การถลุงและการเทโลหะผสมเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตการหล่อ การควบคุมกระบวนการถลุงและการเททั้งหมดอย่างเคร่งครัดมีบทบาทสำคัญในการป้องกันข้อบกพร่องในการหล่อ เช่น รูเข็ม การรวมตัว การวิ่งผิดทาง รอยแตก ความพรุน และการหดตัว
เนื่องจากอะลูมิเนียมหลอมเหลวมีแนวโน้มสูงที่จะดูดซับไฮโดรเจน คุณสมบัติการออกซิไดซ์อย่างแรง และละลายเหล็กได้ง่าย จึงต้องปฏิบัติตามข้อควรระวังที่เรียบง่ายแต่ระมัดระวังในระหว่างกระบวนการหลอมและการหล่อเพื่อให้ได้การหล่อคุณภาพสูง-
1. การระบายความร้อนของวัสดุเตาโลหะผสมอลูมิเนียมและการควบคุมคุณภาพ
เพื่อที่จะผลิตอะลูมิเนียมหลอมเหลวคุณภาพสูง- ควรเลือกวัตถุดิบที่ผ่านการรับรองก่อน วัตถุดิบจะต้องได้รับการจัดการทางวิทยาศาสตร์และได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม มิฉะนั้นคุณภาพของโลหะผสมจะได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง แนวปฏิบัติด้านการผลิตแสดงให้เห็นว่าหากวัตถุดิบ (รวมถึงวัสดุโลหะและวัสดุเสริม) ไม่ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด การหล่อเป็นชุดอาจถูกกำจัดทิ้ง
(1) วัตถุดิบต้องมีองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีที่มีคุณสมบัติเหมาะสม โดยมีข้อกำหนดเฉพาะดังต่อไปนี้
นอกเหนือจากการวิเคราะห์ส่วนประกอบหลักและปริมาณสิ่งเจือปนของแท่งโลหะผสมที่เข้ามาในโรงงานแล้ว ยังมีการตรวจสอบโครงสร้างโลหะผสมต่ำ-และพื้นผิวแตกหักอีกด้วย การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าการใช้อะลูมิเนียมหลอมที่มีช่องการหดตัวอย่างรุนแรง รูเข็ม และฟองอากาศ ทำให้ยากต่อการหล่อแบบหนาแน่น และอาจส่งผลให้เกิดการเสียของทั้งเตาหรือแบบชุดของการหล่อ
เมื่อศึกษาผลกระทบของแท่งโลหะผสมอะลูมิเนียม-ต่อความพรุนของโลหะผสมอะลูมิเนียม พบว่าไม่มีความพรุนปรากฏขึ้นเมื่อใช้บล็อกทดสอบที่ทำจากแม่พิมพ์หล่อทรายบริสุทธิ์หลอมเหลว- อย่างไรก็ตาม หลังจากเพิ่มแท่งโลหะผสมอะลูมิเนียม-คุณภาพต่ำและต่ำกว่ามาตรฐาน- บล็อกทดสอบพบว่ามีความพรุนอย่างรุนแรงและมีเม็ดหยาบ เหตุผลนี้เกิดจากการสืบทอดวัสดุ สำหรับอะลูมิเนียม-ซิลิกอนอัลลอยด์ ผลของการสืบทอดจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณ โดยจะมีนัยสำคัญเมื่อปริมาณซิลิกอนถึง 7% การเพิ่มปริมาณซิลิคอนอย่างต่อเนื่องให้กับองค์ประกอบยูเทคติกจะช่วยลดผลกระทบจากการสืบทอดเล็กน้อย เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องในการหล่อที่เกิดจากผลกระทบจากการสืบทอดของสต๊อกเตาเผา จำเป็นต้องเลือกแท่งอลูมิเนียมคุณภาพทางโลหะวิทยา โลหะผสมขั้นกลาง และวัสดุเตาเผาอื่นๆ มาตรฐานเฉพาะมีดังนี้:
1) พื้นผิวที่แตกหักไม่ควรมีรูเข็มหรือรูก๊าซ
รูเข็มควรอยู่ภายในเกรด 3 และในพื้นที่ (ไม่เกิน 25% ของพื้นที่ที่ถูกตรวจสอบ) ไม่ควรเกินเกรด 3 หากเกินเกรด 3 จะต้องทำการถลุงใหม่เพื่อลดระดับรูเข็ม วิธีการถลุงใหม่และการทำให้บริสุทธิ์จะเหมือนกับการหลอมโลหะผสมอลูมิเนียมทั่วไป อุณหภูมิการหล่อไม่ควรเกิน 660 องศา สำหรับแท่งอะลูมิเนียมหรือแท่งโลหะผสมที่มีเกรนดั้งเดิมขนาดใหญ่ ควรใช้อุณหภูมิแม่พิมพ์ที่ต่ำกว่าก่อนเพื่อให้แข็งตัวอย่างรวดเร็วและขัดเกลาเกรน
(2) การจัดการวัสดุค่าธรรมเนียม
ก่อนใช้งาน ควรพ่นทรายเพื่อขจัดสนิม จาระบี และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ที่พื้นผิว แท่งโลหะผสมอลูมิเนียมและเศษโลหะที่มีพื้นผิวค่อนข้างสะอาดและใช้เวลาจัดเก็บสั้นอาจไม่จำเป็นต้องพ่นทราย แต่ต้องถอดตัวกรองเหล็กหรือส่วนประกอบที่ฝังอยู่ในประจุออก วัสดุที่ชาร์จทั้งหมดควรได้รับความร้อนก่อนนำไปใส่ในเตาเผาเพื่อขจัดความชื้นบนพื้นผิวและลดเวลาในการหลอมละลายได้มากกว่า 3 ชั่วโมง
(3) การจัดการและการจัดเก็บวัสดุเตา
การจัดเก็บและการจัดการวัสดุเตาเผาอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการรับรองคุณภาพของโลหะผสม วัสดุเตาควรเก็บไว้ในโกดังที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยและอยู่ในสภาพแห้ง
2. การเตรียมถ้วยใส่ตัวอย่างและเครื่องมือถลุง
(1) สำหรับการหล่อโลหะผสมอลูมิเนียม จะใช้ถ้วยใส่ตัวอย่างเหล็กทั่วไป และสามารถใช้ถ้วยใส่ตัวอย่างที่ทำจากเหล็กหล่อหรือแผ่นเหล็กเชื่อมได้
ทั้งเบ้าหลอมใหม่และเบ้าหลอมเก่าที่ไม่ได้ใช้งานมาเป็นเวลานานควรพ่นทรายก่อนใช้งานและให้ความร้อนที่ 700–800 องศา โดยคงอุณหภูมินี้ไว้ 2–4 ชั่วโมงเพื่อเผาผลาญความชื้นและสารที่ติดไฟได้ที่เกาะผนังด้านในของเบ้าหลอม เมื่อเย็นลงต่ำกว่า 300 องศา ให้ทำความสะอาดผนังด้านในของเบ้าหลอมอย่างระมัดระวัง และทาการเคลือบเมื่ออุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 200 องศา
ควรอุ่นเบ้าหลอมให้เป็นสีแดงเข้ม (500–600 องศา ) ก่อนใช้งานและเก็บไว้ที่อุณหภูมินี้นานกว่า 2 ชั่วโมง สำหรับถ้วยใส่ตัวอย่างใหม่ วิธีที่ดีที่สุดคือละลายชุดวัสดุรีไซเคิลที่มีเกรดเดียวกันก่อนจึงจะหลอมวัสดุจริง
(2) การเตรียมเครื่องมือถลุง
ฝาครอบกระดิ่ง ฝาทุบ ช้อนคน ถุงเท
ก่อนใช้งาน ควรอุ่นแม่พิมพ์และอุปกรณ์อื่น ๆ เคลือบด้วยชั้นป้องกันที่อุณหภูมิ 150–200 องศา แล้วเช็ดให้แห้ง อุณหภูมิการอบแห้งควรอยู่ที่ 200–400 องศา โดยมีเวลาพักมากกว่า 2 ชั่วโมง หลังการใช้งาน ควรกำจัดออกไซด์และฟลูออไรด์ที่เกาะติดกับพื้นผิวออกให้หมด (แนะนำให้พ่นทราย)
3. การควบคุมอุณหภูมิหลอมเหลว
หากอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำเกินไป จะไม่เอื้อต่อการละลายขององค์ประกอบโลหะผสมและการกำจัดก๊าซและการรวมตัว เพิ่มแนวโน้มในการแยกส่วน การปิดเย็น และการเคลื่อนตัวผิด นอกจากนี้ยังอาจส่งผลให้ไรเซอร์มีความร้อนไม่เพียงพอ ส่งผลให้การป้อนตัวหล่อไม่เหมาะสม ตามข้อมูลอ้างอิงบางส่วน อุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะผสมอะลูมิเนียมทั้งหมดควรสูงถึงอย่างน้อย 705 องศา และควรทำการกวน ในทางกลับกัน อุณหภูมิหลอมเหลวที่สูงเกินไปไม่เพียงแต่ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานเท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้น ยังนำไปสู่การดูดซับไฮโดรเจนที่เพิ่มขึ้น เม็ดหยาบมากขึ้น การเกิดออกซิเดชันของอะลูมิเนียมที่รุนแรงยิ่งขึ้น และการสูญเสียธาตุโลหะผสมบางชนิดมากขึ้น ผลที่ตามมาคือคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมลดลง ประสิทธิภาพการหล่อและการตัดเฉือนลดลง ประสิทธิภาพของการอบชุบด้วยความร้อนลดลง และความแน่นของก๊าซ-ของการหล่อลดลง
แนวทางปฏิบัติด้านการผลิตได้พิสูจน์แล้วว่าการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วแก่โลหะผสมที่หลอมละลายจนถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นและการกวนที่เหมาะสมจะช่วยละลายองค์ประกอบของโลหะผสมทั้งหมด (โดยเฉพาะองค์ประกอบของโลหะทนไฟ) หลังจากเอาตะกรันที่ลอยอยู่ออกแล้ว การลดอุณหภูมิลงจนถึงจุดไหลจะช่วยลดการแยกตัว ลดไฮโดรเจนที่ละลาย และช่วยให้ได้โลหะผสมที่มีความหนาแน่นสม่ำเสมอและมีคุณสมบัติเชิงกลสูง เนื่องจากอุณหภูมิของอลูมิเนียมหลอมละลายนั้นตัดสินด้วยตาเปล่าได้ยาก ไม่ว่าจะใช้เตาหลอมชนิดใดก็ตาม จึงควรควบคุมอุณหภูมิด้วยเครื่องมือวัด เครื่องมือวัดควรได้รับการสอบเทียบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ ควรทำความสะอาดปลอกเทอร์โมคัปเปิลเป็นระยะด้วยแปรงโลหะและเคลือบด้วยสีป้องกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำและอายุการใช้งานยาวนาน
4. การควบคุมเวลาในการหลอมละลาย
เพื่อลดการเกิดออกซิเดชันของการหลอมอะลูมิเนียม การดูดซับก๊าซ และการละลายของเหล็ก ควรลดเวลาการคงตัวของอะลูมิเนียมหลอมในเตาเผาให้เหลือน้อยที่สุด และควรดำเนินการหลอมอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่เริ่มหลอมจนเทเสร็จ ระยะเวลาไม่ควรเกิน 4 ชั่วโมงสำหรับการหล่อทราย 6 ชั่วโมงสำหรับการหล่อแม่พิมพ์โลหะ และ 8 ชั่วโมงสำหรับการหล่อแบบตายตัว
เพื่อเร่งกระบวนการหลอม ควรเติมเศษขนาดกลาง-ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าและโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิกอนขั้นกลางก่อน เพื่อให้กลุ่มที่หลอมเหลวก่อตัวขึ้นที่ด้านล่างของถ้วยใส่ตัวอย่างอย่างรวดเร็ว จากนั้น เศษชิ้นส่วนขนาดใหญ่และแท่งอะลูมิเนียมบริสุทธิ์จะถูกเติมเข้าไป เพื่อให้สามารถค่อยๆ จุ่มลงในบ่อหลอมที่ขยายตัวและละลายอย่างรวดเร็ว หลังจากที่ประจุส่วนหลักละลายแล้ว จะมีการเพิ่มโลหะผสมตัวกลางที่กำลังหลอมสูงกว่า-จำนวนเล็กน้อย จากนั้นอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและคนเพื่อเร่งการหลอม ในที่สุด อุณหภูมิจะลดลงและองค์ประกอบโลหะผสมที่ถูกออกซิไดซ์จะถูกกดเข้าไปอย่างง่ายดายเพื่อลดการสูญเสียให้เหลือน้อยที่สุด
5. การขนย้ายและการเทของเหลว
แม้ว่าความหนาแน่นของอลูมินาที่เป็นของแข็งจะอยู่ที่ประมาณเท่ากับความหนาแน่นของอะลูมิเนียมหลอมเหลว แต่เมื่อเข้าสู่การหลอมของอะลูมิเนียม จะใช้เวลานานพอสมควรในการตกลงสู่ก้นเบ้าหลอม ในทางตรงกันข้าม ฟิล์มอลูมินาที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวอะลูมิเนียมหลังออกซิเดชันจะมีด้านที่หนาแน่นเมื่อสัมผัสกับอะลูมิเนียมหลอมเหลว ในขณะที่ด้านที่สัมผัสกับอากาศจะหลวมและมีรูพรุนจำนวนมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60–100 Å ฟิล์มนี้มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และคุณสมบัติการดูดซับที่แข็งแกร่ง ซึ่งทำให้ดูดซับไอน้ำได้ง่ายและมีแนวโน้มที่จะลอยได้ ดังนั้น เนื่องจากความหนาแน่นที่แตกต่างกันระหว่างฟิล์มออกไซด์นี้กับการหลอมของอลูมิเนียมมีขนาดเล็ก การผสมมันเข้าไปในการหลอมทำให้เกิดการจมและลอยได้ช้ามาก ทำให้ยากต่อการเอาออกจากการหลอม และนำไปสู่การก่อตัวของรูพรุนของก๊าซและการรวมตัวในการหล่อ ดังนั้น เมื่อถ่ายโอนอะลูมิเนียมหลอมเหลว จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องลดการกวนของโลหะหลอมเหลวให้เหลือน้อยที่สุด และลดการสัมผัสกับอากาศของอะลูมิเนียมหลอมให้มากที่สุด
เมื่อใช้เบ้าหลอมแบบเอียงเพื่อเทโลหะหลอมเหลว เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้โลหะหลอมเหลวผสมกับอากาศ ควรวางทัพพีให้ใกล้กับพวยกาเตาหลอมมากที่สุด และเอียงให้โลหะหลอมเหลวไหลไปตามผนังด้านข้างของทัพพี เพื่อป้องกันไม่ให้กระทบกับก้นทัพพีโดยตรง ซึ่งอาจทำให้เกิดความปั่นป่วนหรือกระเด็นได้
การใช้วิธีการเทที่ถูกต้องและสมเหตุสมผลถือเป็นเงื่อนไขสำคัญประการหนึ่งในการได้รับการหล่อคุณภาพสูง- แนวปฏิบัติด้านการผลิตแสดงให้เห็นว่าการใส่ใจในประเด็นต่อไปนี้มีประสิทธิภาพมากในการป้องกันและลดข้อบกพร่องในการหล่อ
(1) ก่อนเท ให้ตรวจสอบอุณหภูมิหลอมละลายของเตา ความจุของทัพพีในการเท และความแห้งของชั้นเคลือบบนพื้นผิวอย่างระมัดระวัง รวมถึงเตรียมเครื่องมืออื่น ๆ ไว้อย่างเพียงพอหรือไม่ ควรวางถ้วยเทโลหะไว้บนแม่พิมพ์ทราย 3-5 นาทีก่อนเท ขณะนี้อุณหภูมิของกระบวยเทไม่ควรเกิน 150 องศา . หากวางเร็วเกินไปหรืออุณหภูมิสูงเกินไป ก๊าซจำนวนมากอาจสะสมในช่องการเท ทำให้เกิดความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดระหว่างการเท
(2) ไม่ควรทำการเทในสถานที่ที่มีกระแสลม ซึ่งโลหะหลอมเหลวอาจเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์หรือเผาไหม้อย่างรุนแรง ซึ่งอาจทำให้เกิดการรวมตัวของออกซิเดชั่นและข้อบกพร่องอื่น ๆ ในการหล่อ
(3) เมื่อได้โลหะหลอมเหลวจากเบ้าหลอม ขั้นแรกให้เอาฟิล์มออกไซด์หรือชั้นฟลักซ์บนพื้นผิวของสารหลอมออกเบา ๆ โดยใช้ก้นทัพพี จากนั้นค่อย ๆ จุ่มทัพพีลงในโลหะหลอมเหลว ตักของเหลวที่ละลายด้วยปากกว้างของทัพพี แล้วยกทัพพีขึ้นอย่างมั่นคง
(4) เมื่อถือกระบวย หลีกเลี่ยงการเอียงด้วยฝ่ามือ เดินอย่างมั่นคง ไม่ควรยกทัพพีสูงเกินไป และระดับโลหะด้านในต้องคงที่และไม่รบกวน
(5) ก่อนเท ให้เอาตะกรันออกจากทัพพีเพื่อป้องกันไม่ให้ตะกรัน ฟิล์มออกไซด์ และสิ่งสกปรกอื่น ๆ เข้าไปในแม่พิมพ์ระหว่างการเท
(6) ในระหว่างการเท ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการไหลของโลหะหลอมเหลวยังคงมีเสถียรภาพ ไม่ควรถูกขัดจังหวะหรือหันไปที่ด้านล่างของป่วงโดยตรง ควรเติมป่วงจากบนลงล่าง และพื้นผิวของของเหลวจะต้องคงที่ ควบคุมความเร็วการเทให้เหมาะสม โดยทั่วไป ให้เริ่มเทช้าลงเล็กน้อยเพื่อให้ของเหลวเติมได้เท่าๆ กัน จากนั้นเพิ่มความเร็วเล็กน้อยและรักษาอัตราการเทที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ
(7) ในระหว่างกระบวนการเท ให้รักษาระยะห่างระหว่างพวยทัพพีและป่วงให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะทำได้ ไม่เกิน 50 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันมากเกินไปของโลหะหลอมเหลว
(8) สำหรับป่วงที่มีปลั๊ก ไม่ควรถอดปลั๊กเร็วเกินไป หลังจากที่ป่วงเต็มไปด้วยโลหะหลอมเหลวแล้ว ให้ค่อยๆ ถอดปลั๊กออกในมุมหนึ่งเพื่อป้องกันการเกิดกระแสน้ำวนในช่องแม่พิมพ์
(9) โลหะหลอมเหลวที่อยู่เหนือก้นเบ้าหลอมน้อยกว่า 60 มม. ไม่ควรใช้ในการหล่อ
