Алюминиевые сплавы классифицируются на деформируемые и литейные в зависимости от области применения. К деформируемым алюминиевым сплавам относятся алюминиевые двери и окна повседневного использования, а также материалы для механизмов космических челноков, которые могут подвергаться термообработке или не подвергаться ей в зависимости от требований конкретного применения; другой тип — литейные алюминиевые сплавы, в основном включающие алюминиево-кремниевые сплавы, алюминиево-медный сплав, а также алюминиево-магниевые сплавы, алюминиево-цинковые сплавы и алюминиевые сплавы с добавками редкоземельных элементов и т. д.
В реальных производственных условиях литейные алюминиевые сплавы классифицируются в зависимости от содержания различных химических элементов. В процессе плавки необходимо увеличивать или уменьшать количество сырья в соответствии с фактическим химическим составом.
Используя слитки чистого алюминия в качестве сырья, в процессе плавки химический состав регулируется в соответствии с фактическими производственными потребностями. В ходе этого процесса можно плавить жидкие алюминиевые сплавы различных марок и адаптироваться к требованиям различных видов продукции. Перед плавкой алюминиевого сплава необходимо выполнить подбор ингредиентов в соответствии с установленными требованиями. Состав смеси должен определяться маркой сплава, при этом необходимо учитывать окисление различных элементов в процессе плавки нового материала, вторичного сырья и мастер-сплава.
Более экономичным и распространенным способом плавки алюминиевых сплавов является плавка в газовой печи, которая требует: быстрой плавки, короткого времени и меньшего поглощения воздуха. Порядок загрузки не только влияет на эффективность плавки и расход сплава, но и напрямую определяет качество расплавленного алюминия. Принцип загрузки заключается в следующем: сначала мелкие, затем крупные; сначала легкоплавкие, затем трудноплавкие; сначала менее подверженные окислению, затем легко окисляющиеся и, наконец, ухудшающиеся по качеству.
Сначала загружают мелкие куски вторичного сырья — слитки алюминиевых сплавов с более низкой температурой плавления (например, сплав Al-Si), а затем — алюминиевые слитки большего объема и с более высокой температурой плавления, а также промежуточные сплавы (такие как Al-Mn), магний и т. д. Элементы, которые легко окисляются, добавляют в последнюю очередь. Мелкие куски вторичного сырья сначала укладывают на дно печи, чтобы защитить корпус печи и уменьшить удар по стенкам печи при загрузке крупных кусков шихты. Кроме того, поскольку вторичное сырье имеет низкую температуру плавления и легко плавится, это позволяет повысить эффективность плавки при последующей переплавке сырья с более высокими температурами плавления. Добавьте Mg для понижения температуры, чтобы уменьшить потери при горении.
Плавление — это процесс, при котором твердое вещество нагревается и переходит в жидкое состояние, приобретая текучесть. После завершения загрузки начинается плавление. В ходе плавления необходимо обеспечить быстрое и равномерное плавление, а температура вблизи пламени должна быть более высокой — достигать 1200 ℃ и выше. Во избежание локального перегрева и высоких температур следует избегать сильного окисления алюминиевого сплава, так как это создаст трудности при последующей рафинировке продукта. В процессе плавления необходимо проводить перемешивание, а нерасплавленную шихту следует загребать в расплавленный алюминий, чтобы она почти полностью погрузилась в него и равномерно перемешивалась, что позволит избежать локального перегрева. Что касается последних погружаемых элементов, таких как магний (Mg), их нельзя нагревать и плавить непосредственно пламенем. Поскольку жидкий алюминий погружается в сырье, температура понижается, и такие элементы, как магний, плавятся при относительно низкой температуре, что снижает потери при сжигании и повышает эффективность сжигания.
Алюминиевый сплав начинает плавиться при температуре около 600 ℃; для полного плавления температуру повышают до 660 ℃, при этом температура плавления контролируется таким образом, чтобы она не превышала 760 ℃. Когда температура плавления превышает 770 ℃, происходит сильное окисление алюминиевого сплава, увеличивается поглощение водорода и образование шлаковых включений в процессе плавки, кристаллические зерна при литье и затвердевании становятся крупными, а механические свойства ухудшаются. Для уменьшения окисления алюминиевого сплава в процессе плавки в него добавляют от 0,4% до 0,5% покрывающего агента, чтобы защитить поверхностную оксидную пленку алюминиевого сплава от повреждения. Тип покрывающего агента аналогичен химическому составу очищающего средства.
Температура процесса плавки поддерживается на уровне 720–760 ℃. После того как часть алюминиевого слитка расплавится, в плавку добавляют сырье с более высокой температурой плавления, такое как Si и Ti. Ti образует в сплаве гетерогенные зародыши, способствующие утончению структуры. Его вдавливают в расплавленный алюминий для плавления и уменьшения выгорания. После того как алюминиевый слиток в основном расплавится, добавляются легко выгорающие легирующие элементы, такие как Mg и Cu. Их нельзя добавлять слишком рано, чтобы уменьшить потери на выгорание, но и слишком поздно — чтобы не повлиять на диффузию и сегрегацию. Закройте дверцу печи, чтобы продолжить плавку.