Плавление алюминия: Температура плавления алюминия – aluminium-guide.com

Содержание

Плавление алюминия: физические принципы – aluminium-guide.com

 

Печи плавления алюминия

Каждое производство алюминиевых прессованных профилей обычно имеет свой участок или цех по переплавке собственных технологических отходов, а также подходящего покупного алюминиевого лома. Полученный алюминиевый расплав разливается затем в слитки-столбы для прессования (см. подробнее здесь). Типичными плавильными печами для такого производства являются газовые отражательные печи с прямой загрузкой шихты, стационарные или наклоняемые (рисунок 1).


Рисунок 1 – Типичная отражательная печь для плавления алюминия [1].

Ниже рассмотрены основные физические принципы, закономерности и явления, которые нужно учитывать при работе с такими печами.

Четыре механизма передачи тепла

В плавильных печах с прямым нагревом, таких как отражательные печи, источником тепла является одно или несколько газовых горелок. В такой плавильной печи главными механизмами передачи тепла к алюминиевой шихте являются [2]:

  • Тепловое излучение от футеровки (свода и стен)
  • Тепловое излучение от объема газообразных продуктов сгорания над металлом
  • Прямое тепловое излучение от пламени факела горелки к металлу
  • Конвективная передача тепла от горячих газов, которые проходят вдоль поверхности металла.

Для отражательных печей излучение от футеровки обычно считается основным источником тепла для плавления алюминиевой шихты. Однако на некоторых этапах плавильного цикла этот механизм передачи тепла шихте может быть весьма незначительным [1, 2]. Эффективная работа любой плавильной печи требует максимального использования всех механизмов передачи тепла за счет их оптимизации на различных этапах цикла плавления.

Теплопроводность алюминия: твердого и жидкого

В твердом состоянии алюминий является очень хорошим проводником тепловой энергии. По этой причине печи с прямой загрузкой в начале цикла плавления могут передавать загружаемой шихте тепло с очень высокой скоростью.

В жидком состоянии теплопроводность алюминия падает примерно наполовину от ее величины в твердом состоянии (рисунок 2). Это свойство жидкого алюминия может значительно снижать эффективность плавильной печи при загрузке шихты непосредственно в расплав. Чтобы избежать этого, типичные отражательные печи имеют наклонный вход (см. рисунок 1). На этом наклонном входе происходит предварительное высушивание шихты, а также может происходить ее нагрев вплоть до температуры плавления.

Рисунок 2 – Коэффициент теплопроводности алюминия и сплава 6061
в зависимости от температуры [2]

Тепло для плавления шихты

На рисунке 3 показано количество тепла, которое требуется для расплавления и доведения до температуры разливки одного килограмма алюминия. Девяносто три процента из этого тепла поглощается алюминием, пока он находится в твердом состоянии. Поэтому эффективность плавильной печи с прямым нагревом зависит от того, как много тепла успевает поглотить твердая шихта до погружения ее еще не расплавленной части ниже поверхности расплава [1].

Рисунок 3 – Удельное тепло для плавления алюминия и
нагрева его до температуры разливки [2]

Цикл плавления отражательной печи

Изменение температурных параметров и потребляемой мощности горелок в отражательной плавильной печи с прямой загрузкой показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 – Изменение температурных параметров и
потребляемой мощности горелок в цикле плавления отражательной печи [1]

В начале цикла плавления холодный металл загружается в горячую печь. В результате этого температура футеровки значительно снижается. Твердый металл, который загружен в печь, очень быстро поглощает тепло от газового потока продуктов сгорания. Поток горячих газов во многих случаях ударяет непосредственно в алюминиевую шихту (рисунок 5). На этом этапе общая площадь поверхности шихты очень большая и поэтому происходит эффективная передача тепла от горячих газов продуктов сгорания к шихте. По этой причине отходящие газы печи имеют относительно низкую температуру (см. рисунок 4).

Рисунок 5 – Прохождение горячего потока продуктов сгорания горелки
через алюминиевую шихту: а) полное; б) частичное [2]

По мере нагрева твердой шиты интенсивность ее теплообмена с горячими газами продуктов сгорания снижается. Потребляемая мощность горелок также снижается. Шихта начинает плавиться и принимать плоскую форму (рисунок 6). На этой стадии плавильного цикла температура выходящих из печи газов резко возрастает из-за снижения перепада температуры между горячими газами и металлом, а также уменьшения площади контакта их взаимодействия.

Рисунок 6 – Воздействие горячих газов горелки на плоский расплав в печи [2]

Твердая шихта в расплаве

Алюминий в твердом состоянии имеет более высокую плотность, чем в жидком (рисунок 7). Поэтому обычно твердая шихта легко погружается на дно ванны расплавленного алюминия. Если поверхность шихты, например, алюминиевой стружки, слишком велика по сравнению с ее массой, то она может плавать на поверхности расплава за счет поверхностного натяжения.

Рисунок 7 – Зависимость плотности чистого алюминия от температуры [3]:
а – твердый алюминий, б – жидкий алюминий

Как только твердая шихта погружается в жидкий алюминий, ее теплообмен с печью ограничивается теплопроводностью металла, в котором она находится.

Основным механизмом передачи тепла к плоской поверхности расплава является передача тепла излучением от футеровки, пламени и продуктов сгорания. Поэтому важно, чтобы на этом этапе работы печи, она имела максимально высокую рабочую температуру.

Окисление жидкого алюминия

Может показаться, что на этом этапе самым эффективным путем для завершения цикла плавления является увеличение температуры расплава. Но, к сожалению, алюминий в жидком состоянии проявляет слишком высокую химическую активность.

На рисунке 8 показано влияние повышения температуры алюминиевого расплава на образование шлака (Al2O3). Когда температура алюминия превышает 760 ºС, скорость образования шлака резко возрастает. Чем больше шлака образуется, тем больше металла безвозвратно теряется.

Для образования шлака кроме высокой температуры обязательным является присутствие в контакте с металлом кислорода. Основными источниками кислорода в объеме печи являются воздух, который проникает снаружи, и воздух, который не успел сгореть в горелке.

Хорошая горелка должна работать без подачи избыточного воздуха в объем печи.

Рисунок 8 – Зависимость скорости окисления алюминия от температуры [2]

Влияние толщины шлака

Тонкий слой шлака является даже полезным, так как он снижает отражательные свойства алюминиевого расплава. Это способствует лучшему поглощению теплового излучения от футеровки, пламени и газовых продуктов сгорания. Если же слой шлака становится слишком толстым, то он действует как теплоизолятор. В этом случае, чтобы передавать тепло внутрь расплава нужно еще более повышать температуру на его поверхности.

Глубина расплава в печи

Плотность жидкого алюминия с повышением температуры не значительно, но снижается (см. рисунок 7). Это означает, что при нагреве расплава сверху, его нижние слои будут всегда «тяжелее» верхних. Расплав будет находиться в состоянии гидростатического равновесия и без внешнего воздействия никакого внутреннего движения в нем происходить не будет. Тепло для нагрева нижних слоев расплава может передаваться только от верхнего горячего слоя за счет механизма теплопроводности [1]. Поэтому, чем глубже ванна с жидким алюминием, в которую погружена твердая шихта, тем труднее доставить к ней необходимую для расплавления тепловую энергию.

В общем случае более глубокие печи требуют больше энергии для своей работы и имеют более высокий угар. Считается, что для отражательных печей плавления алюминия оптимальной глубиной расплава является 500-600 мм. Но и в этом случае разность температуры между верхом и низом расплава составляет 23-25 ºС [1].

Перемешивание расплава

Чтобы повысить скорость нагрева расплава применяют различные методы его перемешивания. Чаще всего это выполняется с помощью механических инструментов, таких как ручные скребки или большие скребки, установленные на автопогрузчике. Однако уже через несколько минут после окончания этой операции, ванна расплава снова возвращается к прежнему устойчивому состоянию [1]. Кроме того, для такого перемешивания нужно открывать загрузочное окно печи, что приводит к дополнительному образованию шлака. Поэтому на больших печах и крупных производствах применяют сложные системы перемешивания расплава с помощью различных помп – центробежных, электромагнитных и других, которые могут перемешивать расплав в непрерывном режиме.

Источники:

  1. Handbook of Aluminium Recycling / Сh. Schmitz, 2006
  2. Direct Charged Melters / Donald F. Whipple – Bloomengineering, 2004
  3. Handbook of Aluminium: Vol. 1 / ed. [email protected], 2003

Температура плавления алюминия и его сплавов в домашних условиях

Данный элемент (Al) является самым распространенным среди всех металлов. Благодаря своим особым свойствам (небольшой вес, мягкость и ряд других), он нашел широкое применение не только в промышленности. С алюминием часто имеют дело и домашние умельцы, так как его обработка труда не представляет ввиду невысокой температуры плавления.

Иногда приходится расплавлять этот металл для заливки в определенные формы. Как это сделать, причем в бытовых условиях, без специального оборудования – этот вопрос интересует многих.

Прежде всего, нужно отметить, что плавление можно осуществить двумя способами – поверхностным нагревом металла и «внутренним». Последний способ в домашних условиях вряд ли осуществим, так как предусматривает применение специального оборудования. Например, для нагрева индукционного. Следовательно, самостоятельно можно использовать только способ внешнего воздействия (теплового) на Al.

Мы не будем рассматривать все нюансы, так как точная температура плавления зависит от нескольких факторов – давления, химической чистоты материала и некоторых других. Поэтому приведем только усредненное значение – 660 ºС (по шкале Кельвина это 993,5 º).

А вот мнения о том, можно ли достигнуть такой температуры в домашних условиях, встречаются разные. Одни «самоделкины» утверждают, что сами плавили Al на обычном костре (даже указывают температуру в 560 ºС), другие над этим смеются и говорят, что придется применять мощные нагревательные приборы и при этом не смотреть на эл/счетчик, а то мол, «сердце прихватит» от того, как он «накручивает».

Правильность утверждений о том, что алюминий можно расплавить на открытом огне, можно проверить только на практике. Попробуйте, может, и получится.

Остается добавить, что не все изделия, которые мы считаем «алюминиевыми» (например, кастрюли), на самом деле являются таковыми. В чистом виде этот металл в производстве редко используется. Как правило, все разновидности подобной продукции сделаны из различных сплавов Al, которые в обиходе имеют общее название «дюраль». А она плавится и при меньших значениях температуры.

Какая температура плавления алюминия по Цельсию

Такой металл, как алюминий, очень распространен в мире. Немалое его количество содержится в организме человека, а уж в окружающем мире его еще больше. Среди материалов, из которых построены дома, а также в конструкции любого автомобиля есть некая доля алюминия.

Нередко из этого вещества изготавливаются детали мебели. И если вдруг что-то из этого сломается, то можно либо приобрести новый товар в соответствующем магазине, либо заняться самостоятельным ремонтом изделия. В последнем случае придется плавить металл в домашних условиях, а для этого уже нужно знать о некоторых свойствах этого металла.

Для изготовления какой-либо алюминиевой конструкции вовсе не обязательно подробно изучать все характеристики вещества, но на основные моменты следует обратить свое внимание, включая знание, при какой температуре плавится алюминий.

О температуре плавления

Необходимо помнить: алюминий очень легко поддается литью и начинает превращаться в жидкую субстанцию уже при температуре в 660 градусов. Для того чтобы понять, что этот показатель довольно низкий, достаточно сравнить его с температурами плавления других металлов, которые также нередко используются для изготовления тех или иных, нужных в обиходе предметов.

Например:

  • сталь начинает плавиться лишь при температуре в 1300 градусов;
  • чугун — при 1100 градусах.

Но все же, хоть температура плавления алюминия по Цельсию и не слишком высока по сравнению со многими другими металлами, достичь 600 градусов в домашних условиях с использованием обыкновенной газовой или электрической плиты довольно трудно.

Уменьшение температуры

Прежде чем подвергать металл плавлению, можно специальными методами уменьшить его температуру плавления, например, использовать в виде порошка. В этом случае он начнет плавиться чуть быстрее. Но при этом он становится опасным, так как взаимодействуя с атмосферным кислородом, может окислиться или воспламениться. А в результате окисления, как мы помним из школьного курса химии, образуется оксид алюминия; и температура, при которой начинает плавиться это вещество, уже превышает две тысячи градусов.

Вообще избежать образования оксида не получится, если заниматься плавлением алюминия, но уменьшить количество лишнего вещества вполне возможно. При плавлении алюминия нужно не допускать попадания в вещество воды. Ведь если это случится, то произойдет взрыв.

Перед началом процесса нужно убедиться в том, что сырье является абсолютно сухим. Чаще всего в качестве исходного материала применяется алюминиевая проволока. Предварительно ее нужно с помощью ножниц разделить на множество мелких по длине кусочков. А для того, чтобы уменьшить площадь контакта с содержащимся в атмосфере кислородом, эти кусочки прессуются пассатижами.

Не всегда есть необходимость создать алюминиевое изделие высокого качества, поэтому вовсе не обязательно всегда использовать порошок или мелко нарезанную и плотно сдавленную проволоку. Можно взять любой предмет, который уже был использован, например, банку, в которой хранились консервы. Но перед плавкой нужно лишить ее нижнего шва или обрезать профиль. Полученное сырье может быть окрашено или испачкано. Не нужно об этом беспокоиться. Все, что имеется лишнее на поверхности, быстро отходит в виде шлаков.

Процесс плавления в домашних условиях

Плавление — это довольно опасный процесс. Предварительно необходимо обязательно побеспокоиться о средствах защиты от различных ядовитых веществ, которые будут образовываться, а также подготовить литейную форму.

Средства защиты

  1. Не обойтись без специальных перчаток даже в том случае, если расплавить алюминий необходимо лишь единожды. Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.
  2. Следующая часть тела, которую также необходимо защитить от попадания горячего алюминия — глаза. При частой плавке не обойтись без специальной защитной маски, ну или хотя бы очков. Но лучше всего работать в костюме, который устойчив к воздействию высокой температуры в несколько сотен градусов.
  3. Если необходимо получить чистый алюминий, потребуется рафинирующий флюс. И тогда работать нужно в химическом респираторе.

Выбор формы для литья

Для того, чтобы отлить алюминий, необязательно запасаться литейной формой. Достаточно лишь приобрести лист из более тугоплавкого металла — из стали, вылить на него расплавленный алюминий и подождать, пока последний затвердеет. Но для получения какой-либо детали из алюминия обязательно придется приобретать форму для литья.

Ее можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для этой цели обычно используется скульптурный гипс. Он заливается в форму, затем какое-то время охлаждается. После этого в него вставляют модель и сверху кладут вторую емкость с гипсом. При этом важно не забыть проделать отверстие в гипсе с помощью какого-нибудь предмета цилиндрической формы. Через это отверстие и будет заливаться горячий алюминий.

При плавлении алюминия не обойтись без так называемого тигеля: то есть емкости из тугоплавкого металла. Она может быть выполнена из фарфора, кварца, стали, чугуна. Впрочем, изготавливать тигель самостоятельно вовсе не обязательно, ведь его можно просто купить в специальном магазине. Объем тигеля зависит от того, какое количество металла требуется получить.

Кратко о процессе

Плавка алюминия в домашних условиях — это не такой уж трудный процесс, которым он может показаться поначалу. Кусочки металла нагреваются до нужной температуры плавки алюминия в специальной емкости.

Некоторое время полученный расплав необходимо выдерживать в разогретом состоянии и периодически удалять с его поверхности образующийся шлак. После этого чистый жидкий металл наливается в специальную форму, в которой он некоторое время будет остывать.

Время, которое уйдет на плавку, зависит от самой печи, а точнее от той температуры, которую она может обеспечить. Если же вместо печи используется газовая горелка, то она должна нагревать металл сверху.

особенности процесса, при какой температуре проходит плавка

Одним из наиболее распространенных металлов является алюминий. Он применяется при изготовлении различных изделий на протяжении последних нескольких столетий. Кроме этого, алюминий применяется в качестве легирующего элемента при изготовлении самых различных сплавов. Довольно частым вопросом можно назвать то, как в домашних условиях плавить алюминий. Популярность этого материала можно связать с относительно низкой температурой плавления, которая позволяет проводить плавку в домашних условиях. Рассмотрим особенности этого материала подробнее.

Характеристики алюминия

Для проведения работ в домашних условиях не нужно знать все свойства рассматриваемого материала, но некоторые имеют значение. В качестве примера укажем, что температура плавления алюминия в домашних условиях составляет 660 градусов Цельсия. Нагреть материал до этой температуры можно и без применения специального оборудования.

Среди особенности процесса плавления в домашних условиях отметим такие моменты:

  • Несмотря на низкую температуру, при которой происходит изменение агрегатного состояния, провести расплавление на домашней плите не получится. Это связано с тем, что бытовые приборы не могут нагревать среду до 600 градусов Цельсия. Как правило, для плавки используется печь.
  • Немного понизить температуру плавления можно. Для этого сырье растирается в порошок. В продаже также можно встретить порошковый продукт, готовый к применению.
  • Алюминий может при соединении с кислородом окислиться. Температура плавления после окисления повышается в несколько раз, и провести плавку в домашних условиях будет невозможно.

Часто можно встретить ситуацию, когда при добавлении сырья в расплавленный металл попадает вода. Это может привести к своеобразному взрыву. Поэтому если нужно добавить еще сырья, то оно должно быть сухим.

Подбор подходящего сырья

Из-за достаточно большого количества проблем, которые возникают при плавке алюминия в домашних условиях в случае использования в качестве сырья порошка, нагреву подвергают алюминиевую чушку или проволоку. При этом проволоку можно приобрести по относительно невысокой цене, после чего ее нарезают и спрессовывают для уменьшения площади контакта с воздухом.

Если плавка проводится для получения заготовки или изделия невысокого качества, то можно в качестве сырья использовать лом, например консервные банки или обрезки алюминиевого профиля. Для упрощения процесса плавки лом также следует нарезать на небольшие части.

При поиске сырья многие обращают внимание на то, что оно может быть окрашено или иметь другие лишние составляющие. В процессе нагрева все посторонние примеси, как правило, уходят в виде шлака. Однако лакокрасочные и другие химические вещества во время горения могут стать причиной выделения токсичных паров, что следует учитывать при проведении работ.

За отвод вредных примесей с состава отвечают различные флюсы. Рекомендуется приобретать их в специализированном магазине в готовом виде, но при необходимости можно соорудить самостоятельно. Флюс состоит из 10% криолита и 45% хлорида калия и натрия.

Проведение плавки в муфельной печи

Муфельная печь позволяет существенно упростить процесс плавки, при ее применении можно получить металл высокого качества. Как и в других случаях, в рассматриваемом следует обязательно использовать флюс для отведения вредных примесей. Рассматривая то, как расплавить алюминий в домашних условиях, уделим внимание пошаговой инструкции:

  1. Выполняется расплавление флюса. Рекомендуемое количество этого вещества — от 2 до 5% от веса алюминия, который будет использоваться в качестве сырья. После расплавки флюса доставляется лом.
  2. Плавка алюминия проводится при температуре 700 градусов Целься. При нагреве до подобного показателя металл начинает светиться красным цветом.
  3. Не стоит забывать о том, что при плавке существенно уменьшается объем применяемого сырья.
  4. Флюс, при необходимости, добавляется и в конце процесса. Количество вещества — 0,25% от веса металла в печи.
  5. При получении сплава, похожего на одну большую каплю, тигель немного держат при высокой температуре для повышения степени текучести.
  6. Завершающим этапом становится заливка расплавленного металла в форму, после чего ему дают остыть.

Стоит учитывать, что для проведения процесса плавки требуется тигель с носиком из тугоплавкого материала, выдерживающим сильный нагрев. В продаже встречаются кварцевые, фарфоровые, стальные, чугунные и другие тигли. Литейная форма, как правило, изготавливается из скульптурного гипса, который выдерживает сильный нагрев, но при этом довольно хрупкий и не прилипает к металлу во время его остывания и затвердевания.

Чтобы добиться лучшей термообработки, по бокам тоже выкладываются угли. Чтобы избежать потери тепла, можно соорудить крышку, оставить отверстия для выхода дыма. Если металл нужно расплавить один раз, нет необходимости оборудовать печь. Простая газовая плита поможет раскалить алюминий до нужной температуры. Небольшие куски металла плавятся примерно за полчаса.

Обычно жестяная банка применяется в качестве тигля. Чтобы добиться равномерного распределения температуры, емкость с алюминием помещают в другую банку таким образом, чтобы зазор между стенками равнялся 1 см. Чтобы обеспечить доступ пламени, нужно проделать в большой банке несколько отверстий по 3-4 см в диаметре. Рассекатель на конфорке удалять необязательно. Так можно добиться равномерного обогрева банки с металлом. Большую жестянку накрывают крышкой, чтобы тепло не выходило.

Как сделать форму для отливки

Создание простого материала для припоя не требует изготовления специальной формы. Можно вылить металл на стальной лист.

Для создания формы используются такие материалы:

  • Гипс.
  • Песок.
  • Глина.
  • Каменноугольный пепел.
  • Жидкое стекло.

Сплав заливается в форму разными способами:

  1. Открытый.
  2. Закрытый.

Открытый метод отличается простотой. Расплавленный металл переливается в обычную емкость, консервную банку, чашку и т. д. Когда вещество застывает, болванку извлекают из емкости. Если форма металлического предмета неважна, можно оставить алюминий на прочной поверхности.

Сложная отливка требует соответствия изделия указанным параметрам, для этого используются формировочные элементы. Кремнезем – это распространенное вещество, которое часто применяется при открытой заливке. Изделие состоит из двух емкостей, в которые засыпается и трамбуется земля. Элементы кремнезема сжимаются, между ними закладывается макет для отливки. Так можно получить точный отпечаток необходимой детали. Макет удаляется, в форму помещают раскаленный алюминий. Для закрытого способа отливки применяется речной песок, смешанный с жидким стеклом.

Гипс можно использовать для одноразового литья. Из парафина или пенопласта изготавливаются макеты. Применение таких материалов требует выполнения работ на открытом пространстве с хорошим доступом воздуха. Пенопласт не удаляется из твердого гипса, заливается раскаленным алюминием. Продукты горения этого вещества вредны для здоровья.

Распространенные ошибки и как их избежать

Гипсовые формы отличаются удобством и высокой чувствительностью к влаге. Простая сушка не позволяет удалить жидкость, поэтому качество отливки ухудшается. Придется ждать несколько дней, добиться полного высыхания гипсовой формы. Алюминий нужно держать на огне до самой заливки, чтобы успеть распределить его по всей форме.

Нежелательно использовать воду для охлаждения детали. Внутренняя структура вещества при этом нарушается, появляются трещины.

Меры безопасности

Требуется использование индивидуальной защиты при плавке алюминия. Руки, лицо, открытые участки тела должны быть защищены. Рекомендуется использовать перчатки сварщика, которые выдерживают температуру больше 600 градусов. Это главное средство защиты, поскольку шансы попадания жидкого алюминия на руки самые высокие. Очки и маска предотвращают попадание раскаленных элементов в глаза. Чтобы защититься полностью, можно проводить плавильные работы в костюме металлурга с высокой огнестойкостью. Химический респиратор применяется при очистке алюминия сварочным флюсом.

Плавка алюминия в бытовых условиях не представляет сложности. Металл разогревается в заранее подготовленной емкости. С поверхности жидкого вещества удаляются шлаки, затем чистый алюминий заливают в форму. Конструкция печи и температура определяют время плавки. При использовании газовой горелки тепло должно воздействовать на металл сверху.

состав, структура, свойства, процесс плавления

Алюминий вошел в промышленное и бытовое применение относительно не так давно. На пересечении XIX – XX было освоено производство этого металла в промышленных масштабах. Все дело в том, что началось производство множества товаров, в которых алюминий широко применялся, например, при строительстве катеров, железнодорожных вагонов и пр. Кстати, именно тогда был показан широкой публике автомобиль с кузовом, выполненным из алюминия.

Анодированный алюминий

Состав и структура алюминия

Алюминий – это самый распространенный в земной коре металл. Его относят к легким металлам. Он обладает небольшой плотностью и массой. Кроме того, у него довольно низкая температура плавления. В то же время он обладает высокой пластичностью и показывает хорошие тепло- и электропроводные характеристики.

Кристаллическая решетка алюминия
Структура алюминия

Предел прочности чистого алюминия составляет всего 90 МПа. Но, если в расплав добавить некоторые вещества, например, медь и ряд других, то предел прочности резко вырастает до 700 МПа. Такого же результат можно достичь, применяя термическую обработку.

Алюминий, обладающий предельно высокой чистотой – 99,99% производят для использования в лабораторных целях. Для применения в промышленности применяют технически чистый алюминий. При получении алюминиевых сплавов применяют такие добавки, как – железо и кремний. Они не растворяются в расплаве алюминия, а из добавка снижает пластичность основного материала, но в то же время повышает его прочность.

Внешний вид простого вещества

Структура этого металла состоит из простейших ячеек, состоящих из четырех атомов. Такую структуру называют гранецентрической.

Проведенные расчеты показывают, что плотность чистого металла составляет 2,7 кг на метр кубический.

Свойства и характеристики

Алюминий – это металл с серебристо-белой поверхности. Как уже отмечалось, его плотность составляет 2,7 кг/м3. Температура составляет 660°C.

Его электропроводность равняется 65% от меди и ее сплавов. Алюминий и бо́льшая часть сплавов из него стойко воспринимает воздействие коррозии. Это связано с тем, что на его поверхности образуется оксидная пленка, которая и защищает основной материал от воздействия атмосферного воздуха.

В необработанном состоянии его прочность равна 60 МПа, но после добавления определенных добавок она вырастает до 700 МПа. Твердость в этом состоянии достигает 250 по НВ.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением. Для удаления наклепа и восстановления пластичности после обработки алюминиевые детали подвергают отжигу, при этом температура должна лежать в пределах 350°C.

Температура плавления алюминия

Получение алюминиевого расплава, как и многих других материалов, происходит после того, как к исходному металлу подвели тепловую энергию. Она может быть подведена как непосредственно в него, так и снаружи.

Температура плавления алюминия напрямую зависит от уровня его чистоты:

    1. Сверхчистый алюминий плавится при температуре 660, 3°C.
    2. При количестве алюминия 99,5% температура плавления составляет 657°C.
    3. При содержании этого металла в 99% расплав можно получить при 643°C.
Алюминиевый расплав
Процесс получения алюминия

Алюминиевый сплав может включать в свой состав различные вещества, в том числе и легирующие. Их наличие приводит к снижению температуры плавления. Например, при наличии большого количества кремния, температура может понизиться до 500°C. На самом деле понятие температуры плавления относят к чистым металлам. Сплавы не обладают какой-то постоянной температурой плавления. Этот процесс происходит в определенном диапазоне нагрева.

В материаловедении существует понятие – температура солидус и ликвидус.

Первая температура обозначает ту точку, в которой начинается плавление алюминия, а вторая, показывает, при какой температуре, сплав будет окончательно расплавлен. В промежутке между ними сплав будет находиться в кашеобразном состоянии.

Уменьшение температуры

Перед тем как приступать к плавке металла, можно выполнить определенные операции, которые позволят снизить температуру плавления. Например, иногда расплаву подвергают алюминиевый порошок. В порошкообразном состоянии металл начинает плавиться несколько быстрее. Но при такой обработке возникает реальная опасность того, что при взаимодействии с кислородом, который содержится в атмосфере алюминиевый порошок, начнет окисляться с большим выделением тепла и образования оксидов металла, этот процесс происходит при температуре 2300 градусов. Главное, в этот момент плавления не допустить контакта расплава и воды. Это приведет к взрыву.

Процесс плавления в домашних условиях

Относительно низкая температура плавления алюминия позволяет проводить эту операцию в домашних условия. Надо сразу отметить, что в качестве сырья в домашней мастерской использовать порошкообразную смесь слишком опасно. Поэтому в качестве сырья применяют или чушки, или нарезанную проволоку. Если к будущему изделию нет особых требований по качеству, то для плавления можно использовать все, что изготовленного из этого металла.

Плавка алюминия в самодельном горне

При этом не особо важно, будет сырье покрыто краской или нет. Когда происходит плавление алюминия, все посторонние вещества просто выгорят и будут удалены вместе со шлаком.

Для получения качественного результата плавки необходимо использовать материалы, которые называют флюсами. Они призваны решать задачу по связыванию и удалению из расплава посторонних примесей и загрязнений.

Средства защиты

Домашний мастер, решивший в домашних условиях выполнять плавление алюминия должен отдавать себе отчет в том, что это довольно опасный процесс. И поэтому без применения средств защиты не обойтись. В частности, должны быть использованы перчатки, фартук, очки. Дело в том, что температура расплава лежит в пределах 600 градусов. Поэтому имеет смысл использовать средства защиты, которые применяют сварщики.

Использование средств защиты при плавке алюминия

Кстати, при плавлении алюминия и использовании очищающих химикатов необходимо защищать органы дыхания от продуктов их сгорания.

Выбор формы для литья

При выборе формы для отливки алюминия домашний мастер должен понимать, а для какой цели он обрабатывает алюминий. Если будущая отливка будет предназначена для использования в качестве припоя, то использовать, какие-то специальные формы, нет необходимости. Для этого можно использовать металлический лист, на котором можно остудить расплавленный металл.

Но если возникает необходимость получения даже простой детали, то мастер должен определиться с типом формы для литья.

Форму можно изготовить из гипса. Для этого, гипс в жидком состоянии заливают в обработанную маслом форму. После того, как начнет застывать, в него устанавливают литейную модель. Для того, чтобы в форму можно было залить расплавленный металл необходимо сформировать литник. Для этого в форму устанавливают цилиндрическую деталь. Формы бывают разъемные и нет. Процесс изготовления разъемной формы усложняется тем, что модель будет находиться в двух полуформах. После застывания их разделяют, удаляют модель и соединяют снова. Форма готова к работе.

Кокиль для литья алюминия

Для получения качественных отливок целесообразно использовать металлические формы (кокили), но изготавливать их целесообразно только в заводских условиях.

Методы и способы плавления алюминия на производстве и в домашних условиях

Алюминий и его сплавы используются почти во всех сферах промышленности, а также в процессе изготовления предметов домашнего обихода. В условиях комнатной температуры на алюминии образуется тонкая пленка окиси (А12O3), прочно защищающая его от последующего окисления. Время окисления алюминия с ростом температуры резко увеличивается. Именно по этой причине в процессе плавки алюминия и его сплавов в плавильных печах поверхность расплавляемого материала и зеркало ванны очень быстро покрывается пленкой окиси.

Печи для плавки алюминия

Зачастую в производстве вторичного алюминия используют отражательные (подовые) печи. Такой тип печей для плавки алюминия отличается большим количеством модификаций. Однако все они приспособлены под стандартную отражательную печь, под специальные условия работы и особую шихту.
Не меньшей популярность пользуются и тигельные печи, в особенностях, на малых производствах.
Производства вторичного алюминия часто используют в качестве плавильных печей роторные печи, в особенности для того, чтобы переплавить лом с высокой удельной поверхностью, к примеру, алюминиевую стружку, а также очень грязный алюминиевый лом.
Всех производителей вторичного алюминия делят на две категории:

  • компании, создающие литейные сплавы для изготовителей алюминиевых отливок
  • компании, создающие алюминий для раскисления стали. 

Обе категории компаний используют в качестве сырья «старый» лом и производственные отходы литейных заводов. На таких заводах помимо введения легирующих составляющих для доводки определенного сплава используют оснащение для очистки алюминиевого расплава и ликвидации нежелательных химических элементов и прочих примесей. Роторными плавильными печами пользуются именно эти переработчики алюминиевого лома.
Плавление алюминия на литейных предприятиях, которые занимаются производством алюминиевых отливок из вторичного литейного алюминия, осуществляется главным образом в тигельных печах – газовых и электрических, индукционных и сопротивления, и для плавки, и для выдержки алюминия, а также для разливки алюминиевого расплава в подготовленные формы.
Температура плавления окиси алюминия составляет примерно 2050° С, что почти в три раза выше, чем градус плавления алюминия металлического.
На сегодняшний день наиболее популярной является плавка алюминия в пламенных отражательных печах, которые работают на углеродистом топливе, и в электрических печах. В ходе плавки алюминия в отражательных пламенных печах и в камерных электропечах сопротивления прогрев обособленных кусков садки стартует в области самых высоких температур, т. е. в верхней части. В тоже время поверхность садки с большой скоростью окисляется и поглощает много газов.
Внутри канальной индукционной электропечи расплавление кусков алюминия осуществляется в области наивысших температур под слоем жидкого металла, поверхность которого накрыта пленкой окиси алюминия. Области наивысших температур в канальных электропечах расположена в узком канале и в прилегающих к нему частях шихты.
Металл на поверхности шахты имеет самую низкую температуру, вследствие чего получившиеся отливки из канальных электропечей, имеют в своем составе более низкое количество окислов, чем отливки из печей других видов. Таким же преимуществом отличаются тигельные индукционные электропечи, в которых по технологическим требованиям в тигле по окончанию каждой плавки остается некоторое количество жидкого металла, примерно 20—35% от емкости тигля печи.
Важное свойство жидкого алюминия и его сплавов заключается в его способности поглощать газы, в особенности водород. В пламенных печах много водорода собирается в топочных газах. Помимо этого, в плавильные печи всех видов его можно внести сырой шихтой.
Жидкий алюминий является хорошим растворителем для многих металлов, к примеру, железа. При этом образуются хрупкие соединения FeAl2 и Fe2Al7, которые снижают качество отливок.

Плавление алюминия в домашних условиях

Очень печально, если в доме выходят из строя маленькие, но важные функциональные составляющие, к примеру, направляющие рольставен или раздвижных дверей (могут лопнуть), фурнитура и прочее. Чаще всего такие элементы создают из алюминия. Искать им замену проблематично, а иногда ликвидировать поломку в функционале двери или окна нужно немедленно, хотя бы временно. Если вы имеете опыт паяния, но большую часть поломок алюминиевой фурнитуры или профиля можно устранить самостоятельно.
Основная проблема – это получение рабочего материала, то есть расплавленного алюминия, при помощи которого будет осуществляться пайка сломанных деталей.
Многие не знают, какая температура плавления алюминия. Она составляет около 660 градусов. Стандартная газовая плита не способна разогреть металл до такой температуры. Что же делать?
Для начала необходимо приобрести алюминиевую чушку, но можно и использовать обрезки старого профиля. Чтобы расплавить алюминий понадобится портативная газовая горелка или паяльная лампа. Разные модели этих устройств способны дать температуру в пределах 1000 – 1300 градусов.
Подготовленный материал нужно положить в тугоплавкую емкость, к примеру, из нержавеющей стали. Кроме этого, нужна прокаленная стальная пластина или еще одна емкость, в которую мы будем выливать расплавленный металл.
Последовательность работы:

  • создание небольшого «колодца». Сверху нужно будет поставить емкость для плавки
  • розжиг костра в «колодце». Это необходимо для поддержания тары в нагретом состоянии, после использования горелки. Также костер поможет прогреть алюминий снизу
  • после образования жарких углей можно установить емкость с алюминием. Время плавления алюминия таким образом составляет примерно 15 – 20 минут. Тут же вы можете оставить прогреваться и вторую емкость или пластину
  • далее нужно включить газовую горелку на максимум и греть алюминий сверху
  • плавка металла начинается почти мгновенно, но цель еще не получена. Главная задача – получение однородного прогрева. Чтобы этого добиться нужно периодически встряхивать емкость
  • в процессе плавки образуется оксид алюминия, формирующий окалину
  • после этого расплавленный металл нужно вылить на прокаленную стальную поверхность, аккуратно, чтобы не высыпалась окалина. Теперь расплавленный алюминий готов к дальнейшей работе.
Плотность алюминия при 20°С
Степень чистоты, %   99,25 99,40 99,75 99.97 99,996 99.9998
Плотность при 20°С, г/см3  2,727 2,706 2,703 2,6996 2,6989 2,69808
Плотность расплавленного алюминия при 1000°С
Степень чистоты, % 99,25 99.40 99.75
Плотность, г/см3 2,311 2,291 2,289

Зависимисть температуры плавления алюминия от чистоты
Степень чистоты, % 99,2 99,5 99,6 99,97 99,996
Температура плавления, °С 657 658 659,7 659,8 660,24

Как расплавить алюминиевые банки в домашних условиях

Алюминий — распространенный и полезный металл, известный своей коррозионной стойкостью, пластичностью и легкостью. Он достаточно безопасен для использования рядом с едой и при контакте с кожей. Утилизировать этот металл намного проще, чем очистить его от руд. Вы можете расплавить старые алюминиевые банки, чтобы получить расплавленный алюминий. Вылейте металл в подходящую форму для изготовления украшений, посуды, украшений, скульптур или для другого проекта по обработке металла. Это отличное введение в домашнюю переработку.

Ключевые выводы: алюминиевые банки из расплава

  • Алюминий — это распространенный и универсальный металл, который легко перерабатывается.
  • Температура плавления алюминия достаточно низкая, поэтому его можно расплавить с помощью ручной горелки. Однако проект реализуется быстрее при использовании печи или обжиговой печи.
  • Из переработанного алюминия можно делать скульптуры, контейнеры и украшения.

Материалы для плавки алюминиевых банок

Плавить банки несложно, но это проект только для взрослых, потому что в нем участвуют высокие температуры. Вам нужно работать в чистом, хорошо проветриваемом помещении. Банки не нужно чистить перед их плавлением, поскольку органические вещества (пластиковое покрытие, остатки соды и т. Д.) Сгорают во время процесса.

  • Алюминиевые банки
  • Небольшая печь электрической печи (или другого источника тепла, который достигает соответствующей температуры, например, пропановой горелки)
  • Стальной тигель (или другой металл с температурой плавления намного выше, чем у алюминия, но ниже, чем у вашей печи — может быть прочная чаша из нержавеющей стали или чугунная сковорода)
  • Термостойкие перчатки
  • Ключи по металлу
  • Формы, в которые вы будете заливать алюминий (сталь, железо и т. Д.).—Быть креативным)

Плавление алюминия

  1. Первый шаг, который вам нужно сделать, это раздавить банки, чтобы вы могли загрузить как можно больше в тигель. На каждые 40 банок вы получите около 1 фунта алюминия. Загрузите банки в контейнер, который вы используете в качестве тигля, и поместите тигель в печь. Закройте крышку.
  2. Разожгите печь или печь до 1220 ° F. Это точка плавления алюминия (660,32 ° C, 1220,58 ° F), но ниже точки плавления стали.Алюминий плавится почти сразу после достижения этой температуры. Подождите полминуты или около того при этой температуре, чтобы алюминий расплавился.
  3. Наденьте защитные очки и термостойкие перчатки. При работе с очень горячими (или холодными) материалами вы должны носить рубашку с длинным рукавом, длинные брюки и обувь с закрытым носком.
  4. Откройте печь. Используйте щипцы, чтобы медленно и осторожно вынуть тигель. Не кладите руку внутрь печи! Хорошей идеей будет выстелить путь от печи к форме металлической сковородой или фольгой, чтобы облегчить удаление разливов.
  5. Вылейте жидкий алюминий в форму. Чтобы алюминий затвердел сам по себе, потребуется около 15 минут. При желании можно через несколько минут поместить форму в ведро с холодной водой. В этом случае будьте осторожны, так как будет выделяться пар.
  6. В тигле могут быть остатки материала. Вы можете выбить мусор из тигля, ударив его вверх дном о твердую поверхность, например, бетон. Таким же способом можно выбить алюминий из форм.Если возникнут проблемы, измените температуру формы. Алюминий и форма (это другая мета) будут иметь другой коэффициент расширения, который вы можете использовать в своих интересах при отделении одного металла от другого.
  7. Не забудьте выключить печь или печь, когда закончите. Переработка не имеет большого смысла, если вы тратите энергию впустую, верно?

Знаете ли вы?

Повторное плавление алюминия с целью его рециркуляции намного дешевле и требует меньше энергии, чем производство нового алюминия путем электролиза оксида алюминия (Al 2 O 3 ).При переработке используется около 5% энергии, необходимой для производства металла из сырой руды. Около 36% алюминия в США производится из переработанного металла. Бразилия лидирует в мире по переработке алюминия. В стране перерабатывается 98,2% алюминиевых банок.

Источники

  • Моррис, Дж. (2005). «Сравнительные LCA для рециркуляции обочины по сравнению с захоронением или сжиганием с рекуперацией энергии». Международный журнал оценки жизненного цикла , 10 (4), 273–284.
  • Оскамп С. (1995). «Ресурсосбережение и переработка: поведение и политика». Журнал социальных проблем . 51 (4): 157–177. DOI: 10.1111 / j.1540-4560.1995.tb01353.x
  • Шлезингер, Марк (2006). Переработка алюминия . CRC Press. п. 248. ISBN 978-0-8493-9662-5.

плавильных алюминиевых банок с самодельным мини-металлическим тиглем за 20 долларов

Давайте расплавим немного металла! King Of Random сделал это снова, построив самодельный мини-литейный завод со стальным тиглем.Он расплавит алюминиевые банки с более чем 1000 градусов тепла, обеспечиваемым обычным старым древесным углем и феном.

Грант Томпсон решил построить самодельный литейный завод из смеси 50% парижского гипса и 50% пластикового песка.

Штукатурка и песок являются хорошим изолятором и сосредотачивают тепло в одной центральной области. Воздушный поток контролируется простым феном за 3 доллара из долларового магазина и обеспечивает положительный поток воздуха в сердце тигля. Это увеличивает тепло экспоненциально — как в ракетной печи — при очень небольшом расходе топлива.

Это самая крутая, удивительно практичная самодельная литейная по металлу. При цене всего 20 долларов он намного доступнее, чем выпускаемые там дорогие модели.

Безопасность — это проблема, и Грант следит за тем, чтобы это было ясно. Это литейный завод, и он становится ГОРЯЧИМ ГОРЯЧИМ! При неправильном обращении существует опасность получения серьезных ожогов.

Вероятно, неплохо было бы приобрести настоящий тигель, предназначенный для плавки металлов, и, как описывает Грант, вы можете купить его примерно за 30 долларов.Это стоит денег по соображениям безопасности.

Есть множество вариантов использования вне сети и приусадебных участков для таких самодельных литейных заводов. Вы можете изготавливать всевозможные практичные изделия, если знаете, как делать и использовать формы и отливки.

«В итоге я предпочел ведро из оцинкованной стали и смесь 50% гипса и 50% пластикового песка по объему, что было вдохновлено видео NightHawkInLight« Как приготовить суп можно ковать »http: / /bit.ly/IBSoupCanForge

В зависимости от того, где вы получаете или находите материалы, стоимость может варьироваться от 5 до 25 долларов за единицу.Из материалов, которые я использовал, я смог сделать 2 единицы менее чем за 40 долларов (20 долларов каждая). Даже на высоком уровне, это, вероятно, один из самых дешевых и надежных литейных заводов на заднем дворе, который только можно сделать.

Король случайного

Цель моей литейной мастерской на заднем дворе — продемонстрировать самую простую установку для литья металлов. Однако, если вы планируете попробовать этот подход самостоятельно, необходимо заранее учесть следующие важные моменты:

— Банки из-под газировки работают очень хорошо, однако алюминиевые банки являются одним из худших источников алюминия для литья, а некоторые банки из-под газировки в Великобритании на самом деле сделаны из стали.Сплав предназначался для экструзии, поэтому не самый лучший для литья. Они также производят больше окалины (шлака), потому что тонкие стенки быстро окисляются, а пластиковые покрытия на банках добавляют примеси. Лучшим источником алюминия для литья были бы литые алюминиевые изделия из комиссионных магазинов, такие как электрические сковороды или небольшие блоки двигателя из магазинов газонокосилок.

— Тигель, который я использовал, был стальным, но важно отметить, что сталь может растворяться в расплавленном алюминии. Возможно, что когда вы вытащите тигель из литейного цеха, дно может раствориться, и расплавленный алюминий упадет вам на ноги и на землю.Хороший огнеупорный тигель можно купить в Интернете примерно за 30 долларов.

— Наконец, заливка бетона может привести к паровому взрыву. Если расплавленный алюминий упадет на землю, он может перегреть влагу в бетоне и вызвать его растрескивание (паровой взрыв) в месте падения алюминия. Это потенциально может привести к разбрызгиванию горячего бетона и расплавленного алюминия повсюду. По возможности расплавьте металл и полейте его песком, чтобы минимизировать риски.

Примечание. Носить перчатки из полиэстера, подобные тем, что были у меня в видео, рискованно, потому что материал может расплавиться в ваших руках, если на вас попадут брызги горячего алюминия.Это потенциально может привести к ожогам в месте падения металла, окруженным пластиком, прожженным на коже ».

А когда вы не пользуетесь самодельной литейной по металлу, она может использоваться даже в качестве плантатора для домашнего декора!

Король случайных

Если вы хотите узнать, как приготовить консервную банку для супа, вот классное видео, которое послужило вдохновением для этой замечательной литейной мастерской.

Очень крутая самоделка DIY tech. Однако ВСЕГДА будьте в безопасности!

Как расплавить алюминиевые банки и фольгу в домашних условиях

Вы можете расплавить алюминий дома, чтобы использовать его в научных или художественных проектах.(Маркос Андре)

Алюминиевые банки и фольгу легко расплавить, чтобы переработать чистый металл. Алюминий полезен, потому что он легкий, безопасный для еды и кожи, податливый и устойчивый к коррозии. Вылейте расплавленный алюминий в формы, чтобы сделать посуду, украшения, скульптуры или украшения.

Точка плавления алюминия

Утилизация банок и фольги — это просто, но это проект только для взрослых, потому что вам нужна высокая температура. Температура плавления алюминия составляет 660,32 ° С или 1220 ° С.58 ° F. Это намного выше, чем тепло, выделяемое духовкой или грилем (поэтому алюминий отлично подходит для кухонной посуды), но ниже, чем температура плавления железа (1535 ° C или 2795 ° F) или нержавеющей стали (около 1500 ° C или 2750 ° F). Чтобы достичь точки плавления алюминия, вам понадобится горелка для бутана (1430 ° C или 2610 ° F), пропановая горелка (1995 ° C или 3623 ° F) или печь для обжига.

Материалы для плавления алюминия

  • Алюминиевые банки или фольга
  • Горелка для бутана или пропана или электрическая печь
  • Чугунная сковорода или стальная чаша
  • Термостойкие перчатки
  • Металлические щипцы
  • Формы для расплавленного алюминия
9000 Банки перед плавлением не нужно чистить, если они не покрыты грязью или песком.Органические материалы, такие как остатки соды или пластиковое покрытие, сгорают в процессе плавления.

Как расплавить алюминий

  1. Раздавите банки и смять фольгу, чтобы как можно больше в чашу или сковороду. Ожидайте, что на каждые 40 банок будет приходиться около одного фунта алюминия.
  2. Безопасность прежде всего! Наденьте защитные очки и термостойкие перчатки. Соберите длинные волосы назад и наденьте длинные брюки и обувь с закрытыми носками.
  3. Если вы используете печь, нагрейте ее до 1220 ° F или немного выше (стараясь оставаться ниже точки плавления стали или железа, в зависимости от того, что вы используете).Поместите алюминиевый контейнер в печь. Он расплавится почти сразу, как только достигнет точки плавления, но подождите не менее 30 секунд, чтобы весь алюминий расплавился. В теплозащитных перчатках осторожно извлеките емкость из печи с помощью щипцов.
  4. Если вы используете фонарик, поместите алюминиевый контейнер на жаропрочную поверхность. Нагрейте алюминий, стараясь не повредить емкость. Это особенно важно, если вы используете пропановую горелку, потому что пропан может гореть при температуре, достаточной для плавления железа и стали!
  5. После того, как у вас будет расплавленный алюминий, вылейте его в форму (поищите креативные идеи на YouTube).Вы можете поместить форму, полную алюминия, в ведро с холодной водой, но будьте осторожны, потому что тепло будет производить много пара. В противном случае дайте форме остыть и затвердеть сама по себе. Для затвердевания металла потребуется около 15 минут.
  6. Возможно, в вашем контейнере остались остатки алюминия. Вы можете выбить его из контейнера, постучав им о твердую поверхность. Другой вариант — освободить его, изменив температуру контейнера (нагревая или охлаждая). Это работает, потому что алюминий и контейнер имеют разные значения коэффициента расширения.

Переработка алюминия

Около 36% алюминия в США производится из переработанного металла, в то время как Бразилия лидирует в мире по переработке алюминия, повторно используя 98,2% металла. Переработка требует 5% энергии, необходимой для очистки элемента от его руды.

Ссылки

  • Greenwood, Norman N .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
  • Моррис, Дж. (2005). «Сравнительные LCA для рециркуляции обочины по сравнению с захоронением или сжиганием с рекуперацией энергии». Международный журнал оценки жизненного цикла , 10 (4), 273–284.
  • Оскамп С. (1995). «Ресурсосбережение и переработка: поведение и политика». Журнал социальных проблем . 51 (4): 157–177. DOI: 10.1111 / j.1540-4560.1995.tb01353.x
  • Шлезингер, Марк (2006). Переработка алюминия . CRC Press. ISBN 978-0-8493-9662-5.

Похожие сообщения

Что такое точка плавления алюминия?

Температура плавления — важнейшее физическое свойство.Температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое, напрямую влияет на то, как с этим веществом обращаются и применяют. Алюминий имеет температуру плавления примерно 1220 ° F. По сравнению с другими металлами, это примерно в два раза выше точки плавления цинка и вдвое ниже температуры плавления нержавеющей стали. Примечательно, что температура плавления алюминия меняется в зависимости от состава сплава. Это очень важная информация, когда речь идет о производстве алюминия.

Загрузите нашу спецификацию на алюминий прямо сейчас

Kloeckner Metals — это комплексный поставщик алюминия и сервисный центр.Загрузите нашу спецификацию на алюминий и проверьте, что Kloeckner Metals обычно имеет в наличии.

Производственные процессы часто требуют нагрева металлов до температуры плавления. Плавка, сварка плавлением и литье требуют, чтобы металлы были жидкими. Алюминий и алюминиевые сплавы можно плавить и переплавлять по мере необходимости. Это включает плавку для отливки слитков или заготовок, а также для последующих процессов изготовления, таких как прокатка, экструзия, волочение, ковка и переработка.

Во-первых, понимание того, как производится первичный алюминий

Алюминий всегда встречается в виде соединения, а не в чистом виде. Чистые формы металла сначала должны быть химически очищены до глинозема (оксида алюминия), а затем переплавлены в алюминий с помощью процесса электролитического восстановления Холла – Эру, обычно называемого первичным производственным процессом. По данным Алюминиевой ассоциации, процесс первичного производства стал более эффективным, улучшившись на 20% за последние 20 лет.

Получение алюминия начинается с добычи боксита, основного сырья, из которого производится металлический алюминий.Затем примеси из бокситов удаляются отстаиванием и фильтрацией. Эта химическая обработка дает глинозем. Боксит измельчают, смешивают с раствором гидроксида натрия и затем нагревают паром под давлением для растворения оксида алюминия.

Температура плавления оксида алюминия выше, чем у алюминия, примерно 3762 ° F. Вот почему извлечение алюминия из оксида алюминия осуществляется электролизом перед расплавлением металла. Электролиз, метод, с помощью которого можно разделить элементы, происходит в восстановительных баках или ячейках восстановительной установки.Этот процесс восстановления удаляет кислород из оксида алюминия, который состоит из почти равных частей алюминия и кислорода. Только после всех этих шагов у нас есть чистый, первоклассный алюминий.

Факторы, влияющие на точку плавления алюминия

Состав сплава

Диапазон температур плавления незначительно зависит от состава сплава. Диапазоны плавления некоторых распространенных сплавов указаны ASM International:

  • 1100: 1190 — 1215 ° F
  • 2024: 935 — 1180 ° F
  • 3003: 1190 — 1210 ° F
  • 5052: 1125-1200 ° F
  • 5456: 1055-1180 ° F
  • 6061: 1080 — 1205 ° F
  • 7075: 890 — 1175 ° F

Химические примеси

Обычный алюминий и его сплавы неизбежно содержат примеси.Примесь может быть описана как любые химические элементы, которые не были намеренно введены в состав сплава.

Химические примеси изменяют температуру плавления. Это называется понижением температуры плавления. Если температура плавления изменяется более чем на 41 градус по Фаренгейту, это доказывает наличие примесей.

Примеси могут появляться в различных точках процесса плавления. Загрязнение шихты при плавке и литье или взаимодействие с металлической футеровкой и флюсами.Растворение элементов литейного оборудования и литейного инструмента.

Примеси могут попадать при переплаве алюминиевых отходов во вторичном производстве.

Состав молекул

Молекулы с прочными связями требуют больше энергии для разрушения. Алюминий имеет ковалентные связи, что приводит к более высокой температуре плавления.

Сила притяжения

Алюминий имеет прочные полярные связи, что приводит к низкой летучести, высоким температурам плавления и кипения, а также высокой плотности.

Давление

Приложение давления во время процесса нагрева может изменить температуру плавления.Для алюминия давление около 3500 гигапаскалей вызовет возвратный нагрев или когда точка плавления действительно начнет снижаться выше определенного критического давления.

Плавка металлов: основы литья

Процессы литья известны тысячи лет. Металлам придают формы путем плавления их в жидкости, заливки металла в форму и удаления материала формы после того, как металл затвердеет по мере его охлаждения.

Высокотехнологичные отливки используются в 90% товаров длительного пользования, включая автомобили, грузовики, авиакосмическую промышленность, поезда, горнодобывающее и строительное оборудование, нефтяные скважины, приборы, трубы, гидранты, ветряные турбины, ядерные установки, медицинские устройства, оборонную продукцию, игрушки , и более.

Существует множество различных технологий литья, которые относятся к одноразовым или многоразовым технологиям литья в формы. Одноразовое литье предполагает использование временных одноразовых форм. При литье в формы длительного пользования формы используются повторно без необходимости реформирования после каждого производственного цикла. Для получения дополнительной информации о каждом из процессов литья посетите базу данных металлов Total Materia.

Процесс литья алюминия

Ежедневно безопасно отливают миллионы фунтов плавящегося алюминия, что делает его одним из наиболее часто используемых металлов.Вероятно, это связано с тем, что алюминий является одним из немногих металлов, которые можно отливать всеми процессами, используемыми для литья металлов. Но есть различия в типе литого алюминия.

Разница между первичным алюминием, ломом и отвердителями

Когда вы спрашиваете, как плавить алюминий, важно понимать разницу между первичным алюминием, ломом и отвердителями. Каждый играет ключевую роль в процессе кастинга.

  • Прайм-алюминий — 99.9% чистый алюминий. Он проявляется в трех формах: Т-образные стержни, свиноматки и свиньи. В первую очередь в печь добавляется первичный алюминий.
  • Лом — переработанный алюминий. Лом может появиться либо непосредственно в процессе производства, либо из продуктов, собранных после использования и утилизации потребителями. После того, как весь первичный алюминий расплавился, добавляется лом для удаления влаги.
  • Отвердители — это добавляемые элементы, предназначенные для упрочнения алюминия. Отвердители предназначены для увеличения прочности и придания конечному продукту желаемых свойств.Это включает в себя отделку, прочность и зернистость. Силикон и магний — два основных отвердителя в процессе литья алюминия. Обычно их добавляют в ванну с алюминием в последнюю очередь, чтобы довести концентрацию легирующих добавок до спецификации отливаемого сплава.

Литейные печи для плавления алюминия

Алюминиевые печи используются для плавления алюминия и литых бревен. В целом печи могут использовать разные технологии для плавления материала, но каждая печь стремится минимизировать потребление тепла и топлива.Энергоэффективные печи помогают контролировать условия плавления, что увеличивает выход металла.

Алюминиевые печи спроектированы с открытым колодцем. Эта конструкция учитывает этапы процесса литья алюминия, описанные ниже, поскольку после плавления первичного алюминия через это отверстие добавляется лом.

Каковы этапы процесса кастинга?

Сначала готовится шихта, в которой смесь сырья плавится с получением сплава. Добавляется первичный алюминий, и как только весь первичный алюминий расплавляется, добавляется лом для удаления влаги.

Методы и технологии повышения качества жидкого алюминия и проверки его чистоты. Сюда входит обработка флюсов, продувка инертными газами, фильтрация и отстаивание.

После проверки чистоты добавляются отвердители. Опять же, какие элементы добавляются в смесь и в каких количествах полностью зависит от характеристик литого сплава.

Последний этап — отливка и охлаждение.

Экструзия алюминия начинается с нагрева твердого куска алюминиевой пластины, трубы, листа или стержня до размягчения.Затем размягченный алюминий продавливается сжатием через меньшее отверстие в матрице. Алюминиевые профили могут быть сплошными, полупустыми или полыми и служат для облегчения одних потребительских товаров, а других — более долговечных.

Безопасное плавление алюминия

Любой расплавленный материал несет риск. Несоблюдение надлежащих процедур плавления и литья алюминия может быть опасным. Расплавленный алюминий обычно обрабатывают при температуре 1300–1450 ° F, чтобы избежать преждевременного затвердевания. Контакт с расплавленным алюминием может вызвать серьезные ожоги и создать серьезную опасность пожара.

Риск взрыва

Взрыв может быть вызван смешиванием воды или других загрязняющих веществ с расплавленным алюминием. Взрывы также могут произойти в процессе переплавки алюминиевого лома из-за влажности и загрязнения лома.

Эти взрывы могут привести к травмам или смерти, а также к разрушению оборудования и производственных мощностей. Там, где есть вероятность попадания брызг или другого прямого воздействия, персонал, работающий с расплавленным алюминием, должен носить средства защиты глаз и лица, а также защитную одежду.

Алюминиевая ассоциация считает, что эти опасности можно свести к минимуму или полностью устранить, если уделить особое внимание методам безопасного обращения и обмену передовым опытом и программами безопасности, включая:

  • Разработка и распространение публикаций по безопасному производству и обращению с алюминием
  • Ежегодные семинары по технике безопасности в литейных цехах для обучения рабочих и руководителей предприятий безопасности на рабочем месте
  • Выпуск ежегодного отчета об инцидентах с расплавленным металлом для обмена информацией о взрывах и связанных с ними событиях на предприятиях, где плавится алюминий
  • Текущие испытания и отчетность с компаниями-членами для продолжения повышение безопасности

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой прямо сейчас

Kloeckner Metals — это поставщик алюминия и сервисный центр полного цикла.Kloeckner Metals сочетает в себе национальный охват с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Точки плавления металлов | Metal Supermarkets

Металлы известны своей способностью противостоять экстремальным условиям. Тяжелые нагрузки, непрерывная езда на велосипеде, сильные удары, едкая среда и даже высокие температуры. Печи, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, форсунки зажигания, высокоскоростное оборудование и выхлопные системы постоянно подвергаются воздействию температур, которые могут вызвать плавление некоторых типов металлов.При выборе металла для высокотемпературного применения необходимо оценить несколько различных температурных точек, и одна из наиболее важных температур, которую необходимо знать, — это температура плавления металла.

Что такое температура плавления металлов?

Температура плавления металла, более известная с научной точки зрения как точка плавления, — это температура, при которой металл начинает переходить из твердой фазы в жидкую. При температуре плавления твердая фаза и жидкая фаза металла находятся в равновесии.Как только эта температура будет достигнута, к металлу можно будет непрерывно подводить тепло, однако это не приведет к повышению общей температуры. Как только металл полностью перейдет в жидкую фазу, дополнительное тепло снова продолжит повышать температуру металла.

Почему важна температура плавления металла?

Есть много важных температур, которых достигает металл, когда он нагревается либо в процессе обработки металла, либо в результате нанесения, но температура плавления металла является одной из самых важных.

Одна из причин, по которой температура плавления так важна, заключается в отказе компонентов, который может произойти, когда металл достигнет своей температуры плавления. Разрушение металла может произойти до точки плавления, но когда металл достигнет температуры плавления и станет жидкостью, он больше не будет служить своему назначению. Например, если компонент печи начинает плавиться, печь больше не будет работать, если этот компонент достаточно важен. Если топливная форсунка реактивного двигателя расплавится, отверстия засорятся, и двигатель может выйти из строя.Важно отметить, что другие типы разрушения металла, такие как трещины, вызванные ползучестью, могут произойти задолго до достижения температуры плавления, и необходимо заранее изучить влияние различных температур, которым будет подвергаться металл.

Другая причина, по которой температура плавления металла так важна, заключается в том, что металлы наиболее пластичны, когда они находятся в жидком состоянии. Металлы нагреваются до температуры плавления для многих различных производственных процессов. Плавка, сварка плавлением и литье требуют, чтобы металлы были жидкими.При выполнении производственного процесса, в котором металл будет плавиться, важно знать температуру, при которой это произойдет, чтобы можно было выбрать подходящие материалы для используемого оборудования. Например, сварочная горелка должна выдерживать внешнее тепло от электрической дуги и расплавленного металла. Оборудование для литья, такое как штампы, должно иметь более высокую температуру плавления, чем отливаемый металл.

Температуры плавления обычных металлов

Это температуры плавления обычных металлов:

  • Алюминий: 660 ° C (1220 ° F)
  • Латунь: 930 ° C (1710 ° F)
  • Алюминиевая бронза *: 1027-1038 ° C (1881-1900 ° F)
  • Хром: 1860 ° C (3380 ° F)
  • Медь: 1084 ° C (1983 ° F)
  • Золото: 1063 ° C (1945 ° F)
  • Инконель *: 1390-1425 ° C (2540-2600 ° F)
  • Чугун: 1204 ° C (2200 ° F)
  • Свинец: 328 ° C (622 ° F)
  • Молибден: 2620 ° C (4748 ° F)
  • Никель: 1453 ° C (2647 ° F)
  • Платина: 1770 ° C (3218 ° F)
  • Серебро: 961 ° C (1762 ° F)
  • Углеродистая сталь *: 1425-1540 ° C (2597-2800 ° F)
  • Нержавеющая сталь *: 1375-1530 ° C (2500-2785 ° F)
  • Титан: 1670 ° C (3038 ° F)
  • Вольфрам: 3400 ° C (6152 ° F)
  • Цинк: 420 ° C (787 ° F)

* Сплавы содержат более одного элемента, поэтому их температура плавления — это диапазон, который зависит от состава сплава.

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик металла небольшими партиями, насчитывающий более 90 обычных магазинов в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины.Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 90+ офисов в Северной Америке сегодня.

Алюминий Безопасность | Алюминиевая ассоциация

Данные о травмах и заболеваниях, собранные Алюминиевой ассоциацией, показывают, что алюминиевые заводы являются относительно безопасным местом для работы. Ежедневно миллионы фунтов алюминия плавятся и отливаются безопасно в литейных цехах, литейных цехах, на предприятиях по переработке и утилизации по всему миру. Однако, как и любой производственный процесс, производство и изготовление нашего металла сопряжены с неотъемлемыми рисками и опасностями.

Алюминиевая ассоциация считает, что эти опасности можно свести к минимуму или полностью устранить, если уделить особое внимание безопасным методам обращения и обмену передовым опытом. С этой целью в программы безопасности Ассоциации входят:

  • Разработка и распространение публикаций по безопасному производству алюминия и обращению с ним
  • Ежегодные семинары по технике безопасности в литейных цехах для обучения рабочих и руководителей предприятий технике безопасности на рабочем месте
  • Выпуск ежегодного отчета об инцидентах с расплавленным металлом для обмена информацией о взрывах и связанных с ними событиях на предприятиях по плавлению алюминия
  • Текущие испытания и отчетность с компаниями-членами о постоянном улучшении безопасности

Ниже приводится общая информация о безопасности в алюминиевой промышленности, а также соответствующие технические материалы.Пожалуйста, свяжитесь со старшим директором Ассоциации по регуляторным вопросам Куртом Уэллсом с любыми конкретными вопросами.

Перейти к

Расплавленный алюминий
Несоблюдение надлежащих процедур плавления и литья алюминия может быть опасным. Расплавленный алюминий обычно обрабатывают при температуре 1300–1450 градусов по Фаренгейту, чтобы избежать преждевременного затвердевания. Контакт с расплавленным алюминием может вызвать серьезные ожоги и создать серьезную опасность пожара. Смешивание воды или других загрязняющих веществ с расплавленным алюминием может вызвать взрыв.Взрывы также могут произойти в процессе переплавки алюминиевого лома из-за влажности и загрязнения лома.

Эти взрывы различаются по степени насилия и могут привести к травмам или смерти, а также к разрушению оборудования и производственных мощностей. Там, где есть вероятность попадания брызг или другого прямого воздействия, персонал, работающий с расплавленным алюминием, должен носить средства защиты глаз и лица, а также защитную одежду.

Алюминиевая ассоциация выпускает ежегодный отчет об инцидентах с расплавленным металлом, в котором содержится информация об опасных событиях, которые происходят на предприятиях по плавке алюминия.Отчет является продуктом добровольной программы, начатой ​​в 1985 году с целью обмена информацией о безопасности между предприятиями. Хотя отчет не предназначен для статистической репрезентативности всей отрасли, он содержит полезную информацию, которая поможет направить усилия по обеспечению безопасности в среде с расплавленным алюминием. Последний отчет об инциденте с расплавленным металлом находится ниже.

Основы безопасности литейных домов
Ассоциация теперь предлагает 40-минутный онлайн-учебный модуль под названием Основы безопасности литейных домов , который был разработан на основе презентации, первоначально сделанной на выставке AluminiumUSA в 2017 году.Этот модуль предназначен для ознакомления с принципами безопасности литья алюминия для лиц, не участвующих непосредственно в процессе литья, и / или для обеспечения доступного освежения информации в промежутке между очными занятиями по технике безопасности в литейном цехе. К нему прилагается сопроводительный рабочий лист, который можно использовать для проверки понимания представленного материала. Если у вас есть какие-либо вопросы по поводу этой информации, пожалуйста, свяжитесь со старшим директором Ассоциации по регуляторным вопросам Куртом Уэллсом по адресу cwells @ aluminium.орг.

Безопасность при переработке металлолома
Переработка алюминия — получение, подготовка и плавка алюминиевого лома для использования в производстве новых алюминиевых продуктов — играет жизненно важную роль в экономических и экологических характеристиках алюминия. Ключевой частью устойчивости переработки алюминия является обеспечение безопасности рабочих на протяжении всего процесса, и Алюминиевая ассоциация публикует различные руководства по безопасности, которые дополняются рекомендациями по безопасности от других. В США Управление по охране труда и технике безопасности (OSHA) опубликовало «Руководство по выявлению и контролю рисков для безопасности и здоровья при переработке металлического лома» (доступно здесь для бесплатной загрузки), которое является еще одним ресурсом, помогающим повысить безопасность в отрасли переработки. .

Алюминий для разливки и загрузки свиноматок
Алюминий в больших объемах, предназначенный для переплавки, часто отливают в форме больших форм весом от 700 до 2000 фунтов, широко известных как свиноматки. Процесс литья свиноматки обычно приводит к неизбежным внутренним усадочным полостям, которые могут стать резервуарами для сбора большого количества воды. Свиноматки также подвержены воздействию поверхностной влаги и других загрязнителей. Это загрязнение может привести к опасным взрывам в процессе переплавки.Следовательно, операторы должны прилагать все усилия, чтобы избежать загрузки свиноматок, содержащих влагу, захваченную или на поверхности, в расплавленный алюминий.

Алюминиевая ассоциация не рекомендует сушить свиноматок, помещая их на подоконники печи, содержащие расплавленный алюминий. Взрывы могут произойти из-за того, что свиноматки поскользнутся в ванне с расплавом до полного высыхания, или из-за конденсации воды между штабелями свиноматок.

Защитные покрытия для литейных котлованов и оборудования
К настоящему времени были испытаны несколько типов защитных покрытий, которые показали свою эффективность в предотвращении взрывов расплавленного металла и воды, когда расплавленный металл контактирует со сталью или бетоном после утечек и разливов во время Кастинг на постоянном токе.Подробные сведения об этом испытании и дальнейших испытаниях для изучения влияния времени отверждения покрытия на адгезию и предотвращение взрыва можно найти в двух отчетах ниже.

Исследование покрытий, предотвращающих взрыв расплавленного алюминия / воды

Влияние времени отверждения покрытия на предотвращение адгезии и взрыва, конкретные предварительные испытания и демонстрация предотвращения взрыва с проникновением неконденсируемого газа

Алюминиевая мелочь и порошок
В ходе операций, включая шлифовку, полировку, пиление, резку, шлифование и чистку алюминия щеткой, образуются мелкие частицы алюминия, некоторые из которых потенциально взрывоопасны.Эти частицы известны как «мелочь», «пыль» или «порошок».

В случае алюминия взрыв может произойти, если возгорание происходит, когда частицы взвешиваются в воздухе в виде облака пыли, поскольку горение распространяется от одной частицы к другой с экстремальной скоростью. Возможные источники возгорания включают открытое пламя, сварочное оборудование, резаки, спички, сигареты, неисправное электрическое оборудование и статические электрические заряды.

Квалифицированный персонал может определить степень опасности любой операции с помощью лабораторных испытаний.Системы пылеулавливания сухого или мокрого типа надежно улавливают потенциально взрывоопасные частицы алюминия. Кожухи или вытяжные колпаки обеспечивают эффективный сбор мелких частиц с машины или оборудования.

Ниже приведены несколько источников по безопасному обращению с алюминиевой мелкозернистой пылью и порошком.

Горючесть сплава
Для получения информации о горючести и воспламеняемости алюминиевых сплавов Алюминиевая ассоциация заказала испытания в соответствии со стандартом ASTME 136-11 «Стандартный метод испытаний поведения материалов в вертикальной трубчатой ​​печи при 750 ° C». на обычных сплавах 3003, 5052, 5083 и 6061.Испытания показали, что все четыре сплава соответствуют критериям эффективности, представленным в ASTM E 136-11. В 2020 году сплавы, обычно используемые в строительстве, были испытаны в соответствии с обновленным стандартом ASTM E 136-19. Сплавы 5005, 6005/6105, 6005A, 6061, 6063 и 6351, а также алюминий товарной чистоты P1020A прошли испытания и прошли испытания. Ссылки на отдельные отчеты об испытаниях приведены ниже.

Температура плавления алюминия — thyssenkrupp Materials (Великобритания)

Алюминий — один из самых распространенных металлов в земной коре.Он имеет ряд применений, включая использование для кухонной посуды, промышленного применения, в строительстве, на транспорте и в аэрокосмической отрасли. Его способность противостоять коррозии и подвергаться вторичной переработке являются ключевыми характеристиками.

При какой температуре плавится алюминий?

Алюминий имеет более высокую температуру плавления по сравнению с другими металлами, такими как медь, железо и латунь. В чистом виде его температура плавления составляет примерно 660 градусов по Цельсию или 1220 градусов по Фаренгейту.

Температура плавления оксида алюминия выше, чем у чистого алюминия.Оксид алюминия плавится примерно при 2000 градусах Цельсия. Вот почему извлечение алюминия из оксида алюминия осуществляется электролизом перед расплавлением металла.

Что касается плавления, то алюминий имеет температуру кипения примерно 2467 градусов Цельсия. Температуры плавления и кипения алюминия являются важными факторами, учитывая, что металл обладает исключительными рециклируемыми свойствами и может использоваться различными способами без каких-либо потерь. Плавление алюминия имеет жизненно важное значение в процессе переработки.

Почему важно определять температуру плавления алюминия?

Температура плавления алюминия или любого другого вещества в этом отношении является важным физическим свойством. Определение точки плавления алюминия помогает идентифицировать примеси в металле или идентифицировать другие неизвестные вещества.

Температура плавления также помогает определить общую чистоту металла. При переработке алюминия, если он имеет широкий диапазон плавления, это означает, что в нем больше примесей. Чем больше уменьшается диапазон температур плавления, тем чище вещество.

Факторы, влияющие на температуру плавления алюминия

Вышеуказанная точка плавления соответствует постоянству всех факторов. Но, в зависимости от различных аспектов, температура плавления алюминия может меняться.

Если алюминий содержит примеси, температура плавления выше. Также есть вероятность, что она будет варьироваться в широком диапазоне температур. Это называется понижением температуры плавления. Если алюминий чистый, диапазон температур плавления колеблется в пределах одного или двух градусов Цельсия.Если температура плавления изменяется более чем на пять градусов по Цельсию, это доказывает наличие примесей.

Другие факторы, которые могут повлиять на температуру плавления алюминия и других веществ, включают состав молекул, то, насколько плотно атомы упакованы вместе, и приложение давления во время процесса нагрева.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *