Технология плавки и разливки магниевых сплавов (стр. 1 из 3)

Министерство Российской Федерации по высшему

образованию

Волгоградский государственный технический университет

Кафедра '' Машины и Технология литейного производства''

Реферат

Тема: Технология плавки и разливки магниевых сплавов.

Выполнил:

Студент группы ЛМХ-533

Просин Д.А.

Проверил:

Ким.Г.П.

Волгоград 2000г.

1. ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Среди литейщиков, занятых изготовлением отливок из магниевых сплавов, установилась следующая терминология, относящаяся к характеристике исходных шихтовых материалов и к сплаву, приготовленному для заливки форм.

Первичным сплавом называются чушки готового сплава, выпускаемые металлургической, промышленностью.

Предварительным сплавом называются чушки готового сплава собственного производства, выплавляемые из первичных металлов с добавкой переплава литников, сплесков и других отходов.

Рабочим сплавом называется жидкий расплав, приготовленный для заливки форм.

Магниевые сплавы в значительной степени подвержены коррозии. Особенно усиленно развивается коррозия на поверхности деталей из магниевых сплавов, если в отливки попадают хлориды магния: MgCl2+H2О→Mg(OH)2+2HCl; 2HC1 + Mg→MgCl2 + Н2. Поэтому шихтовые материалы, пораженные коррозией, покрытые окислами и маслом, должны тщательно очищаться дробью. Можно применять химические способы очистки, но они более сложны, так как связаны с травлением, промывкой и сушкой.

Мелкие отходы и стружка магниевых сплавов, получающиеся после механической обработки, на некоторых предприятиях подвергают переплавке, рафинированию и разливке в чушки, которые затем используют для приготовления предварительных и рабочих сплавов.

В литейных цехах, где применяется экспресс-анализ химического состава магниевых сплавов по ходу плавки, в составе шихты допускается применять до 60-80% возврата производства.

Расчет шихты при приготовлении наиболее распространенных литейных магниевых сплавов следует проводить с учетом рекомендаций, приводимых в табл. 1.

Таблица 1. Рекомендуемый расчетный состав шихты для предварительных и рабочих сплавов на магниевой основе, предназначенных для фасонного литья

Марка сплава	Массовая доля компонентов, %
	Алюминий	Цинк	Марганец	Кремний	Магний
МЛ2 МЛЗ МЛ5	- 3,0 8,4	- 1,2 0,5	2,5 0,3 0,4	- - -	Остальное > >

Для приготовления литейных магниевых сплавов применяются лигатуры следующего состава, %: алюминий-марганец, 8-12 марганца, остальное-алюминий; алюминий-магний-марганец, 20 магния, 10 марганца, остальное-алюминий; алюминий-бериллий, 2-3 бериллия, остальное-алюминий; алюминий-магний - бериллий, 35 магния, 3 бериллия, остальное - алюминий; магний-марганец, 2-4 марганца, остальное-магний.

2. ФЛЮСЫ ДЛЯ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Магний и его сплавы в расплавленном состоянии энергично реагируют с кислородом и поэтому загораются на воздухе. В связи с этим при плавке необходимо применение специальных мер защиты расплавленного металла от контакта его с воздухом.

В промышленности нашел применение метод плавки под слоем флюсов. Различие в способах ведения плавки и разливки сплава по формам, естественно, требует и применения флюсов различного состава. Основное назначение флюсов заключается в образовании на поверхности жидкой ванны защитного покрова, изолирующего сплав от контакта с воздухом, и в удалениииз сплава окислов и нитридов, получившихся во время плавки.

Приведем классификацию флюсов, применяемых при плавке и разливке магниевых сплавов.

Единые (универсальные) флюсы используют на всех стадиях технологического процесса плавки магниевых сплавов.

Рафинирующие флюсы применяют во время рафинирования магниевых сплавов в сочетании с покровными флюсами.

Покровные флюсы используют только после рафинирования сплава во время выстаивания сплава в тигле и разливки его в формы в сочетании с рафинирующими флюсами.

Прочие флюсы для плавки магниевых сплавов, в состав которых входят элементы, активно взаимодействующие с универсальными флюсами (например, флюсы для сплавов магния а литием), используют их также при переплавке стружки.

Вспомогательные флюсы и соли, например карналлит, применяют для промывки ковшей и другого плавильного инструмента.

Флюсы должны обладать следующими общими свойствами:

1) иметь температуру плавления ниже температуры плавления сплава или чистого магния; 2) иметь достаточно высокие жидко-

Т а б л и ц а 2, Флюсы, применяемые при плавке и разливке магниевых сплавов

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 кгили 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. Послерасплавления 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.