г.Екатеринбург, ПГО, Восточный-промышленный район, 3/6
8(343)206-00-14
8-912-242-92-18
8-967-639-67-95

Алюминиевое литье

20.09.2019 09:37
Алюминиевое литье
Алюминиевое литье
Извлечение, обработка и литье в литейных цехах
РАСТУЩАЯ ПОПУЛЯРНОСТЬ АЛЮМИНИЯ
Алюминий-третий по распространенности элемент в мире, а также самый распространенный металл в земной коре. Алюминий составляет более 8% от массы ядра Земли. Однако его трудно рафинировать по сравнению с другими металлами, такими как железо. По этой причине использование алюминия отстало от других металлических изделий, в то время как для преодоления этих сложностей были разработаны эффективные и рентабельные методы.
Существует много общих черт между алюминиевой и сталелитейной промышленностью. Оба они основаны на извлечении металлов из минеральных руд, находящихся на поверхности Земли. Производственные процессы обоих являются энергоемкими и включают заливку жидкого металла в отливки или использование машин непрерывного литья заготовок. Алюминий и сталь также конкурируют на аналогичных рынках для автомобильной и аэрокосмической промышленности. Однако существуют значительные различия в обработке и свойствах этих металлов.
ОБРАБОТКА АЛЮМИНИЯ
Бокситы-это осадочные породы, содержащие высокое содержание алюминия; как правило, около 46-60%. Боксит часто покрывается несколькими метрами породы и глины, которые должны быть сначала удалены, прежде чем Боксит может быть извлечен. 
В середине 1880-х годов были изобретены и последовательно использованы два различных метода получения алюминия. Метод Bayer использует химический процесс для извлечения алюминия из бокситов. Процесс Hall-Heroult использует электролиз для извлечения алюминия из глинозема или оксида алюминия, полученного в процессе Байера.
Процесс Байера
Бокситовую руду измельчают и смешивают с каустической содой для получения суспензии, содержащей мелкие частицы руды. Суспензию выдерживают при температурах между 140C-280C, в зависимости от конкретной перерабатываемой руды. За это время алюминий растворяется в растворе каустической соды. Все примеси оседают из раствора в осадок, называемый красной грязью.
Заключительной стадией процесса является добавление затравочных кристаллов в раствор каустической соды. Растворенный глинозем прикрепляется к этим затравочным кристаллам. Конечный продукт от процесса Bayer глинозем или алюминиевая окись, которая имеет возникновение белого порошка.
 
Процесс Hall-Heroult
Расплавленный криолит (фторидный минерал), содержащий оксид алюминия, заливают в каждую емкость, а сверху в раствор вводят углеродные электроды. По мере того как течение проходит через криолит, алюминий отделяется от кислорода, формируя углекислый газа. Жидкий алюминий собирается на дне емкости.
 Алюминий произведенный таким способом приблизительно на 99,8% является чистым. Электролитический процесс для производства алюминия является очень энергоемким, требуя 15 МВтч на тонну продукции. Поэтому большинство плавильных заводов расположены рядом с генераторами энергии, такими как гидроэлектростанции.
АЛЮМИНИЕВАЯ ОТЛИВКА
После того, как алюминий был извлечен и обработан, следующий шаг включает в себя литье его в форму продукта. Алюминиевые отливки формируются путем заливки расплавленного металла в формы, которые были сформированы по образцу желаемого конечного продукта. Для получения отливок используются разные вида литья: литье под давлением, литье в кокиль и литье в песчаные формы.
Литье под давлением
Заливка формы использует давление для того чтобы залить жидкий алюминий в стальную пресс-форму. Этот вид литья часто используется для массового производства деталей, которые требуют минимального количества чистовой и механической обработки. Заливка формы имеет короткий цикл, но при этом высокую стоимость пресс-форм и оборудования. Существует два типа литья под давлением: литье под низким и высоким давлением.
Литье в песок
Песочные отливки создаются путем упаковки мелкодисперсной песчаной смеси вокруг рисунка целевого продукта. Литье в песок экономично, потому что песок может быть повторно использован несколько раз. Она также эффективна для создания больших прессформ. Первоначальные затраты на оснастку низки, но цены на каждую деталь выше, что делает литье песка подходящим для специализированных отливок в мелкосерийном производстве.
Контроль расплавленного алюминия имеет прямое отношение к достигнутому качеству литья. Легирующие элементы добавляются в расплавленный алюминий для достижения желаемой марки алюминия и его свойств. 
 Алюминий при отвержении имеет зернистую структуру, чем больше зерен, тем тоньше молекулярная структура. Во время литья, дегазации и продувки газов необходимо поддерживать окружающую среду свободной от любых примесей, которые могут негативно повлиять на конечный продукт.
Литейные сплавы
Широкий диапазон сплавов для литья имеют свои собственные характеристики как коррозионная устойчивость и свойства термической обработки.
Расплавленный алюминий имеет несколько характеристик которые можно контролировать для того чтобы улучшить свойства отливки. Расплавленный алюминий склонен к поглощению водорода и оксидов в расплавленном состоянии и может быть чувствителен к незначительным микроэлементам. Хотя некоторые декоративные или коммерческие отливки могут не требовать дополнительной обработки. Плотный контроль расплава и специализированные методы обработки расплавленного металла могут обеспечить повышенные механические свойства.
АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОКРЫТИЯ
Одним из эстетических достоинств алюминия является его высокая отражательная способность. Эта характеристика была использована для того чтобы сделать продукты потребления с чистой поверхностной отделкой. Слой покрытия алюминия может быть сделан путем анодирования. Наличие оксидного слоя эффективно предохраняет алюминий от дальнейшего окисления, делая его очень коррозионно-стойким. 
Некоторые алюминиевые сплавы термически обработаны для повышения их свойств для конкретных применений. Твердый литой алюминий нагревается до заданной температуры, что приводит к равномерному распределению молекулярной микроструктуры по всему материалу. Быстрое охлаждение затем приводит к тому, что картина микроструктуры остается на месте, и достигаются идеальные свойства.
Покрытия PVDF
Покрытия PVDF-это краски на основе растворителей с очень высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям. Однако их можно поцарапать. PVDF не выцветает от воздействия солнечных лучей и может быть выполнено с красивым внешним видом.
Жидкая краска
Жидкие краски более экономичны, чем покрытия PVDF, но их свойства также менее желательны. Они имеют более низкое качество отделки и атмосферостойкость не так сильна.
Порошковое покрытие
Порошковые покрытия соответствуют самым строгим требованиям к долговечности на том же уровне, что и покрытия PVDF. Они имеют превосходное возникновение отделки и популярны в применениях здания для окон и дверных рам. 
Анодирование
Анодирование используется для сгущения окисленного поверхностного слоя и повышения коррозионной стойкости изделия. Покрытие является твердым и прочным, что делает его популярным выбором для архитекторов. 
Анодирование повышает коррозионную стойкость алюминия за счет утолщения окисленного поверхностного слоя.
 
СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ
Алюминий хорошо известен тем, что он легкий. На самом деле он почти в три раза легче железа, с плотностью 2700 кг/м3 . Примечательно, что низкая плотность алюминия никак не влияет на его прочность. Алюминиевые сплавы обладают широким диапазоном прочностных характеристик с пределом прочности при растяжении от 70 до 700 МПа. При низких температурах прочность алюминия увеличивается, в то время как при высоких температурах она уменьшается.
Алюминий можно также легко подвергнуть механической обработке, высокая степень пластичности алюминия дают ему возможность легко экструдироваться. Это позволяет продукту быть согнутым или свернутым, и это ключевая характеристика в производстве алюминиевой фольги.
АЛЮМИНИЕВЫЕ СТАНДАРТЫ
Изделия из алюминия сертифицированы по легирующему материалу, используемому в изделии. К наиболее распространенным легирующим элементам относятся следующие:
  • Кремний
  • Железо
  • Медь
  • Магний
  • Цинк
ЗДОРОВЬЕ И БЕЗОПАСНОСТЬ
Во время процесса Hall-Heroult выбрасывается большое количество газов. Эти газы улавливаются и обрабатываются, поскольку токсичные соединения фтора должны быть удалены, прежде чем они будут выпущены в атмосферу. Многие производители размещают алюминиевые заводы рядом с возобновляемыми источниками энергии, такими как гидроэлектростанции.
В своей растворимой форме, Al 3+ , алюминий токсичен для растений. Кислые почвы, как правило, ускоряют высвобождение Al3+ из его минералов и снижают выход продукта с этих полей. Поскольку почти половина пахотных земель во всем мире является кислой, негативное воздействие алюминия на урожайность сельскохозяйственных культур может быть серьезным.
На организм человека также может влиять алюминий. Последствия для здоровья накопления алюминия включают повышенный риск развития болезни Альцгеймера и некоторых видов рака, хотя и не доказано окончательно. В высоких концентрациях алюминий является нейротоксином, который действует на структуру мозга и костей. Алюминий содержится в закваске, эмульгаторах и красителях, а также в некоторых антацидных продуктах.
ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ
Алюминий - это востребованный металл, который обслуживает разнообразный рынок, включая различные коммерческие и бытовые товары.
Алюминий широко используется в самолетостроении с коммерческими корпусами самолетов, имеющими состав 80% алюминия.
 
Аэрокосмический
Успехи аэрокосмической промышленности в значительной степени зависят от развития производства алюминиевой продукции. Их сочетание свойств, особенно его легкий вес и прочность, позволили человечеству разработать транспортные средства, которые достаточно сильны и легки, чтобы выйти из атмосферы Земли. Братья Райт использовали алюминий для картера двигателя своего первого биплана с деревянной рамой. Современные коммерческие транспортные самолеты состоят на 80% из алюминия, который содержится в основном в их корпусах, особенно для фюзеляжей и крыльев. Алюминий широко используется в космической промышленности для изготовления шаттлов и конструкций на Международной космической станции.
Продукты питания и напитки
Консервы и напитки - это еще один рынок, где доминирует алюминий. Алюминиевые консервные банки охлаждаются быстро и обеспечивают поверхность для нанесения информации. Высокие уровни рециркуляции также делают алюминий привлекательным экологии. 
От ноутбуков до телевизоров с плоским экраном, легкий вес алюминия и эстетические особенности востребованы и популярные на рынке.
 
Автомобильный
Автопроизводители находятся под большим давлением, чтобы уменьшить углеродные выбросы автомобилей. Облегченные алюминиевые рамки, панели корпуса и двигатели помогают снизить потребление топлива. Существуют также и другие экологические преимущества, поскольку почти 90% автомобильного алюминиевого лома собирается для переработки.
ПЕРЕРАБОТКА АЛЮМИНИЯ
Большинств алюминия можно рециркулировать . Консервные банки из под напитков и части автомобиля идут на переплавку. После того, как используемый алюминий собран, его доставляют в очистное сооружение, где он сортируется на различные сорта и очищается. Затем металл расплавляется, чтобы удалить покрытия, чернила и другие примеси. На этом этапе сплавы могут быть добавлены по мере необходимости, после чего он отливается в слитки. Эти слитки можно поставить в литейки, где он используется для литья, или перемещается к другим производителям для дальнейшей обработки. Переработанный алюминий может быть возвращен на рынок в виде новых продуктов всего за шесть недель.
Измельченные алюминиевые банки и контейнеры из бытовых отходов будут переработаны и возвращены на рынок как новые.
 
ОБСЛУЖИВАНИЕ изделий из алюминия
Большинство алюминиевых продуктов можно держать чистыми используя простую воду или слабый мыльный раствор. Там, где пятна более стойкие, можно использовать скипидар или химический очиститель без травления. Для большей мощности очистки можно использовать полироли на основе воска, абразивные воски или абразивные чистящие средства. 

 
Вернуться к списку