24.08.2019
Площадочный вибратор является приспособлением, аналогичным электродвигателю, применяемое в роли источника эффективных колебаний....


24.08.2019
На сегодняшний день во всём мире наблюдается максимально экономное использование энергоресурсов, а владельцы недвижимого...


24.08.2019
В процессе обустройства ванной комнаты приходится выбирать большое количество важнейших компонентов, начиная от ванных и унитаза,...


23.08.2019
На сегодняшний день циркониевые коронки считаются уникальной разработкой в сфере протезирования зубов, её пользуются стоматологи...


23.08.2019
Эксплуатационный период любого строения, сохранность всего имущества и создание в нём оптимального микроклимат определяется, в...


23.08.2019
Дабы постройка выглядела массивной и напоминала строения минувших веков, нередко мастера выполняют отделку с помощью руст. Это...


Получение фасонного литья из магниевых сплавов при плавке без флюса в открытых печах

17.07.2019

Методы ведения плавки в открытых печах, в инертной атмосфере или вакууме обусловлены взаимодействием сплава с газами (O2, H2, N2). Высокая химическая активность магния, способность загораться при нагревании, химически взаимодействовать с большинством веществ и их соединений, а также высокая упругость паров и их способность сублимировать, препятствующая плавлению в вакууме, создают серьезные трудности при разработке технологии плавки магниевых сплавов.

В результате ранее проведенных широких исследований физико-химических процессов в системах Mg—O2, Mg—N2, Mg—H2, Mg—SO2, Mg—F2 и других было установлено, что взаимодействие магния с большинством газов (исключение составляет водород) протекает на поверхности раздела металл — газ с образованием на поверхности пленок окислов, нитридов и других соединений, которые не могут защитить металл от окисления при высоких температурах.

В настоящее время плавка магниевых сплавов в фасонно-литейных цехах проводится под защитой покровных флюсов, состоящих из сплава хлористых и фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов (№ 2, ВИ2, ФЛ5-3 и др.).

Флюсы надежно защищают металл от загорания, однако в результате термической диссоциации составляющих флюса и протекающих реакций с кислородом и влагой воздуха образуются и выделяются в атмосферу цеха хлор, фтор, хлористый и фтористый водород. Кроме того, уже незначительные отклонения от режимов плавки приводят к попаданию частиц флюса в отливки. Это вызывает интенсивную коррозию и выводит дорогостоящие изделия в брак. Поэтому в настоящее время у нас и за рубежом обращаются к вопросу бесфлюсовой плавки.

Новая технология бесфлюсовой плавки магниевых сплавов основана на повышении защитных свойств естественных поверхностных пленок, образующихся на расплаве от введения в состав атмосферы активного по отношению к магнию газа. Таким газом может быть гексафторид серы (SF6). Гексафторид серы (элегаз) представляет собой бесцветный инертный газ без запаха в 5 раз тяжелее воздуха (поэтому при его использовании не требуется герметизации). Газ не токсичен. Малые добавки SF6 (до 2—3%) в смеси с N2 или с воздухом отлично защищают расплав от загорания. Образующаяся непроницаемая пленка, содержащая MgS и MgF2, препятствует доступу кислорода к металлу и испарению магния. При этом продуктов разложения SF6 в атмосфере цеха не обнаружено.

Плавки под защитой SF6 проводились на существующем в цехе оборудовании па сплаве МЛ5, МЛ12, MЛ10. Вес плавок составлял 100—350 кг. Разработано 3 схемы процесса использования элегаза в качестве защитной атмосферы при производстве фасонного литья из сплава МЛ5 без флюса:

1) плавка в тиглях;

2) плавка с применением дуплекс-процесса;

3) бесфлюсовая разливка при литье под давлением.

Схема 1. Плавка в тиглях. При небольшом объеме производства плавка может вестись в стационарном или выемном тигле, обрудованном стальной крышкой и приспособлениями для подачи в тигель элегаза. Герметизации не требуется. Печь должна иметь местную отсасывающую вентиляцию. Подача газа в тигель осуществляется периодически из баллона с элегазом через ресивер, дозатор и трубопровод, введенный в верхнюю часть тигля. Этот процесс может быть легко автоматизирован, для этого нужно установить несколько баллонов с газом и распределительный щит с дозирующим устройством.

Процесс расплавления твердой шихты в тигле под защитой элегаза протекает без возникновения очагов горения на поверхности чушек. При подаче элегаза на очищенное зеркало расплава в течение 20—30 сек образуется плотная пленка серого цвета. При нарушении сплошности пленки она быстро восстанавливается дополнительной подачей SF6.

Очаги загорания на расплаве при отборе проб, рафинировании и других операциях ликвидируются при подаче SF6.

Для получения качественного литья очень важен выбор методов рафинирования и модифицирования, поскольку существующие процессы рафинирования и модифицирования связаны с присутствием флюса, — при бесфлюсовой плавке эти вопросы должны быть решены по-новому.

Для сплава МЛ5 опробовано модифицирование и рафинирование мелом, гексахлорэтаном, перегревом, продувкой инертными газами. При обработке гексахлорэтаном в количестве 0,1—0,15% сплав удовлетворительно модифицировался и рафинировался, однако при разложении гексахлорэтана в донной части тигля возможно скапливание ионов хлора, которые могут попасть в отливки. При перегреве до 800° и выстаивании в течение 25—30 мин получается удовлетворительное качество литья. Расход элегаза при этом увеличивается. Наиболее стабильные и положительные результаты дает комбинированный процесс обработки расплава углеродсодержащими материалами и инертными газами.

Разливка в формы может осуществляться для среднего и мелкого литья ковшами чайникового типа, для крупногабаритного литья — из выемного тигля без съема крышки тигля.

Схема 2. Плавка с применением дуплекс-процесса. Рекомендуется при больших объемах производства. В этом случае процесс идет комбинированным способом. Наплавление металла производят в индукционных печах с применением флюса. Затем предварительно продутый газом SF6 выемной тигель следует наполнить расплавом из плавильной печи через заливочную воронку, имеющую патрон с модифицирующим и фильтрующим материалом. Это позволяет совместить операции заполнения тигля сплавом с его модифицированием и рафинированием. При этом крышка с тигля не снимается. Расплав доводится до технологически необходимой температуры. Заливка производится из тигля. При этом струя металла также может быть защищена газом SF6. Данный процесс может быть рекомендован для крупногабаритных корпусных отливок.

Большое значение имеет выбор материала фильтра. Фильтр должен быть комбинированный: инертный — металлическая сетка или стеклоткань + активный фильтр — фтористые кусковые флюсы, магнезито-коксовый фильтр.

Рафинирующий компонент должен эффективно удалять из расплава окисные и неметаллические включения, а модифицирующий — обеспечивать процесс модифицирования сплава во время движения металла через фильтр.

Есть и другой путь решения этой проблемы: перенести обработку расплава в индукционную печь, применяя известные методы модифицирования, проводя под защитой SF6 разбор металла и заливку форм из тигля чайникового типа.

Схема 3. Бесфлюсовая разливка при литье под давлением. Использование защитных газов вместо флюсов здесь тем более целесообразно, что в основном (исключая крупногабаритное литье) температуры разливки низкие, порядка 690—710°, и газовая смесь прекрасно защищает расплав от окисления. При этом санитарно-гигиенические условия труда на участке литья под давлением значительно улучшаются.

Указанный в схемах 1—3 процесс может быть легко автоматизирован и механизирован: крышка, закрывающая люк для подшихтовки и ковшевого разбора металла, должна открываться с помощью механизмов, стенд с установленными в нем баллонами должен иметь дозирующие и регулирующие приборы. Расход газа может быть строго регламентирован и существенно снижен при соответствующих дозирующих приборах.

Качество сплавов, отлитых методом бесфлюсовой плавки, оценивалось по результатам химического анализа, рентгеноконтроля, осмотра изломов, коррозионных и механических испытаний образцов (табл. 1) и отливок.

Исследование отливок различной номенклатуры (барабан, рамы, картер коробки передачи и др.) показало, что дефекты на отливках (загары, пленистость, раковины) отсутствуют. Отливки не имеют микрорыхлот и неметаллических включений.

Содержание водорода в литом сплаве МЛ5 составляет 9,0—13,0 см3/100 г металла.
Получение фасонного литья из магниевых сплавов при плавке без флюса в открытых печах

Все детали проходили коптроль на выявление флюсовых включении в туманной камере (t = 20—25°, влажность 96%, т — 48 ч), коррозионная стойкость контролировалась в 3%-ном растворе NaCl. Следует отметить, что флюсовые включения отсутствуют, а коррозионная стойкость существенно повысилась (табл. 2).

Преимущества бесфлюсовой плавки следующие:

1) сокращается цикл плавки, повышаются производительность труда и качество литья;

2) исключается флюсовая коррозия отливок;

3) процесс обеспечивает приготовление сверхчистых магниевых сплавов;

4) улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна