La fosa i l'abocament d'aliatges són processos clau en la producció de fosa. El control estricte de tot el procés de fosa i abocament té un paper important en la prevenció de defectes de fosa com ara forats, inclusions, mal funcionament, esquerdes, porositat i contracció.
Atès que l'alumini fos té una forta tendència a absorbir hidrogen, fortes propietats oxidants i dissol fàcilment el ferro, s'han de prendre precaucions senzilles però acurades durant els processos de fusió i fosa per produir peces de fosa d'alta-qualitat.
1. Refrigeració de materials de forn d'aliatge d'alumini i control de qualitat
Per produir alumini fos d'alta-qualitat, primer s'han de seleccionar matèries primeres qualificades. Les matèries primeres han de ser gestionades científicament i tractades adequadament; en cas contrari, la qualitat de l'aliatge es veurà greument afectada. La pràctica de producció ha demostrat que si les matèries primeres (inclosos materials metàl·lics i auxiliars) no es controlen estrictament, els lots de peces de fosa poden ser desballestats.
(1) Les matèries primeres han de tenir una composició i una estructura química qualificades, amb els requisits específics següents:
A més d'analitzar els components principals i el contingut d'impureses dels lingots d'aliatge que entren a la fàbrica, també es realitzen inspeccions per a estructures de baix-aliatge i superfícies de fractura. La pràctica ha demostrat que l'ús d'alumini fos que conté cavitats de contracció severa, forats i bombolles dificulta l'obtenció de peces de fosa denses i fins i tot pot provocar el desballestament d'un forn sencer o un lot de peces de fosa.
Quan es va estudiar l'efecte dels lingots d'aliatge d'alumini-silici sobre la porositat de l'aliatge d'alumini, es va trobar que no apareixia cap porositat quan s'utilitzaven blocs de prova fets de motlles de fosa de sorra pura-fosa. Tanmateix, després d'afegir lingots d'aliatge de silici d'alumini-de baixa qualitat i de baixa qualitat, els blocs de prova van mostrar una porositat severa i grans gruixuts. La raó d'això es deu a l'efecte d'herència del material. Per als aliatges d'alumini-silici, l'efecte d'herència augmenta amb el contingut, esdevenint significatiu quan el contingut de silici arriba al 7%. Continuar augmentant el contingut de silici fins a la composició eutèctica redueix lleugerament l'efecte d'herència. Per resoldre els defectes de fosa causats per l'efecte hereditari del material del forn, cal seleccionar lingots d'alumini d'alta qualitat metal·lúrgica, aliatges intermedis i altres materials del forn. Les normes específiques són les següents:
1) La superfície de fractura no ha de tenir forats o forats de gas
Els forats han d'estar dins del tercer grau, i localment (no més del 25% de l'àrea inspeccionada) no han de superar el grau tres. Si supera el grau tres, s'ha de tornar a fondre per reduir el nivell del forat. El mètode de fusió i refinat és el mateix que per a la fusió general d'aliatge d'alumini. La temperatura de colada no ha de superar els 660 graus. Per a lingots d'alumini o lingots d'aliatge amb grans originals grans, primer s'ha d'utilitzar una temperatura de motlle més baixa per fer-los solidificar ràpidament i refinar els grans.
(2) Càrrega de manipulació de materials
Abans del seu ús, els materials de càrrega s'han de polir amb sorra per eliminar l'òxid superficial, el greix i altres contaminants. És possible que els lingots d'aliatge d'alumini i la ferralla metàl·lica amb una superfície relativament neta i un temps d'emmagatzematge curt no requereixin un cop de sorra, però s'han d'eliminar els filtres de ferro o els components incrustats barrejats a la càrrega. Tots els materials de càrrega s'han de preescalfar abans de col·locar-los al forn per eliminar la humitat superficial i reduir el temps de fusió en més de 3 hores.
(3) Gestió i emmagatzematge de materials de forn
L'emmagatzematge i la gestió adequats dels materials del forn són importants per garantir la qualitat dels aliatges. Els materials del forn s'han d'emmagatzemar en magatzems amb poca variació de temperatura i condicions seques.
2. Preparació de gresols i eines de fosa
(1) Per a la fosa d'aliatge d'alumini, s'utilitzen gresols de ferro comuns i també es poden utilitzar gresols d'acer fos o plaques d'acer soldades.
Tant els gresols nous com els antics que no s'han utilitzat durant molt de temps s'han de polir amb sorra abans d'utilitzar-los i escalfar-los a 700-800 graus, mantenint aquesta temperatura durant 2-4 hores per cremar la humitat i les substàncies combustibles adherides a la paret interior del gresol. Quan es refredi a menys de 300 graus, netegeu acuradament la paret interior del gresol i apliqueu el recobriment quan la temperatura no sigui inferior a 200 graus.
El gresol s'ha de preescalfar a un color vermell fosc (500-600 graus) abans d'utilitzar-lo i mantenir-lo a aquesta temperatura durant més de 2 hores. Per a un gresol nou, el millor és fondre primer un lot de material reciclat del mateix grau abans de fondre el material real.
(2) Preparació d'eines de fosa
Tapa de campana, tapa trencadora, cullera per remenar, bossa per abocar
Abans d'utilitzar-los, els motlles i altres equips s'han de preescalfar, recoberts amb una capa protectora a una temperatura de 150-200 graus i assecar-los completament. La temperatura d'assecat ha de ser de 200 a 400 graus, amb un temps de retenció de més de 2 hores. Després de l'ús, tots els òxids i fluorurs que s'adhereixen a la superfície s'han d'eliminar completament (es recomana el sorrat).
3. Control de la temperatura de fusió
Si la temperatura de fusió és massa baixa, no afavoreix la dissolució dels elements d'aliatge i l'eliminació de gasos i inclusions, augmentant la tendència a la segregació, tancaments en fred i mal funcionament. També pot provocar una calor insuficient a l'elevador, impedint una correcta alimentació de la fosa. Segons algunes referències, la temperatura de fusió de tots els aliatges d'alumini hauria d'arribar com a mínim a 705 graus i s'hauria d'agitar. D'altra banda, una temperatura de fusió excessivament alta no només malbarata energia sinó que, el que és més important, comporta una major absorció d'hidrogen, grans més gruixuts, una oxidació més severa de l'alumini i una major pèrdua d'alguns elements d'aliatge. En conseqüència, les propietats mecàniques de l'aliatge es deterioren, el rendiment de la fosa i el mecanitzat empitjoren, l'eficàcia del tractament tèrmic es redueix i l'estanquitat al gas-de la fosa disminueix.
La pràctica de producció ha demostrat que escalfar ràpidament la fosa d'aliatge a una temperatura més alta i fer una agitació adequada ajuda a dissoldre tots els elements d'aliatge (especialment els elements metàl·lics refractaris). Després d'eliminar l'escòria flotant, baixar la temperatura fins al punt d'abocament minimitza la segregació, redueix l'hidrogen dissolt i ajuda a obtenir un aliatge uniforme i dens amb altes propietats mecàniques. Com que la temperatura de la fosa d'alumini és difícil de jutjar a simple vista, no importa quin tipus de forn de fusió s'utilitzi, la temperatura s'ha de controlar amb un instrument de mesura. Els instruments de mesura s'han de calibrar i mantenir regularment. Les mànigues del termopar s'han de netejar periòdicament amb un raspall metàl·lic i recoberts amb pintura protectora per garantir mesures precises de la temperatura i una llarga vida útil.
4. Control del temps de fusió
Per reduir l'oxidació de la fosa d'alumini, l'absorció de gasos i la dissolució del ferro, s'ha de minimitzar el temps de residència de la fosa d'alumini al forn i la fusió s'ha de dur a terme ràpidament. Des de l'inici de la fusió fins a la finalització de l'abocament, la durada no ha de superar les 4 hores per a la fosa de sorra, 6 hores per a la fosa de motlle metàl·lic i 8 hores per a la fosa a pressió.
Per accelerar el procés de fusió, primer s'han d'afegir ferralla de mida-mitjana amb un punt de fusió més baix i aliatges intermedis d'alumini-silici, de manera que es formi ràpidament una piscina de fosa al fons del gresol. A continuació, s'afegeixen peces de ferralla més grans i lingots d'alumini pur, cosa que els permet submergir-se gradualment a la piscina de fosa en expansió i fondre's ràpidament. Després que la part principal de la càrrega s'hagi fos, s'afegeix una petita quantitat d'aliatges intermedis de fusió més alta-i la temperatura s'eleva i s'agita per accelerar la fusió. Finalment, s'abaixa la temperatura i s'introdueixen elements d'aliatge fàcilment oxidables per minimitzar les pèrdues.
5. Transferència i abocament de la massa fosa
Tot i que la densitat de l'alúmina sòlida és aproximadament igual a la de l'alumini fos, un cop entra a la fosa d'alumini, es necessita un temps suficient per assentar-se al fons del gresol. En canvi, la pel·lícula d'alúmina formada a la superfície de l'alumini després de l'oxidació té un costat dens en contacte amb la fosa d'alumini, mentre que el costat exposat a l'aire és solt i conté nombrosos porus amb diàmetres de 60-100 Å. Aquesta pel·lícula té una gran superfície i unes fortes propietats d'adsorció, la qual cosa fa que adsorbeix fàcilment el vapor d'aigua i fins i tot tendeix a flotar. Per tant, com que la diferència de densitat entre aquesta pel·lícula d'òxid i la fosa d'alumini és petita, barrejar-la amb la fosa provoca un enfonsament i flotació molt lent, cosa que dificulta l'eliminació de la fosa i provoca la formació de porus de gas i inclusions a les peces de fosa. En conseqüència, quan es transfereix l'alumini fos, és essencial minimitzar l'agitació del metall fos i reduir al màxim l'exposició de la fosa a l'aire.
Quan s'utilitza un gresol basculant per abocar metall fos, per tal d'evitar barrejar el metall fos amb l'aire, el cullerot s'ha de col·locar el més a prop possible del broc del forn i inclinar-lo de manera que el metall fos flueixi per la paret lateral del cullerot, evitant que xoqui directament amb la part inferior del cullerot, la qual cosa podria provocar agitació o esquitxades.
L'ús del mètode d'abocament correcte i raonable és una de les condicions importants per obtenir peces de fosa{0}}d'alta qualitat. La pràctica de producció demostra que prestar atenció als punts següents és molt eficaç per prevenir i reduir els defectes de fosa.
(1) Abans d'abocar, comproveu acuradament la temperatura de fusió del forn, la capacitat del cullerot d'abocament i la sequedat de la capa de recobriment a la seva superfície, així com si altres eines estan preparades adequadament. El got metàl·lic s'ha de col·locar al motlle de sorra 3-5 minuts abans d'abocar-lo. En aquest moment, la temperatura del cullerot no ha de superar els 150 graus. Si es col·loca massa d'hora o si la temperatura és massa alta, es pot acumular una gran quantitat de gas al canal d'abocament, cosa que suposa un risc d'explosió durant l'abocament.
(2) L'abocament no s'ha de dur a terme en llocs amb corrents d'aire, on el metall fos es pugui oxidar o cremar fortament, cosa que podria provocar inclusions d'oxidació i altres defectes en la fosa.
(3) Quan s'obté metall fos del gresol, primer traieu suaument la pel·lícula d'òxid o la capa de flux a la superfície de la fosa amb la part inferior de la cullera, després submergiu lentament la cullera en el metall fos, traieu la fosa amb la boca ampla de la cullera i aixequeu la cullera de manera constant.
(4) Quan porteu el cullerot, eviteu inclinar-lo amb el palmell; caminar constantment. El cullerot no s'ha d'aixecar massa amunt i el nivell metàl·lic a l'interior ha de romandre estable i sense molèsties.
(5) Just abans d'abocar, traieu qualsevol escòria de la cullera per evitar que s'introdueixin escòries, pel·lícules d'òxid i altres impureses al motlle durant l'abocament.
(6) Durant l'abocament, assegureu-vos que el flux de metall fos es manté estable; no s'ha d'interrompre ni dirigir directament al fons del bebedero. El bebedero s'ha d'omplir de dalt a baix i la superfície líquida ha de romandre estable. Controleu adequadament la velocitat d'abocament. Normalment, comenceu a abocar una mica més lentament per permetre que la massa fosa s'ompli uniformement, després augmenteu lleugerament la velocitat i mantingueu una velocitat d'abocament relativament consistent.
(7) Durant el procés d'abocament, mantingueu la distància entre el broc de la cullera i el bebedero el més a prop possible, sense superar els 50 mm, per evitar una oxidació excessiva del metall fos.
(8) Per a un bebedero amb un endoll, l'endoll no s'ha de treure massa aviat. Després que el bebedero s'ompli de metall fos, traieu gradualment l'endoll en un angle per evitar la formació de vòrtex als canals del motlle.
(9) El metall fos a menys de 60 mm per sobre del fons del gresol no s'ha d'utilitzar per a la fosa.
