Cum să topești aluminiul acasă. Cum să turnați o piesă de aluminiu acasă. Clorura de sodiu si clorura de potasiu in fluxuri.

Topirea aluminiului, ca și alte substanțe, are loc atunci când îi este furnizată energie termică, din exterior sau direct în volumul său, așa cum se întâmplă, de exemplu, cu încălzirea prin inducție.

Punctul de topire al aluminiului depinde de puritatea acestuia:

  • Punct de topire al aluminiului ultrapur 99,996%: 660,37 °C.
  • Cu un conținut de aluminiu de 99,5%, topirea începe la 657 °C.
  • Cu un conținut de aluminiu de 99,0%, topirea începe la 643 °C.

Punctul de topire al aluminiului crește odată cu creșterea presiunii. Dependența temperaturii de topire a aluminiului de presiune este prezentată în graficul de mai jos.

Degazarea este îndepărtarea hidrogenului din metalul topit prin barbotarea unui amestec de gaze prin topitură. Un flux este o substanță care favorizează fuziunea, în special a metalelor sau mineralelor. Curgerea face să apară pe suprafața băii impurități precum alcaline, sodiu și litiu. După ce degazarea este completă, se prelevează o probă și se analizează pentru compoziția chimică corectă.

Droz este un amestec de oxizi de aluminiu și un material nemetalic care plutește pe suprafața aluminiului topit. Se face o picătură de fiecare dată când se adaugă aluminiu într-un cuptor care a fost vopsit, anodizat sau murdar. Droz este îndepărtat din partea superioară a aluminiului topit în gâturile glandelor. Orificiul de ventilație este răcit cu gaz argon pentru a elimina oxigenul din amestec și pentru a preveni termizarea. Termizarea este temperatura la care va arde aluminiul. Zgura este reciclată pentru a extrage aluminiul din interior.

Punctul de topire al aliajelor de aluminiu

Adăugarea altor elemente, inclusiv elemente de aliere, la aluminiu scade punctul de topire al acestuia. Deci, niște turnătorii aliaje de aluminiu cu un continut ridicat de siliciu si magneziu, temperatura de debut a topirii scade la aproape 500 °C. În general, conceptul de „punct de topire” se aplică numai metalelor pure și altor substanțe cristaline. Aliajele, pe de altă parte, nu au un punct de topire specific: procesul de topire (și solidificare) a acestora are loc într-un anumit interval de temperatură.

Probele sunt prelevate și analizate cu ajutorul unui spectrometru. Spectrometrul determină concentrația elementelor dintr-un aliaj comparând intensitatea relativă a lungimilor de undă ale radiației care apar atunci când proba este lovită de o scânteie electrică. Se adaugă agenți de întărire precum siliconul și magneziul pentru a aduce concentrația agenților de aliere la specificațiile aliajului turnat.

După ce toate criteriile sunt îndeplinite, toamna poate începe. Înainte de a pune echipamentul de siguranță pentru cuptor, trebuie să îl îmbraci. Filetarea este procesul de împingere a știftului din cuptor, astfel încât aluminiul să poată curge în jgheab și tigaie. Pe scurt, probabil ai venit cu un material precum aluminiul.

Temperaturile solidus și lichidus ale aliajelor de aluminiu

Când un aliaj este topit, temperatura de început de topire se numește temperatură solidus (sau punct sloidus), iar temperatura finală de topire se numește temperatură liquidus (sau punct liquidus). „Solidus” înseamnă, desigur, solid, iar „liquidus” înseamnă lichid: la temperatura solidus, întregul aliaj este încă solid, iar la temperatura liquidus, totul este deja lichid. Când acest aliaj se solidifică dintr-o stare lichidă, temperatura începutului de cristalizare (solidificare) va fi temperatura lichidus, iar sfârșitul cristalizării va fi aceeași temperatură solidus. La o temperatură a aliajului între temperaturile sale de solidus și lichidus, este într-o stare semi-lichid-semisolidă, moale.

Temperatura eutectică a aliajelor de aluminiu

Este cel mai abundent metal din scoarța terestră, al treilea cel mai abundent element chimic de pe planeta noastră și al doilea cel mai folosit metal pentru fabricarea lucrurilor. Cu toții vedem și folosim aluminiu în fiecare zi fără să ne gândim la el. Din el se fac cutii de unică folosință pentru băuturi, precum și folie finită. Puteți găsi acest metal alb-gri-fantomatic în câteva locuri destul de uimitoare, de la motoare cu reacție în avioane până la corpurile navelor de război high-tech. Ce face din aluminiu un material utilitar atât de strălucit?

Temperatura eutectică a aliajelor de aluminiu

Nu toate aliajele au un interval între temperaturile solidus și lichidus. Astfel de aliaje sunt numite eutectice. De exemplu, într-un aliaj de aluminiu care conține 12,5% siliciu, punctele lichidus și solidus converg către un punct: acest aliaj, ca și metalele pure, nu are un interval, ci un punct de topire. Acest punct și temperatura se numesc eutectic. Acest aliaj aparține celebrelor aliaje turnate aluminiu-siliciu - silumini cu un interval îngust solidus-liquidus, ceea ce le conferă cele mai bune proprietăți de turnare.

Piese din aluminiu turnăm noi înșine

Coca ușoară din aluminiu înseamnă că nava cântărește mai puțin, astfel încât se poate mișca mai repede și poate opera mai aproape de țărm în doar 7 m de apă. Aluminiul este moale, ușor, rezistent la foc și căldură, ușor de lucrat în forme noi și capabil să conducă electricitatea. Reflectează foarte bine lumina și căldura, și nu ruginește, reacționează ușor cu ceilalți elemente chimice, în special oxigen, și formează cu ușurință un strat exterior de oxid de aluminiu dacă îl lași în aer. Numim aceasta proprietăți fizice și chimice.

În aliajul binar Al-Si, temperatura solidului este constantă și se ridică la 577 °C. Odată cu creșterea conținutului de siliciu, temperatura lichidus scade de la valoarea maximă pentru aluminiu pur de 660 °C pentru a coincide cu temperatura solidus de 577 °C la un conținut de siliciu de 12,6%.

Printre alte elemente de aliere, magneziul scade cel mai mult punctul de topire: temperatura eutectică de 450 °C este atinsă la un conținut de magneziu de 18,9%. Cuprul dă o temperatură eutectică de 548 °C, iar manganul - doar 658 °C! Majoritatea aliajelor nu sunt duble, ci triple și chiar cvadruple. Prin urmare, cu influența combinată a mai multor elemente de aliere, temperatura solidusului - începutul topirii sau sfârșitul solidificării - poate fi și mai scăzută.

Astăzi, pe măsură ce economia de combustibil devine din ce în ce mai importantă, vehiculele full-size din aluminiu devin din ce în ce mai frecvente. Aluminiul devine cu adevărat în sine atunci când îl combini cu alte metale pentru a face aliaje de aluminiu. Unele dintre metalele utilizate în mod obișnuit pentru fabricarea aliajelor de aluminiu includ bor, cupru, litiu, magneziu, mangan, siliciu, staniu și zinc. Amesteci aluminiul cu unul sau mai multe dintre acestea, în funcție de munca pe care încerci să o faci.

Aluminiul poate fi combinat cu alte materiale într-un mod foarte diferit în compozite. Deci, de exemplu, aluminiul poate acționa ca „material de fundal” în ceea ce se numește un compozit cu matrice metalică armat cu particule de carbură de siliciu pentru a face un material puternic, dur și ușor, potrivit pentru o mare varietate de utilizări aerospațiale, electronice și auto - și mai bine decât aluminiul.

Intervalul de temperatură de topire a aliajelor de aluminiu

Tabelul de mai jos prezintă temperaturile lichidus și solidus ale unor aliaje industriale forjate. Trebuie avut în vedere că conceptele de temperatură solidus și liquidus sunt definite pentru transformările de echilibru ale unei faze lichide într-o fază solidă și invers, adică pentru o durată infinită a proceselor. În practică, trebuie făcute ajustări pentru viteza de încălzire sau răcire.

Grafic: consumul de aluminiu din SUA. În prezent, transportul este cel mai mare o singură dată pentru metal și aliajele sale. Dacă vrei să faci ceva mai puternic, dar totuși ușor, durabil și capabil să reziste la temperaturile ridicate ale unui motor de avion sau mașină, amesteci aluminiu și cupru. Pentru ambalare Produse alimentare nu ai nevoie de asa ceva, dar vrei un material usor de format si compact. Obțineți aceste calități prin alierea aluminiului cu magneziu.

Să presupunem că doriți să transportați energie electrică pe distanțe lungi de la centrale electrice la case și fabrici. Puteți folosi cuprul, care este în general cel mai bun conductor de electricitate, dar este greu și scump. Aluminiul ar putea fi o opțiune, dar nu transportă electricitate la fel de ușor. O soluție este să faci cabluri de alimentare din aluminiu dopat cu bor, care conduce electricitatea aproape la fel de bine ca cuprul, dar este mult mai ușor și mai puțin rece în zilele caniculare.

Surse:
Aluminiu și aliaje de aluminiu, AMS International, 1993.
Manual de aluminiu: Vol. 1, ed. G. E. Totten, D. S. MacKenzie

Fluxurile gazoase și solide joacă un rol important în degazarea, îndepărtarea magneziului și fluxul de aluminiu și aliajele acestuia.

(Fluxurile se aplică și la și la ).

Materii prime pentru topire

Foto: Gata pentru a fi reciclat: Aceste covorașe zdrobite de cutii de aluminiu se numesc biscuiți. Potrivit Asociației Aluminiului, aproape 70% din aluminiul extras vreodată este folosit și astăzi datorită programelor eficiente de reciclare. Este mult mai ieftin și mai ecologic să reciclați aluminiul uzat decât să scoateți bauxita din pământ și să o procesați: reciclarea economisește aproximativ 95% din energia necesară pentru a produce aluminiu nou.

Aluminiul reacționează atât de ușor cu oxigenul, încât nu îl găsești niciodată în formă pură. În schimb, compușii de aluminiu există în cantități mari în scoarța terestră sub formă de minereu numit bauxită. Acesta este denumirea generală pentru alumina hidratată, o substanță făcută de obicei din aproximativ două treimi de alumină cu o treime de molecule de apă prinse în structura sa cristalină. În funcție de locul în care se găsește pe Pământ, bauxita conține, de asemenea, o serie de impurități diferite, cum ar fi oxidul de fier, oxidul de siliciu și oxidul de titan.

Gazele, inerte și active sau hexacloretanul de flux solid pot fi utilizate pentru a îndepărta hidrogenul și sodiul dizolvat.

Magneziul poate fi îndepărtat prin purjare cu clor sau prin tratare cu un flux care conține fluorură de aluminiu.

Fluxurile pe bază de amestec de KCl-NaCl sunt utilizate ca fluxuri de acoperire, adică pentru a proteja topitura de aluminiu de oxidare.

Dacă doriți să transformați bauxita în aluminiu pentru a face lucruri utile precum conserve, folie de gătit și rachete spațiale, trebuie să scăpați de impurități și apă și să separați atomii de aluminiu de atomii de oxigen în care sunt prinși. Astfel, aluminiul este de fapt un proces în mai multe etape.

În primul rând, săpați bauxită din pământ, o zdrobiți, o uscați și o curățați pentru a lăsa doar oxid de aluminiu. Într-o baterie aveți două diferite conexiuni metalice introduse într-un compus chimic și completează circuitul dintre ele pentru a genera electricitate.

Clorura de sodiu si clorura de potasiu in fluxuri

Fluxurile dure sunt practic un amestec de săruri de clor sau fluor cu aditivi care le conferă proprietăți deosebite. Majoritatea fluxurilor se bazează pe un amestec de KCl și NaCl, care formează un eutectic la temperatură joasă (665°C). Un alt ingredient de flux comun este NaF, care formează un eutectic ternar cu KCl și NaCl cu un punct de topire de 607°C. În același timp (pură din punct de vedere tehnic) este de aproximativ 655-660 °C.

Aluminiul elegant și strălucitor din bucățile stâncoase de bauxită pe care le-ați săpat din pământ este un proces lung, dezordonat, incredibil de consumator de energie. Acesta este motivul pentru care industria aluminiului este atât de pasionată de reciclare, cum ar fi cutiile de băuturi. Este mult mai rapid, mai ieftin și mai ușor să le topești și să le refolosești decât să procesezi bauxita. De asemenea, este mult mai bine pentru mediu, deoarece economisește o cantitate mare energie.

Diagrama: De ce are sens reciclarea aluminiului. Cantitatea de energie necesară pentru a recicla metalul pentru reutilizare este o fracțiune din ceea ce este nevoie pentru a produce metalul primar în primul rând, dar diferența este mult mai mare pentru aluminiu decât pentru oțel sau cupru, deoarece este greu de extras și rafinați mai întâi aluminiul.

Fluxuri de acoperire pentru aluminiu topit

Un flux de acoperire tipic conține aproximativ 47,5% NaCI, 47,5% KCI și 5% sare fluorură. Punctul de topire scăzut crește fluiditatea fluxului.

Alte fluxuri de acoperire se bazează pe un amestec de MgCl 2 -KCl, care formează un eutectic cu punct de topire scăzut la 424 °C, sau pe carnalită (MgCl 2 ∙KCl), care se topește la 485 °C. Aceste fluxuri de acoperire sunt foarte fluide și pot forma un strat subțire pe suprafața topiturii.

Tehnologii de turnare acasă a aluminiului și echipamente necesare

Foto: Construcția unei bărci din aluminiu. Cine a descoperit aluminiul, cum și când? El demonstrează acest lucru la o expoziție publică la Paris, Franța. . Lucru: Aluminiul se află în grupul 13 al tabelului periodic, ceea ce înseamnă că pierde trei electroni pentru a forma ioni pozitivi. Deoarece este mai aproape de partea de sus a tabelului, atomii săi sunt relativ ușori în comparație cu elementele de sub masă, cum ar fi plumbul.

Cutiile de bere din aluminiu sau cutiile de sifon goale pot fi turnate în lingouri. Aceste lingouri compacte, numite și porci, pot fi reciclate sau retopite ulterior pentru proiecte metalurgice avansate. Sursa de căldură folosită va fi lipirea comună cu propan. Crezetul poate fi un bol de oțel sau o cutie de oțel grea, lată, neacoperită, cum ar fi sifonul măcinat.

Totuși, MgCl 2 este destul de scump, așa că este utilizat în principal în fluxuri fără sodiu pentru aliajele de aluminiu cu un conținut de magneziu de peste 2%.

Fluxuri - amestecuri de săruri

Multe substanțe sunt folosite în fluxuri - aproximativ 3 duzini - toate sunt săruri. Cele mai multe dintre ele sunt cloruri și fluoruri. Adăugările acestor săruri la fluxuri le măresc proprietățile specifice: fluiditate, umectabilitate, activitate chimică.

Turnare cu nisip

Mănuși de rezistență Cutii goale de băuturi din aluminiu Arzător cu propan Bol mare de amestecare umplut cu nisip obișnuit Cutie mare din oțel sau cutie grea din oțel, ideală fără mâner Oțel oțel cu mâner lung Mâner vechi, oțel pentru chiflă.

Materiile prime trebuie sa fie cat mai compacte pentru a nu arde aluminiul. Zdrobirea poate funcționa grozav pentru asta, sau le puteți așeza pe podea, stați pe ele și le puteți călca cu grijă. 2 Apăsați paharul de oțel în vasul umplut cu nisip. Nisipul stabilizează creuzetul astfel încât să nu se răstoarne ușor și, de asemenea, îl izolează de orice suprafață de lucru pe care o folosești. Trebuie să lucrezi pe sol și cu siguranță în aer liber. Pe lângă faptul că este foarte inflamabil, topirea aluminiului poate degaja vapori neplăcut pe măsură ce arde impuritățile. 3 Puneți una sau două cutii zdrobite în creuzet și aprindeți o torță până se topesc. Când primele borcane se topesc, mai adăugați. Acesta din urmă se va topi mai repede deoarece aluminiul topit transferă căldura de la arzător mult mai bine decât aerul. 4 Deșeurile de pe capacul cutiei și vopseaua vor pluti pe suprafața metalului topit. Aceasta se numește zgură și poate fi îndepărtată cu o oală de oțel, permițându-i să se răcească într-un loc sigur înainte de a fi aruncată. 5 În acest moment, creuzetul trebuie îndepărtat pentru a-l goli. Nu-l atingeți fără protecție în mâini. Folosește o pensetă pentru a o ridica și ține-o ferm de mâner, dacă există, sau de tiv. 6 Turnați rapid, dar cu atenție, aluminiul topit în cantități aproximativ egale în formele de oțel. După ce se răcește, lingourile ar trebui să alunece din ele.

  • Condensul le permite să se topească mai ușor.
  • Acest lucru servește la două scopuri.
Click pe imagine pentru marire.

Cele mai cunoscute dintre ele sunt clorura de sodiu (sare de masă) și clorura de potasiu. Punctul lor de topire în formă pură este de 801 și, respectiv, 770 °C. Densitatea lor în stare solidă este de 2,165 și 1,984 g / cm 3, iar în stare lichidă - 1,55 și 1,53 g / cm 3.

Rolul sărurilor de fluor în fluxuri

Sărurile de fluorură de metale alcaline acționează ca agenți tensioactivi care reduc tensiune de suprafataîntre flux și metal și între flux și oxizi. Sărurile clorură, precum și AlF3 și MgF2, prezintă această proprietate într-o măsură mult mai mică.

Straturile de fluor ale metalelor alcaline sunt capabile să dizolve oxizi și să pătrundă în peliculele de oxid care conțin aluminiu metalic în zgură și acumulări de contaminanți. Acest lucru duce la o creștere a umectabilității, care contribuie la separarea incluziunilor de oxid din topitură și a aluminiului metalic de zgură.

Din păcate, sărurile fluorurate de metale alcaline au temperatura ridicata topire. Aceasta duce la o îngroșare a filmului de flux lichid, ceea ce limitează aplicarea acestuia. În plus, eliminarea sărurilor care conțin fluor are mai multe probleme decât sărurile pur clorură.

Straturi de fluor în fluxuri

Fluxurile pot conține următoarele săruri de fluor:

  • criolit (Na3AlF6);
  • fluorură de calciu (CaF2);
  • silicofluorura de sodiu (Na2SiF6).

Rolul oxigenului în componentele fluxului

Adăugarea de componente care conțin oxigen, cum ar fi KNO 3, la fluxuri asigură generarea de căldură. Oxigenul, care a fost eliberat în timpul descompunerii nitraților, reacționează cu aluminiul metalic pentru a forma oxid Al 2 O 3 și eliberează o cantitate semnificativă de căldură. Acest lucru crește la nivel local fluiditatea, ajutând la separarea metalului aluminiu de oxizi. În fluxurile de curățare, această reacție crește pătrunderea fluxului în depunerile de pe căptușeală.

Fluxuri care generează gaze

Unele fluxuri solide se descompun în clor, dioxid de carbon CO 2 sau un gaz precum AlF 3 . Dacă aceste fluxuri sunt plasate sub suprafața topiturii de aluminiu, ele formează bule care elimină hidrogenul. Cel mai cunoscut astfel de flux de degajare este hexacloretanul C2Cl6. Formează gaze Cl 2 și AlCl 3.