadi.
Enne kasutamist tuleb tiigel eelkuumutada tumepunaseks (500–600 kraadi) ja hoida sellel temperatuuril üle 2 tunni. Uue tiigli jaoks on kõige parem sulatada enne tegeliku materjali sulatamist sama klassi ringlussevõetud materjali partii.
(2) Sulatustööriistade ettevalmistamine
Kellakate, purustav kaas, segamislusikas, valamisekott
Enne kasutamist tuleb vormid ja muud seadmed eelkuumutada, katta kaitsekihiga temperatuuril 150–200 kraadi ja põhjalikult kuivatada. Kuivatustemperatuur peaks olema 200–400 kraadi, säilivusaeg üle 2 tunni. Pärast kasutamist tuleb pinnale kleepunud oksiidid ja fluoriidid täielikult eemaldada (soovitatav on kasutada liivapritsi).
3. Sulamistemperatuuri juhtimine
Kui sulamistemperatuur on liiga madal, ei soodusta see legeerivate elementide lahustumist ega gaaside ja lisandite eemaldamist, suurendades kalduvust segregatsioonile, külmsulgumisele ja valele tööle. Selle tulemuseks võib olla ka ebapiisav kuumus tõusutorus, mis takistab valandi õiget söötmist. Mõnede viidete kohaselt peaks kõigi alumiiniumisulamite sulamistemperatuur ulatuma vähemalt 705 kraadini ja segada. Teisest küljest ei raiska liiga kõrge sulamistemperatuur mitte ainult energiat, vaid, mis veelgi olulisem, põhjustab vesiniku neeldumise suurenemist, jämedamaid terasid, tugevamat alumiiniumi oksüdatsiooni ja mõnede legeerivate elementide suuremat kadu. Sellest tulenevalt halvenevad sulami mehaanilised omadused, valu- ja töötlustulemused, kuumtöötlemise efektiivsus väheneb ja valandi gaasitihedus väheneb.
Tootmispraktika on tõestanud, et sulamissulami kiire kuumutamine kõrgemale temperatuurile ja nõuetekohane segamine aitab lahustada kõik legeerelemendid (eriti tulekindlad metallelemendid). Pärast ujuva räbu eemaldamist vähendab temperatuuri langetamine valamispunktini eraldumist, vähendab lahustunud vesinikku ja aitab saada ühtlast, tihedat, kõrgete mehaaniliste omadustega sulamit. Kuna alumiiniumsulami temperatuuri on palja silmaga raske hinnata, siis olenemata sellest, millist sulatusahju kasutatakse, tuleks temperatuuri mõõta mõõtevahendiga. Mõõtevahendeid tuleb regulaarselt kalibreerida ja hooldada. Täpse temperatuuri mõõtmise ja pika kasutusea tagamiseks tuleks termopaari hülssi perioodiliselt puhastada metallharjaga ja katta kaitsevärviga.
4. Sulamisaja juhtimine
Alumiiniumi sulatise oksüdeerumise, gaasi neeldumise ja raua lahustumise vähendamiseks tuleks alumiiniumi sulamise aeg ahjus minimeerida ja sulamine peaks toimuma kiiresti. Sulamise algusest kuni valamise lõpetamiseni ei tohi kestus ületada 4 tundi liivavalamisel, 6 tundi metallivalu puhul ja 8 tundi survevalu puhul.
Sulamisprotsessi kiirendamiseks tuleks esmalt lisada keskmise suurusega -madalama sulamistemperatuuriga jäägid ja alumiinium-räni vahesulamid, et tiigli põhja moodustuks kiiresti sulamiskogum. Seejärel lisatakse suuremad jäägid ja puhtad alumiiniumi valuplokid, võimaldades neil järk-järgult sukelduda laienevasse sulamisbasseini ja kiiresti sulada. Pärast seda, kui põhiosa laengust on sulanud, lisatakse väike kogus kõrgemal -sulavaid vahesulameid ning sulamise kiirendamiseks tõstetakse temperatuuri ja segatakse. Lõpuks alandatakse temperatuuri ja kadude minimeerimiseks pressitakse sisse kergesti oksüdeeruvad legeerelemendid.
5. Sulatuse ülekandmine ja valamine
Kuigi tahke alumiiniumoksiidi tihedus on ligikaudu võrdne sula alumiiniumi tihedusega, kulub alumiiniumi sulatisse sattumisel tiigli põhja settimine piisavalt kaua. Seevastu alumiiniumi pinnale pärast oksüdatsiooni moodustunud alumiiniumoksiidi kilel on alumiiniumsulamiga kokkupuutes tihe külg, samas kui õhuga kokkupuutuv külg on lahti ja sisaldab arvukalt poore läbimõõduga 60–100 Å. Sellel kilel on suur pindala ja tugevad adsorptsiooniomadused, mistõttu see adsorbeerib kergesti veeauru ja kipub isegi hõljuma. Seetõttu, kuna selle oksiidkile ja alumiiniumi sulatise tiheduse erinevus on väike, põhjustab selle sulamisse segamine väga aeglase vajumise ja hõljumise, mis muudab selle sulatist eemaldamise keeruliseks ning põhjustab valandites gaasipooride ja lisandite moodustumist. Sellest tulenevalt on alumiiniumsulamite teisaldamisel oluline minimeerida sulametalli segamist ja vähendada nii palju kui võimalik sulandi kokkupuudet õhuga.
Kui kasutate sulametalli valamisel kallutatavat tiigli, tuleb kulp asetada sulametalli segunemise vältimiseks õhuga võimalikult lähedale ahju tilale ja kallutada nii, et sulametall voolaks mööda kulbi külgseina, vältides selle otsest kokkupõrget kulbi põhjaga, mis võib põhjustada segamist või pritsimist.
Õige ja mõistliku valamisemeetodi kasutamine on üks olulisi tingimusi kvaliteetsete valandite- saamiseks. Tootmispraktika näitab, et järgmistele punktidele tähelepanu pööramine on valudefektide ennetamisel ja vähendamisel väga tõhus.
(1) Enne valamist kontrollige hoolikalt ahju sulamistemperatuuri, valamiskulbi mahtu ja kattekihi kuivust selle pinnal, samuti seda, kas muud tööriistad on piisavalt ette valmistatud. Metallist valamistops tuleb asetada liivavormile 3–5 minutit enne valamist. Sel ajal ei tohiks vahukulbi temperatuur ületada 150 kraadi. Liiga vara paigaldamisel või liiga kõrge temperatuuri korral võib valamiskanalisse koguneda suur kogus gaasi, mis võib valamise ajal plahvatada.
(2) Valamist ei tohi teostada tuuletõmbusega kohtades, kus sulametall võib tugevalt oksüdeeruda või põleda, mis võib põhjustada oksüdatsioonisulgusid ja muid valuvigu.
(3) Tiiglist sulametalli hankimisel eemaldage esmalt õrnalt vahukulbi põhjaga sulandi pinnalt oksiidkile või räbustikiht, seejärel kastke kulb aeglaselt sulametalli sisse, kühveldage sula vahukulbi laia suuga ja tõstke kulbi ühtlaselt üles.
(4) Kulpi kandmisel vältige selle peopesaga kallutamist; kõndige ühtlaselt. Kulpi ei tohi tõsta liiga kõrgele ning sees olev metalltase peab jääma stabiilseks ja segamatuks.
(5) Vahetult enne valamist eemaldage kulbist räbu, et vältida räbu, oksiidkilede ja muude lisandite sattumist vormi valamise ajal.
(6) Valamise ajal veenduge, et sulametalli vool jääks stabiilseks; seda ei tohi katkestada ega otse allika põhja suunata. Toru tuleb täita ülalt alla ja vedeliku pind peab jääma ühtlaseks. Kontrollige valamise kiirust sobivalt. Tavaliselt alustage valamist veidi aeglasemalt, et sulatis saaks ühtlaselt täituda, seejärel suurendage veidi kiirust ja säilitage suhteliselt ühtlane valamiskiirus.
(7) Valamise ajal hoidke kulbi tila ja toru vahekaugus võimalikult lähedal, mitte üle 50 mm, et vältida sulametalli liigset oksüdeerumist.
(8) Pistikuga toru puhul ei tohi pistikut liiga vara eemaldada. Pärast seda, kui kanal on sulametalliga täidetud, eemaldage pistik järk-järgult nurga all, et vältida keeriste teket vormikanalites.
(9) Valamiseks ei tohiks kasutada sulametalli, mis asub tiigli põhjast alla 60 mm kõrgemal.
