Марка
|
Массовая доля
компонентов»
%
|
Назначение
|
ВИ2
ВИЗ
В
Карналлит
|
38-46 MgCI2; 32-40 КС1; 5 BaCI2; 3-5CaF2; до 8 NaCl+ + CaCI2; до 1,5
MgO
34-40 MgCl2; 25-36 КС1; 15-20 Ca F2; 7-10
MgO; до 8 NaCl+CaCI2
18-23 MgCl2;
30-40 КС1; 30-35 BaCl2; 3-6
CaF2; до 1,5 MgO; до 10 NaCl+CaCl2
40-48 MgCl2; 34-42 КС1; до 1,2 MgO; до 8 NaCl+CaCl2
|
Универсальный флюс
для приготовления сплавов типа МЛ5 в стационарных тиглях, а также в
индукционных печах
Универсальный флюс
для приготовления сплавов в выемных плавильных тиглях
Универсальный флюс
для плавки сплава МЛ 10
В качестве основы
для приготовления флюсов марок ВИ2, ВИЗ, Б, а также для промывки разливочных
ковшей и плавильного инструмента
|
текучесть и поверхностное натяжение для того, чтобы
поверхность сплава покрывалась сплошным слоем; 3) смачивать стенки тигля или
подину печи; 4) хорошей рафинирующей способностью, т. е. способностью легко
удалять из расплава неметаллические включения; 5) иметь плотность в
расплавленном состоянии при температурах 700-800 °С несколько большую, чем
плотность
сплава,
чтобы обеспечить оседание частиц флюса, находящихся во взвешенном состоянии в
сплаве; 6) не оказывать химического воздействия на магнии и другие составляющие
магниевого сплава, а также на материал футеровки отражательных печей.
Химический состав и
область применения наиболее распространенных флюсов для плавки и разливки
магниевых сплавов приведены в табл. 2.
20. ПРИМЕНЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ
СРЕД
Способ защиты магниевых сплавов с помощью флюсов отличается простотой
и надежностью, но имеет ряд недостатков: флюс окисляется, комкуется и твердеет,
пленка флюса нарушается и теряет свои защитные свойства. При зачерпывании
сплава пленка флюса может попасть в отливку, что создает опасность флюсовой
коррозии, в результате чего стойкость отливок снижается.
Выделяющийся хлор, пары и пыль от флюсов вызывают
также коррозию литейного оборудования.
В последнее время появляется
повышенный интерес к применению газообразных сред для защиты от окисления и
загорания расплава, т. е, к внедрению бесфлюсовой плавки магниевых сплавов.
Для создания защитной атмосферы
на практике применяют. углекислый газ, аргон, сернистый ангидрид.
На рис. 1 приведена схема устройства для бесфлюсовой
плавки магниевых сплавов с использованием порошкообразной серы, из которой при
сгорании образуется сернистый ангидрид, На рис. 2 аналогичное устройство предусматривает
возможность бесфлюсовой плавки магниевых сплавов путем защиты зеркала сплава
непосредственно струёй сернистого ангидрида.
Наиболее действенным
средством защиты является шестифтористая сера SF6 (элегаз) -тяжелый газ, неядовитый, без цвета и
запаха, не горит и не поддерживает горения. Нетоксичность элегаза является
существенным, преимуществом по сравнению с сернистым ангидридом,
Защитное
действие элегаза основано на взаимодействии с расплавом, в результате чего
образуется непроницаемая поверхностная пленка фторидов магния, обладающая способностью
мгновенно восстанавливаться даже после многократного удаления.
3. ПЛАВКА МАГНИЕВЫХ
СПЛАВОВ
Для
плавки магниевых сплавов применяют тигельные печи с выемным или стационарным
тиглем вместимостью 200-450 кг или отражательные печи большой
вместимости. При этом после расплавления всей шихты сплав переливают в
тигельные раздаточные печи, в которых производится его рафинирование.
В
разогретый тигель или печь загружают небольшое количество размолотого флюса и
около половины всего количества магния, поверхность которого также засыпается
флюсом. После расплавления первой порции магния постепенно загружают
остальное количество магния. Затем, когда расплавится весь магний, в сплав при
температуре 680-700 °С вводят предварительно мелко раздробленную лигатуру алюминий-марганец.
Марганец
в магниевые сплавы вводят при температуре 850 °С в виде смеси металлического
марганца или хлористого марганца О флюсом ВИЗ (см. табл. 2). Затем в тигель постепенно
загружают возврат. В течение всего процесса плавки поверхность сплава должна
быть покрыта слоем флюса ВИЗ.
Цинк
присаживается в конце плавки при температуре расплава 700-720 °С. При той же
температуре в сплав присаживается бериллий в виде лигатур магний - бериллий
или марганец-алюминий-бериллий или в виде фторбериллата натрия NaBeF4.
Лигатуры, содержащие бериллий, вводят в сплав до рафинирования, а фторбериллат
натрия - во время рафинирования.
Церий,
являясь компонентом некоторых новых магниевых сплавов, входит в состав
мишметалла, имеющего следующий состав (%): 45-55 церия, до 20 лантана, 15
железа, остальное- редкоземельные элементы первой группы. При расчете шихты
учитывают суммарное содержание всех редкоземельных элементов. Мишметалл
добавляют в расплав после рафинирования при помощи железного сетчатого стакана,
погружаемого на глубину 70-100 мм от зеркала сплава.
Цирконий
вводят в сплав в виде фторцирконата натрия Na2ZrFe при
температуре 850-900 °С.
Если
в магниевый сплав необходимо ввести значительное количество циркония, как,
например, в новый теплопрочный литейный сплав МЛ12, содержащий 4-5% Zn,
0,6-1,1% Zr, остальное- магний, приходится пользоваться так называемой
шлак-лигатурой, Для приготовления шлак-лигатуры используют шихту следующего
состава, %: 50 фторцирконата калия; 25 карналлита; 25 магния. Шлак-лигатуру
приготавливают одновременно в двух тиглях. В одном тигле расплавляют карналлит
и после прекращения бурления при температуре 750-800 °С замешивают
фторцирконат калия до получения однородной расплавленной массы. Затем в эту
смесь вливают расплавленный в другом тигле магний, нагретый до 680-750 °С.
Полученная шлак-лигатура содержит 25-50% циркония.
Заключительной стадией плавки любого магниевого сплава
является обработка его в жидком состоянии с целью рафинирования, а также
модифицирования структуры. Рафинирование магниевого сплава проводят после
введения всех легирующих добавок и доведения температуры расплава до 700-720
°С. Лишь в случае обработки магниевого сплава фторбериллатом натрия температура
нагрева сплава перед рафинированием повышается до 750-760 °С. Обычно
рафинирование производят путем перемешивания сплава железной ложкой или
шумовкой в течение 3-6 мин; при этом поверхность расплава посыпают размолотым
флюсом ВИЗ. Перемешивание начинают с верхних слоев сплава, затем ложку постепенно
опускают вниз, не доходя до дна примерно на 1/2 высоты тигля. Рафинирование
считается законченным, когда поверхность сплава приобретает блестящий, зеркальный
вид. По окончании рафинирования с поверхности сплава счищают флюс, а зеркало
сплава вновь покрывают ровным слоем свежей порции размолотого флюса ВИЗ. Затем
магниевые сплавы, кроме сплавов МЛ4, МЛ5 и МЛ6, нагревают до 750-780 °С и выдерживают
при этой температуре в течение 10-15 мин.
Магниевые сплавы марок МЛ4, МЛ5 и МЛ6 перед разливкой
подвергают модифицированию. После снятия с поверхности сплава загрязнений,
образовавшихся при модифицировании, и после засыпки поверхности расплава свежей
порцией флюса эти сплавы выдерживают, при этом температура понижается до
650-700 °С, затем производят заливку форм.
В ходе плавки тщательно
наблюдают за состоянием поверхности жидкого сплава. Если сплав начинает гореть,
его необходимо засыпать порошкообразным флюсом при помощи пневматического
флюсораспылителя.
4.
ДЕГАЗАЦИЯ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В
целях повышения коррозионной стойкости и механических свойств магниевых сплавов
разработано несколько способов обработки их в жидком состоянии, например
способ последовательной обработки ванны жидкого сплава кальцием и
гексахлорэтаном. Указанную обработку осуществляют по следующей технологии,
Кальций в количестве 0,1% вводят в сплав после его рафинирования при
температуре 750 °С. Навеску кальция помещают в колокольчик, который погружают
в сплав на 2/3 глубины тигля. Через 10 мин после введения кальция сплав
обрабатывают гексахлорэтаном при температуре 750-780 °С. Навеску
гексахлорэтана в количестве 0,07-0,1% от массы шихты заворачивают в алюминиевую
фольгу или тонкую бумагу и помещают в колокольчик, который погружают также на
2/3 глубины тигля и затем перемещают в нем. По окончании реакции с поверхности
сплава снимают шлак, сплав покрывают слоем флюса в зависимости от того, какой
применяют тигель - стационарный или выемный. Сплав в тигле подвергают
кратковременному рафинированию в течение 1-1,5 мин (при вместимости тигля около
300 кг). После повторного рафинирования сплав выдерживают в течение 15 мин,
после чего он готов к разливке по формам.
Последовательная
обработка магниевого сплава кальцием и гексахлорэтпиом повышает плотность
отливок и позволяет резко улучшить их механические свойства.
Магниевые сплавы в
процессе их плавки и разливки поглощают самое большое количество водорода по
сравнению с любым из ранее рассмотренных сплавов цветных металлов. Например,
если в алюминиевых сплавах содержание водорода составляет 1-5 см3 на
100 г сплава, то в магниевых сплавах количество водорода может доходить до
20-30 см3 на 100 г сплава.
Исходя из представления
о методах дегазации алюминиевых сплавов, следует предположить, что магниевые
сплавы можно дегазировать теми же способами, что и алюминиевые.
В последнее время
проведен ряд работ, которые позволили установить возможность рафинирования
магниевых сплавов при помощи продувки их в расплавленном состоянии некоторыми
газами. Наиболее проверенным способом дегазации магниевых сплавов оказался
метод продувки через расплав инертных газов (гелия, аргона), а также химически
активных газов: хлора и азота.
Дегазация инертным
газом. Продувку сплава
инертным газом проводят при температуре 740-750°С. Скорость продувки устанавливается
такой, чтобы привести к интенсивному перемешиванию расплава без выплескивания
сплава на стенки и борта печи. Время продувки для понижения содержания водорода
в магниевом сплаве (до 8-10 см3 на 100 г сплава) составляет 30 мин.
Более продолжительная дегазация сплава приводит к некоторому укрупнению зерна
в структуре материала отливок.
Дегазация азотом. Действие азота при дегазации магниевых
сплавов аналогично действию инертного газа. Однако при прохождении пузырьков
азота через сплав происходит частичное взаимодействие сплава с газом и
образуется нитрид магния, что приводит к некоторому загрязнению сплава
неметаллическими включениями. Продувку магниевых сплавов азотом осуществляют
при температуре 660-685 °С. Во время продувки сплава в этом интервале температур
не происходит интенсивной химической реакции. При более высоких температурах
(свыше 700 °С) идет активное образование нитрида магния. Продувку сплава в
тигле вместимостью около 1 т производят в течение получаса через железную
трубку диаметром 20 мм. При этом трубка должна находиться на расстоянии 150-200
мм от дна тигля. По окончании дегазации сплав переливают в раздаточные тигли,
очищают зеркало сплава, после чего сплав подвергают рафинированию и
модифицированию. Перед операцией модифицирования возможно проведение дополнительной
дегазации сплава при температуре 740-760 °С продувкой хлора со скоростью,
вызывающей небольшое перемешивание сплава. Продувку ведут в течение 3-5 мин при
небольшом избытке хлора.
Дегазация хлором или
смесью хлора с четыреххлористым углеродом. При прохождении пузырьков хлора через сплав хлор
вступает в реакцию с магнием, образуя хлористый магний. Температуру сплава при
хлорировании поддерживают обычно в пределах 740-760 °С. Изменение скорости
хлорирования в пределах 2,5-8 л/мин не оказывает заметного действия на размеры
зерна
и
механические свойства сплава, если количество пропускаемого хлора остается
постоянным и не превышает 3% от массы сплава. Более высокий процент хлора
приводит к укрупнению зерна в структуре отливок и к некоторому понижению механических
свойств.
Иногда
дегазация хлором совмещается с операцией модифицирования сплава. В этом случае
через сплав продувают 1-1,5% (от массы плавки) хлора вместе с 0,25% четыреххлористого
углерода. Температура сплава при таком способе 690-710 °С.
Дегазация
магниевых сплавов с помощью хлора или смеси хлора с четыреххлористым углеродом
имеет недостатки. Из них наиболее серьезным является то, что хлор токсичен
(ядовит) и применение его связано с опасностью отравления работающих, так как
при использовании хлора с четыреххлористым углеродом образуется некоторое
количество фосгена, являющегося сильным отравляющим веществом.
5. МОДИФИЦИРОВАНИЕ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Модифицирование магниевых сплавов применяют с целью
измельчения структуры и повышения механических свойств отливок. Сплавы марок
МЛЗ, МЛ4, МЛ5 и МЛ6 модифицируют путем перегрева расплава, обработки хлорным
железом, обработки углеродосодержащими материалами и другими способами.
Модифицирование путем перегрева. Сплав после рафинирования нагревают до 850 или 900 °С
и выдерживают соответственно в течение 15-20 или 10-15 мин. Недостатками этого
способа являются увеличение расхода топлива, повышение износа тиглей и окисляемости
сплава, снижение производительности плавильных печей.
Модифицирование углекислым кальцием (мелом). Мел в виде сухого порошка или мрамор в виде
мелкой крошки в количестве 0,5-0,6% от массы шихты заворачивают в пакет из
тонкой бумаги, помещают в колокольчик и вводят в сплав на половину высоты
тигля. Температура сплава в процессе модифицирования. 760-780 °С. Процесс
обработки продолжается 5-8 мин и ведется до прекращения выделения пузырей на
поверхности сплава. Сплав выдерживают после модификации 10-40 мин.
Модифицирование магнезитом. Магнезит, измельченный в порошок, в количестве 0,3-0,4% от массы
шихты заворачивают в бумажные пакеты и погружают в сплав колокольчиком в один
или два приема. Модифицирование .продолжают 8-12 мин до прекращения выделения
пузырей на поверхности сплава. Сплав выдерживают 30-40 мин. Применяющийся в
данном случае в качестве модификатора магнезит негигроскопичен, но не исключена
возможность некоторого загрязнения магниевого сплава неметаллическими
включениями, имеющимися в магнезите. Модифицирование магнезитом проводят до рафинирования
при температуре магниевого сплава 720- 730 °С,
6. РАЗЛИВКА МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Заливку форм магниевым сплавом ведут в большинстве случаев
при температуре 740-780 °С и лишь при крупных тонкостенных отливках
температуру повышают до 800 °С, а в редких случаях-до 810 °С. Дальнейшее повышение
температуры не рекомендуется из-за сильного окисления сплава.
Раздачу
сплава из печи и заливку форм ведут следующим образом. По достижении нужной
температуры сплава производят подготовку разливочного ковша путем прогрева его
докрасна в тигле с расплавленным флюсом ВИ2 (см. табл. 2). Затем флюс сливают
через носок ковша и тщательно счищают со стенок ковша. В рабочем тигле с
поверхности расплава металлической счищалкой или донной частью ковша флюс
отводят, и при медленном погружении ковша набирается сплав. Некоторое
количество сплава (до 5%) сливается обратно в печь через носок ковша для того,
чтобы удалить флюс, находящийся на носке. Наполненный ковш вынимают из ванны
жидкого сплава и дают стечь флюсу с его наружных стенок. Чтобы избежать зачерпывания
флюса при заборе сплава ковшом, следует вычерпывать не более 2/3 вместимости
печи или тигля.
При
заливке форм носок ковша должен находиться по возможности ближе к литниковой
чаше или воронке, струя металла должна быть равномерной, а чаша или воронка стояка
на протяжении всего времени заливки должна быть заполненной. Для предохранения
от горения во время заливки струя магниевого сплава припыливается серным цветом
или смесью серы и борной кислоты (1:1) из специального распылителя или мешочка
из неплотной ткани. По окончании заливки в ковше должно оставаться не менее
10-15% сплава. Весь сплав из ковша нельзя выливать из-за возможного попадания
флюса в литейную форму. Остатки сплава сливают в изложницу.
Список использованной литературы
1. Белоусов Н.Н. Плавка и разливка сплавов
цветных металлов. - Л.: Машиностроение,1981.- 80с.
2. Липницкий А.М.,
Морозов И.В. Технология цветного литья. - Л.: Машгиз ,1986.- 224с.
3. Воздвиженский
В.М. Литейные сплавы и технология их выплавки в машиностроении. - М.:
Машиностроение ,1984.- 432с.
Продаю диплом по проектированию литейных цехов защищен на отлично
Keen1@yandex.ru