Виталий Евгеньевич, скажите пожалуйста, чем вызвана необходимость применения флюсов на заводе «Поршень»?
Сегодня известно всем, что только высококачественная продукция, соответствующая всем требованиям заказчика, имеет реальный успех на рынке. Продукцию нашего предприятия – а это около 4 млн. (более 90 наименований) автомобильных, дизельных и тепловозных поршней в год –смело можно отнести к высококачественной и конкурентоспособной. И, надо сказать, что качество литья здесь сыграло очень важную роль. Потому, что основа наших изделий – это литая заготовка, из которой затем изготовляется конечный продукт. Наш опыт доказывает, что важнейшими технологическими операциями при производстве качественного алюминиевого литья является рафинирование и модифицирование сплавов как при его приготовлении, так и непосредственно перед заливкой в формы.
Приготовить качественные сплавы без знания химических процессов, которые в них происходят, наверное, невозможно. Исходя из «химии в металлургии», какие задачи способно решить модифицирование алюминиевых сплавов?
Общеизвестно, что в жидком металле присутствуют: водород, оксиды и прочие неметаллические включения. Оксиды, в зависимости от компонентов сплавов, представляют собой тонкие и плотные плены, которые по мере затвердевания расплава концентрируются по границам зерен, а это, в свою очередь, приводит к ухудшению физико-механических свойств литого материала.
Наличие оксидов – свойство алюминиевых сплавов. Это неметаллические включения, которые образуются при переливах металла в результате взаимодействия расплава с кислородом воздуха. В качественном сплаве оксиды должны отсутствовать. Надо сказать, что существуют еще и вторичные окислы, которые образуются при заливке в форму. Но здесь, к сожалению, модифицирование уже не поможет. В этом случае нужно работать с литниково-питающими системами.
Водород, как и другие газы – это наличие газовых раковин и, как следствие – повышенный балл пористости в отливках. У нас требования к отливкам достаточно высокие: не ниже третьего балла, а в некоторых случаях допускается только второй балл пористости. Поэтому, с водородом, как и с неметаллическими включениями, тоже необходимо «бороться».
Известно очень много способов очистки сплавов от газов и оксидов. Самые распространенные и эффективные – это продувка инертными газами и обработка хлор- и фторсодержащими солями. Так вот, все очищающие флюсы изготовлены на основе солей хлора, фтора, серы, поэтому именно флюсы помогают «бороться» с загрязнениями металла, и их применение дает положительные результаты.
Кроме того, есть случаи, когда модифицирование просто необходимо. Например, при плавке силуминов с повышенным содержанием кремния (заэвтектических сплавов типа АК 18, АК 21) без достаточно серьезной обработки сплавов модификатором мы качественных силуминов не получим. Почему? В случае эвтектического силумина кремний при выплавке и обработке растворяется. Заэвтектические силумины – сплавы совершенно другого класса, они содержат кристаллы первичного не растворенного кремния. Для улучшения физико-механических свойств сплава, первичный кремний просто необходимо разбивать, дробить, получать измельченную структуру. Этого возможно достигнуть путем модифицирования расплава.
И, все же, внедрение флюсов нельзя считать панацеей. Как и всякий метод, модифицирование имеет как свои достоинства, так и свои недостатки. И немаловажным недостатком является экологический фактор: все очищающие флюсы требуют дополнительной очистки продуктов сгорания, что вносит в технологический процесс определенные сложности.
Выпускается обширное количество всевозможных флюсов и модификаторов. Из чего необходимо исходить, принимая решение о том, какой флюс лучше использовать?
Безусловно, существует широчайшая гамма флюсов различных производителей. Но, необходимо помнить, что каждый флюс имеет свое назначение. Например, есть флюсы, которые используют для очищения печи в процессе приготовления сплава. Они так и называются: «флюсы очищающие от настыли». Состав их подобран таким образом, что не дает «зарастать» печи или тиглю при плавке и, в итоге, позволяет получить более чистый металл. Я уже упоминал о флюсах очищающих расплавы от газов и неметаллических включений. Кроме того, успешно применяются модификаторы, вводимые с целью повышения механических свойств сплавов, и множество других.
Каждая упаковка содержит рекомендации по применению. Но, это не означает, что выбирать флюс можно таким образом: «у нас пошел брак, дайте нам что-нибудь». Конечно, не большая вероятность получения эффекта остается и в этом случае. Но, как правило, если взять «что-нибудь», бросить его «когда-нибудь» и ждать, что будет эффект – его не будет.
При использовании флюсов нужно четко понимать какие цели мы преследуем и какие свойства в итоге хотим получить. Поэтому, для рафинирования сплава нужно использовать одни флюсы, а чтобы усилить механические свойства отливок – другие. Также, стоит иметь в виду, что в настоящее время на первое место выходят комплексные препараты, позволяющие совмещать несколько функций (например, очистку расплава от газов и неметаллических включений с получением заданной структуры металла).
Расскажите, пожалуйста, как выбирали флюсы и модификаторы на заводе «Поршень»?
Исходя из нашего опыта, могу сказать, что процесс модифицирования возможно регулировать. Для этого на каждом этапе все должно быть изучено, проверено, только тогда можно прослеживать результат и выходить на какие-то конкретные показатели.
Мы начали с того, что провели исследования загрязненности сплава на всех технологических переделах литейного производства (на плавке в одном плавильном агрегате, в другом, третьем...пятом, в раздаточной печи, непосредственно перед заливкой). Исследования проводились по методике Добаткина-Зиновина (методика оценки пораженности сплава неметаллическими включениями). В результате стало понятно, в каком месте технологического цикла требуется дополнительная очистка и необходима обработка сплава, а где получается достаточно чистый металл. Далее, мы исследовали микроструктуру образцов. Все проведенные исследования показали, в каком направлении нужно работать, какие флюсы и модификаторы подбирать.
На сегодняшний день в Украину поставляют свои флюсы производители Германии, Белоруссии. Как у одних, так и у других есть свои достоинства и недостатки. Помимо зарубежных поставщиков, в Украине производством флюсов занимаются в Днепропетровске. Но, почему-то основным аргументом отечественного производителя является дешевизна из продукции.
При выборе флюсов мы руководствовались не только ценой, поэтому остановились на довольно дорогостоящих продуктах и считаем, что эти затраты вполне оправданы. Экономия на подобных затратах, как правило, приводит к проигрышу в качестве. На нашем предприятии, исходя из условий производства, отдали предпочтение флюсам немецкой фирмы «Schafer» и флюсам белорусской фирмы ОДО «Эвтектика». Эти флюсы широко рекламируются и фирмы имеют широкую гамму предложения. |
Виталий Евгеньевич, подскажите, пожалуйста, на что следует обратить внимание при использовании выбранных флюсов?
Рафинирование и модифицирование, безусловно, зависит от степени загрязненности сырья, которое применяется для получения отливок. Поэтому, просто подобрать флюсы не достаточно, нужно четко определить технологию их использования, оптимальные температурные параметры, при которых вводятся добавки. Эти данные подбираются опытным путем согласно рекомендациям производителей, исходя из технологического процесса и требований к сплавам. В качестве примера: мы испытывали модификаторы, которые должны были повысить механические свойства. По рекомендации температурный режим введения: 720-730оС. Испытывали на ранних технологических стадиях – эффекта не было. А вот, при температуре 730ос предел прочности σв возрос на 10 единиц. Эффект налицо. Поэтому, рекомендации рекомендациями, но в каждом конкретном случае необходимо определить те параметры, при которых этот материал работает лучше.
Мы сами готовим сплав из покупных ломов и при необходимости получаем сплав со стороны от разных поставщиков. Сейчас технология модифицирования у нас отработана, все точно просчитано и дозировано. И я со всей ответственностью могу сказать, что когда мы работаем со своими сплавами, используем свои методы обработки и очистки – у нас сплав всегда качественный.
Модифицирование – процесс достаточно сложный, требующий вложения средств. С точки зрения экономики, насколько эффективно применение флюсов?
Конечно, использование флюсов, модификаторов – это дополнительные затраты. Для примера: в зависимости от вида флюса, от того, что мы хотим получить, от степени загрязненности металла, мы используем 0,1-0,3% добавок относительно веса жидкого металла, а в некоторых случаях и выше. Стоимость флюсов и модификаторов колеблется от 5 до 20 грн/кг. Надо сказать, не дешево. Но, мы получаем экономический эффект от того, что наш металл качественный. При нашем очень строгом контроле сплава на газонасыщенность и наличие неметаллических включений на каждом технологическом переделе, идет снижение брака при приготовлении сплава, и, как следствие – мы получаем качественное литье. В итоге, экономический эффект выражается в конкурентоспособности продукции, снижение брака на разных переделах.
Кроме того, обработка флюсами при плавке дает возможность получать сухой рассыпчатый шлак, в нем связывается меньше металла на 25-30%, а это, в свою очередь, неплохая экономия. |
Алюминий сплав АК12М2МгН до рафинирования
Алюминий сплав АК12М2МгН после рафинирования |