Технология плавки и разливки магниевых сплавов

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

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

|Марка |Массовая доля компонентов, % |

|сплава | |

| |Алюминий|Цинк|Маргане|Кремний|Магний |

| | | |ц | | |

|МЛ2 |- |- |2,5 |- |Остально|

|МЛЗ |3,0 |1,2 |0,3 |- |е |

|МЛ5 |8,4 |0,5 |0,4 |- |> |

| | | | | |> |

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 удалении из 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-

Таблица. Флюсы, применяемые при плавке и разливке магниевых сплавов

|Марка |Массовая доля |Назначение |

| |компонентов» | |

| |% | |

|ВИ2 |38-46 MgCI2; 32-40 КС1; |Универсальный флюс для приготовления |

| |5 BaCI2; 3-5CaF2; до 8 |сплавов типа МЛ5 в стационарных тиглях, а |

| |NaCl+ + CaCI2; до 1,5 |также в индукционных печах |

| |MgO | |

|ВИЗ | |Универсальный флюс для приготовления |

| |34-40 MgCl2; 25-36 КС1; |сплавов в выемных плавильных тиглях |

| |15-20 Ca F2; 7-10 MgO; | |

| |до 8 NaCl+CaCI2 | |

|В | |Универсальный флюс для плавки сплава МЛ 10 |

| |18-23 MgCl2; 30-40 КС1; | |

|Карна |30-35 BaCl2; 3-6 CaF2; | |

|ллит |до 1,5 MgO; до 10 |В качестве основы для приготовления флюсов |

| |NaCl+CaCl2 |марок ВИ2, ВИЗ, Б, а также для промывки |

| | |разливочных ковшей и плавильного |

| |40-48 MgCl2; 34-42 КС1; |инструмента |

| |до 1,2 MgO; до 8 | |

| |NaCl+CaCl2 | |

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.Флюсы, применяемые при плавке и разливке магниевых сплавов.