Плавка и литье цинка и цинковых сплавов

Для плавки цинка и цинковых сплавов используются в основном индукционные печи с железным сердечником. Например, для переплава катодного цинка применяют 20-тонную печь с шестью печными трансформаторами. Для изготовления подового камня используется 35% синей гончарной глины, 12% каолина и связующее — сульфатный щелок — 1…2%. Спекается масса при температуре 500…600 °С. Если перегрев металла не превышает 480…500 °С, то камень выдерживает до 7… 12 тысяч плавок.

После расплавления шихты расплав выдерживают 1,5. .2 часа для отстаивания свинца и железа. Таким образом, удается снизить их содержание в целом до 2…2,5%. В качестве защитной атмосферы используется азот. В случае значительного загрязнения цинка его очищают от примесей нашатырем. Разливку ведут при температуре 430…480 °С в горизонтальные чугунные изложницы. Толщина слитков составляет 30…35 мм.

Для переплава отходов и плавки полиграфического цинка используют печи сопротивления САН или отражательные пламенные печи на газе или жидком топливе.

Исходные материалы для приготовления сплавов ЦАМ 10—5 и ЦАМ 5— 10 являются алюминий марки АО и А1, медь марки МО и М1, цинк марки Ц0 и Ц1, а также вторичные отходы и металлы.

Порядок загрузки: в предварительно нагретый до Т = 400 °C тигель загружают цинк, по расплавлении которого вводят медь в виде биметалла или тонких латунных обрезков. Алюминий вводят в виде лигатуры Си-А1 (50:50).

Если в шихте есть отходы, загрузку ведут в следующем порядке: сначала отходы, затем тонкие латунные обрезки или биметалл, лигатура Си-Al, далее Zn и все легкоплавкие компоненты. Температура заливки не должна быть более 380…460 °С. В печи слабоокислительная или восстановительная атмосфера. Покровные флюсы не применяют, применяют азот.

Типографские сплавы приготовляют в чугунных или стальных тиглях, отапливаемых мазутом или газом. Печи должны быть оборудованы защитным кожухом и хорошей вытяжкой.

Перед очередной плавкой чугунный или стальной тигель нагревают до 600…700 °С и тщательно очищают стальным скребком от остатков предыдущей плавки, оксидов, шлака и т. д. После очистки загружают шихту. В качестве исходных шихтовых материалов применяют первичные металлы, а также разнообразный лом и отходы (обрезь свинцовых труб, кабельную оболочку, типографскую сыпь и др.).

Отходы в виде стружки и опилок предварительно переплавляют и производят анализ. При расчете шихты учитывают угар сурьмы — 1% и олова — 0,5%. Процесс приготовления типографских сплавов состоит из двух операций: сплавление шихты и очистка расплава от примесей (рафинирование).

Порядок плавки следующий: расплавляют ¾ навески свинца или типографской сыпи. Поверхность жидкого металла покрывают слоем древесного угля толщиной 10…15 мм. При нагреве металла до 500…550 °С загружают сурьму или медно-сурьмяную лигатуру (для сплавов, содержащих медь). После расплавления всей шихты нагревание прекращают и вводят остальное количество (¼) свинца или типографской сыпи.

Для удаления из расплава замешанных оксидных и шлаковых включений и создания над поверхностью расплава инертной атмосферы, предохраняющей его от дальнейшего окисления в процессе плавки, производят «дразнение» металла, заключающееся в том, что на дно тигля опускают кусок дерева, закрепленный в металлической державке и выдерживаемый под зеркалом металла в течение 30…60 мин.

После снятия с поверхности металла гари, оксидов и шлака вводят олово, по расплавлении которого сплав тщательно перемешивают и разливают в чугунные изложницы.

Если в состав шихтовых материалов не входят сурьма или медноцинковая лигатура, то температура сплава в процессе плавки не должна превышать 400…450 °С. Если сплав имеет значительные загрязнения нежелательными примесями (железо, никель и др.), то его необходимо рафинировать.

Железо, никель и медь удаляют обработкой нагретого до 500. .600 °С сплава серой, вводимой на дно тигля. Входе очистки сплава защитный кожух печи должен быть плотно закрыт и обеспечена хорошая вытяжка. После полного сгорания серы и удаления с поверхности металла гари и шлака зеркало металла покрывают слоем прокаленного древесного угля. Температура литья типографских сплавов — 370…450 °С.

Цинковые сплавы легкоплавки и обладают превосходной жидкотекучестью, поэтому из них можно получить мельчайшие детали в прессформе и точно воспроизвести сложную конфигурацию прессформы при литье под давлением. Средняя производительность на деталях массой 225 г составляет 1600 шт. в час при восьмигнегздовой прессформе.

Температура металла и прессформы при литье должны быть возможно более низкими, но достаточными для получения здоровой отливки с чистой поверхностью. Рекомендуется: Т_литья = 400…425 °С; Тпрессформы = 180…220°С.

При более высокой температуре металла и соответствующей температуре прессформы можно также получать отливки с хорошей поверхностью, но с ухудшенными механическими свойствами. Кроме того, увеличивается разъедание плавильного тигля и износ прессформы. Если есть сомнения в правильности подвода Me в плоскость формы или вентиляции ее, можно несколько увеличить температуру металла в указанных пределах.

Отсутствие резких переходов в сечениях является основным требованием для конструкций деталей, получаемых литьем под давлением. Это необходимо для того, чтобы уменьшить разбрызгивание металла при заполнении формы, а также для уменьшения деформации готовой отливки из-за напряжений вследствие различной скорости охлаждения в толстых и тонких частях отливки.

Острые углы и выемки нежелательны, так как затрудняют изготовление прессформы и уменьшают прочность детали. Устройство галтелей небольших радиусов оказывается очень полезным.

Поскольку отливки из цинковых сплавов, как правило, подвергаются гальванопокрытиям, то очень желательно, чтобы конструкция отливки не вызывала большие трудности при гальванопокрытии.