Bræðsla og steypa málmblöndur eru lykilferli í steypuframleiðslu. Strangt eftirlit með öllu bræðslu- og steypuferlinu gegnir mikilvægu hlutverki við að koma í veg fyrir steypugalla eins og göt, innfellingar, mishlaup, sprungur, grop og rýrnun.
Þar sem bráðið ál hefur mikla tilhneigingu til að gleypa vetni, sterka oxandi eiginleika og leysir auðveldlega upp járn, þarf að gera einfaldar en varkárar varúðarráðstafanir við bræðslu og steypuferli til að framleiða hágæða steypu.
1. Kæling á efni úr ál ofni og gæðaeftirlit
Til þess að framleiða hágæða bráðið ál ætti að velja fyrst hæft hráefni. Hráefnin verða að vera meðhöndluð á vísindalegan hátt og rétt meðhöndluð; annars munu gæði málmblöndunnar verða fyrir alvarlegum áhrifum. Framleiðsluaðferðir hafa sýnt að ef ekki er strangt eftirlit með hráefnum (þar á meðal málm- og hjálparefnum) er hægt að týna framleiðslulotum af steypu.
(1) Hráefni verða að hafa viðurkennda efnasamsetningu og uppbyggingu, með sérstökum kröfum sem hér segir:
Auk þess að greina helstu efnisþætti og óhreinindainnihald álfelganna sem koma inn í verksmiðjuna, er einnig farið í skoðanir á lágum-blendibyggingum og brotflötum. Reynsla hefur sannað að notkun álbræðslu sem inniheldur mikið rýrnunarhol, göt og loftbólur gerir það erfitt að fá þéttar steypur og getur jafnvel leitt til úreldingar á heilum ofni eða lotu af steypu.
Þegar rannsökuð var áhrif ál-kísilblendiblokka á gljúpu álblöndunnar, kom í ljós að enginn gljúpur kom fram þegar notaðir voru prófunarkubbar úr bræddum hreinum sandi-steyptum mótum. Hins vegar, eftir að hafa bætt við lágum-gæða og ófullnægjandi ál-kísilblendihleifum, sýndu prófunarblokkirnar mikla grop og gróf korn. Ástæðan fyrir þessu er vegna erfðaáhrifa efnisins. Fyrir ál-kísilblendi eykst erfðaáhrifin með innihaldinu og verða veruleg þegar kísilinnihaldið nær 7%. Að halda áfram að auka kísilinnihaldið í eutectic samsetningu dregur lítillega úr erfðaáhrifum. Til að leysa steypugalla af völdum erfðaáhrifa ofnastofns er nauðsynlegt að velja hágæða álhleifar, millimálmblöndur og önnur ofnefni. Sérstakir staðlar eru sem hér segir:
1) Brotflöturinn ætti ekki að vera með göt eða gashol
Pinholes ættu að vera innan gráðu þrjú, og á staðnum (ekki meira en 25% af skoðaðu svæði) ætti ekki að fara yfir gráðu þrjú. Ef það fer yfir stig þrjú verður að endurbræða til að draga úr hæðinni. Endurbræðslu- og hreinsunaraðferðin er sú sama og fyrir almenna álbræðslu. Steypuhitastigið ætti ekki að fara yfir 660 gráður. Fyrir álhleifar eða álhleifar með stórum upprunalegum kornum, ætti fyrst að nota lægra mótshitastig til að láta þau storkna hratt og betrumbæta kornin.
(2) Gjald efnismeðferð
Fyrir notkun skal sandblása hleðsluefnin til að fjarlægja yfirborðsryð, fitu og önnur aðskotaefni. Álblöndur og málmleifar með tiltölulega hreinu yfirborði og stuttum geymslutíma þarfnast ef til vill ekki sandblástur, en fjarlægja þarf allar járnsíur eða innbyggða íhluti sem blandað er í hleðsluna. Allt hleðsluefni ætti að forhita áður en það er sett í ofninn til að fjarlægja yfirborðsraka og stytta bræðslutímann um meira en 3 klukkustundir.
(3) Umsjón og geymsla ofnaefna
Rétt geymsla og umsjón með efni í ofni eru mikilvæg til að tryggja gæði málmblöndunnar. Ofnefni ætti að geyma í vöruhúsum með litlum hitabreytingum og þurrum aðstæðum.
2. Undirbúningur deigla og bræðsluverkfæra
(1) Til að steypa ál eru algengar járndeiglur notaðar og einnig er hægt að nota deiglur úr steyptu stáli eða soðnum stálplötum.
Bæði nýjar deiglur og gamlar deiglur sem hafa ekki verið notaðar í langan tíma ætti að sandblása fyrir notkun og hita upp í 700–800 gráður, halda þessu hitastigi í 2–4 klukkustundir til að brenna burt raka og eldfim efni sem loðast við innri vegg deiglunnar. Þegar það er kælt niður fyrir 300 gráður skaltu hreinsa innri vegg deiglunnar vandlega og bera á húðina þegar hitastigið er ekki lægra en 200 gráður.
Forhita skal deigluna í dökkrauðan lit (500–600 gráður) fyrir notkun og halda henni við þetta hitastig í meira en 2 klukkustundir. Fyrir nýja deiglu er best að bræða fyrst lotu af endurunnu efni af sömu gráðu áður en raunverulegt efni er brædd.
(2) Undirbúningur bræðsluverkfæra
Bjöllulok, mölvunarlok, hræriskeið, hellapoki
Fyrir notkun skal forhita mót og annan búnað, húða með hlífðarlagi við hitastigið 150–200 gráður og þurrka vandlega. Þurrkunarhitinn ætti að vera 200–400 gráður, með geymslutíma í meira en 2 klukkustundir. Eftir notkun skal fjarlægja öll oxíð og flúoríð sem festast við yfirborðið alveg (mælt er með sandblástur).
3. Stjórnun bræðsluhita
Ef bræðsluhitastigið er of lágt er það ekki til þess fallið að leysa upp málmblöndur og fjarlægja lofttegundir og innifalið, sem eykur tilhneigingu til aðskilnaðar, köldu lokunar og miskeyrslu. Það getur einnig leitt til ófullnægjandi hita í riserinu, sem kemur í veg fyrir rétta fóðrun á steypunni. Samkvæmt sumum tilvísunum ætti bræðsluhiti allra álblöndur að ná að minnsta kosti 705 gráðum og hræra ætti. Á hinn bóginn, of hátt bræðsluhitastig eyðir ekki aðeins orku heldur, sem er mikilvægara, leiðir til aukinnar vetnisupptöku, grófara korna, alvarlegri oxunar á áli og meiri taps á sumum málmblöndurefnum. Þar af leiðandi versna vélrænni eiginleikar málmblöndunnar, afköst steypu og vinnslu versna, skilvirkni hitameðferðar minnkar og gas-þéttleiki steypunnar minnkar.
Framleiðsluaðferðir hafa sannað að það að hita málmbræðsluna hratt upp í hærra hitastig og framkvæma rétta hræringu hjálpar til við að leysa upp alla málmblöndur (sérstaklega eldföst málmefni). Eftir að fljótandi gjallið hefur verið fjarlægt, lækkar hitastigið niður í steypumarkið, lágmarkar aðskilnað, dregur úr uppleystu vetni og hjálpar til við að fá einsleita, þétta málmblöndu með mikla vélrænni eiginleika. Þar sem erfitt er að dæma hitastig álbræðslunnar með berum augum, sama hvaða tegund af bræðsluofni er notuð, ætti að stjórna hitastigi með mælitæki. Mælitækin ættu að vera kvörðuð og viðhaldið reglulega. Hitafesta ermarnar ættu að vera reglulega hreinsaðar með málmbursta og húðaðar með hlífðarmálningu til að tryggja nákvæmar hitamælingar og langan endingartíma.
4. Stjórn á bræðslutíma
Til að draga úr oxun álbræðslunnar, gasupptöku og upplausn járns, ætti að lágmarka dvalartíma álbræðslunnar í ofninum og bræða ætti að fara fram hratt. Frá upphafi bræðslu þar til steypa er lokið, ætti lengdin ekki að vera lengri en 4 klukkustundir fyrir sandsteypu, 6 klukkustundir fyrir málmmótsteypu og 8 klukkustundir fyrir mótsteypu.
Til að flýta fyrir bræðsluferlinu ætti fyrst að bæta við meðalstóru-broti með lægra bræðslumarki og áli-kísilblendi, þannig að bræðslupottur myndist fljótt neðst í deiglunni. Síðan er stærri brotabrotum og hreinum álhleifum bætt við, sem gerir þeim kleift að sökkva smám saman í stækkandi bræðslupottinn og bráðna hratt. Eftir að meginhluti hleðslunnar hefur bráðnað er litlu magni af hærra-bræðslu milliefnisblöndur bætt við og hitastigið hækkað og hrært til að flýta fyrir bráðnun. Að lokum er hitastigið lækkað og auðveldlega oxaðir málmblöndur þrýstir inn til að lágmarka tap.
5. Flytja og hella bræðslunni
Þó að eðlismassi áls á föstu formi sé um það bil jafn og bráðins áls, tekur það nægilega langan tíma að setjast á botn deiglunnar þegar það fer í álbræðsluna. Aftur á móti hefur súrálfilman sem myndast á yfirborði áls eftir oxun þétta hlið í snertingu við álbræðsluna, en sú hlið sem verður fyrir lofti er laus og inniheldur fjölmargar svitaholur með þvermál 60–100 Á. Þessi filma hefur stórt yfirborð og sterka aðsogseiginleika, sem gerir það að verkum að hún gleypir auðveldlega vatnsgufu og hefur jafnvel tilhneigingu til að fljóta. Þess vegna, þar sem þéttleikamunurinn á þessari oxíðfilmu og álbræðslunni er lítill, leiðir það til þess að blanda því inn í bræðsluna í mjög hægum sökkvi og fljótandi, sem gerir það erfitt að fjarlægja úr bræðslunni og leiðir til myndunar gashola og innifalinna í steypunni. Þar af leiðandi, þegar álbræðslan er flutt, er nauðsynlegt að lágmarka hræringu í bráðna málmnum og draga eins mikið úr váhrifum bræðslunnar fyrir lofti og mögulegt er.
Þegar halladeiglu er notað til að hella bráðnum málmi, til að forðast að blanda bráðna málmnum við loft, skal setja sleifina eins nálægt ofnstútnum og hægt er og halla þannig að bráðni málmurinn flæði meðfram hliðarvegg sleifarinnar og kemur í veg fyrir að hann lendi beint í botni sleifarinnar, sem gæti valdið æsingi eða skvettum.
Að nota rétta og sanngjarna helluaðferð er eitt af mikilvægu skilyrðunum til að fá hágæða steypur. Framleiðsluaðferðir sýna að athygli á eftirfarandi atriðum er mjög áhrifarík til að koma í veg fyrir og draga úr steypugöllum.
(1) Áður en hellt er, athugaðu vandlega bræðsluhita ofnsins, getu hella sleifarinnar og þurrkinn á húðunarlaginu á yfirborði þess, svo og hvort önnur verkfæri séu nægilega undirbúin. Málmhellubikarinn skal setja á sandmótið 3–5 mínútum áður en hellt er. Á þessum tíma ætti hitastig hella sleifarinnar ekki að fara yfir 150 gráður. Ef það er sett of snemma eða ef hitastigið er of hátt getur mikið magn af gasi safnast fyrir í hellurásinni sem getur skapað hættu á sprengingu við upphellingu.
(2) Ekki ætti að hella á staði með drag, þar sem bráðinn málmur getur oxast mjög eða brennt, sem gæti valdið oxunarinnihaldi og öðrum göllum í steypunni.
(3) Þegar þú færð bráðinn málm úr deiglunni, fjarlægðu fyrst varlega oxíðfilmuna eða flæðilagið á yfirborði bræðslunnar með botni sleifarinnar, dýfðu síðan sleifinni hægt niður í brædda málminn, ausaðu bræðslunni með breiðum munni sleifarinnar og lyftu sleifinni jafnt og þétt.
(4) Þegar þú berð sleifina skaltu forðast að halla henni með lófanum; ganga jafnt og þétt. Ekki má lyfta sleifinni of hátt og málmhæðin að innan verður að vera stöðug og ótrufluð.
(5) Rétt áður en hellt er, fjarlægðu allt gjall úr sleifinni til að koma í veg fyrir að gjall, oxíðfilmur og önnur óhreinindi komi inn í mótið meðan á hella stendur.
(6) Gakktu úr skugga um að flæði bráðins málms sé stöðugt meðan á hella stendur; það ætti ekki að trufla eða beina því beint í botn sprettisins. Fylla skal brúsann ofan frá og niður og vökvayfirborðið verður að vera stöðugt. Stjórnaðu hellihraðanum á viðeigandi hátt. Venjulega, byrjaðu að hella aðeins hægar til að leyfa bræðslunni að fyllast jafnt, aukið síðan hraðann aðeins og haltu tiltölulega stöðugum hellahraða.
(7) Meðan á hellaferlinu stendur, haltu fjarlægðinni milli sleifarstútsins og tappsins eins nálægt og mögulegt er, ekki meira en 50 mm, til að forðast of mikla oxun bráðna málmsins.
(8) Fyrir sprautu með tappa ætti ekki að fjarlægja tappann of snemma. Eftir að sprautan er fyllt með bráðnum málmi, fjarlægðu tappann smám saman í horn til að koma í veg fyrir hvirfilmyndun í moldarrásunum.
(9) Ekki ætti að nota bráðinn málm sem er minna en 60 mm fyrir ofan botn deiglunnar við steypu.
