Особенности плавки и литья медных сплавов
Для плавки медных сплавов применяют дуговые, индукционные и отражательные пламенные печи. Минимальные потери цветных металлов при высокой производительности достигаются в процессе плавки в индукционных канальных и тигельных печах, которые широко используют при плавке латуней и алюминиевых бронз (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Индукционная плавильная печь канального типа:
1 — верхняя часть печи, 2 — нижняя часть печи, 3 — магнитная система печи,
4 — первичная обмотка трансформатора, 5 — канал с жидким металлом, 6 — защитный водоохлаждаемый экран, 7 — механизм подъема крышки
Шихтой при плавке медных сплавов являются стандартные чушковые бронзы и латунь, чистые металлы (медь, цинк, олово и др.), отходы собственного производства (литники, прибыли, брак), вторичные сплавы, получаемые из отходов производства. Для введения в сплав отдельных компонентов кроме чистых металлов используют лигатуры, являющиеся сплавами двух (реже трех) чистых металлов и имеющие температуру плавления ниже температуры плавления входящих в их состав компонентов.
В процессе плавки медные расплавы активно окисляются, образуя трудноудаляемые мелкодисперсные оксиды, загрязняющие расплав, и насыщаются водородом, что приводит к образованию пористости, ухудшает плотность и герметичность отливок.
Для защиты медных сплавов от окисления плавку их проводят под флюсами, в качестве которых используют соду, буру, поваренную соль, бой стекла, криолит и древесный уголь. Чтобы предупредить образование нерастворимых мелкодисперсных оксидов, медь раскисляют перед введением легирующих компонентов. Наиболее распространенным раскислителем является фосфор в виде фосфористой меди (для медных сплавов с оловом и свинцом). Раскисление сплавов, содержащих в своем составе Zn, Al, Si, производят бериллием, обеспечивающим получение отливок высокой плотности.
Чтобы удалить взвешенные неметаллические включения и снизить содержание газов, медные сплавы перед разливкой рафинируют продувкой расплава инертными газами, вводя хлористый марганец (0,1—0,2%) или обрабатывая расплав рафинирующими фторидными флюсами. Расплавы бронз и латуней, содержащие алюминий, модифицируют введением циркония, ванадия, титана, вольфрама (0,05—0,2%), а не содержащие алюминия и железа — ими же, но совместно с бором.
Температура заливки медных сплавов составляет в зависимости от марки 1000—1200 °С. Медные сплавы отличаются высокой жидкотекучестью. Поэтому для получения отливок с чистой поверхностью используют формовочные и стержневые смеси, включающие пески с высоким содержанием глины (жирные и полужирные). С целью предупреждения пригара в смеси и в краски вводят противопригарные добавки.
Отличительной особенностью медных сплавов является значительная усадка, что требует установки прибылей в массивных частях отливки. Для создания направленной кристаллизации широко используют холодильники.
Другой характерной особенностью медных сплавов является их высокая окисляемость в жидком состоянии, поэтому литниковые системы для литья медных сплавов должны обеспечивать наиболее полное отделение окисных плен и плавное, с минимальной скоростью заполнение полости формы. Для этих целей используют расширяющиеся литниковые системы с змеевидным и ступенчатым стояками и с нижним подводом металла, применяют простановку фильтровальных сеток, шлакоуловителя с рожковым литниковым ходом.