Peleburan dan penuangan paduan merupakan proses kunci dalam produksi pengecoran. Mengontrol secara ketat seluruh proses peleburan dan penuangan memainkan peran penting dalam mencegah cacat pengecoran seperti lubang kecil, inklusi, kesalahan pengerjaan, retakan, porositas, dan penyusutan.
Karena aluminium cair memiliki kecenderungan kuat untuk menyerap hidrogen, sifat pengoksidasi yang kuat, dan mudah melarutkan besi, tindakan pencegahan yang sederhana namun hati-hati harus dilakukan selama proses peleburan dan pengecoran untuk menghasilkan-coran berkualitas tinggi.
1. Pendinginan Bahan Tungku Paduan Aluminium dan Kontrol Kualitas
Untuk menghasilkan{0}}aluminium cair berkualitas tinggi, bahan baku yang memenuhi syarat harus dipilih terlebih dahulu. Bahan mentah harus dikelola secara ilmiah dan diolah dengan benar; jika tidak, kualitas paduannya akan sangat terpengaruh. Praktek produksi telah menunjukkan bahwa jika bahan baku (termasuk bahan logam dan bahan pembantu) tidak dikontrol secara ketat, kumpulan coran dapat dibuang.
(1) Bahan baku harus mempunyai komposisi dan struktur kimia yang memenuhi syarat, dengan persyaratan khusus sebagai berikut:
Selain menganalisis komponen utama dan kandungan pengotor pada batangan paduan yang masuk ke pabrik, inspeksi juga dilakukan terhadap-struktur paduan rendah dan permukaan rekahan. Praktek telah membuktikan bahwa penggunaan lelehan aluminium yang mengandung rongga penyusutan parah, lubang kecil, dan gelembung menyulitkan perolehan coran padat dan bahkan dapat mengakibatkan terkikisnya seluruh tungku atau kumpulan coran.
Saat mempelajari pengaruh ingot paduan aluminium-silikon terhadap porositas paduan aluminium, ditemukan bahwa tidak ada porositas yang muncul saat menggunakan balok uji yang terbuat dari cetakan cor pasir murni-lelehan. Namun, setelah menambahkan ingot paduan aluminium-berkualitas rendah dan di bawah standar, blok pengujian menunjukkan porositas yang parah dan butiran yang kasar. Alasannya adalah karena efek pewarisan materi. Untuk paduan aluminium-silikon, efek pewarisan meningkat seiring dengan kandungannya, menjadi signifikan ketika kandungan silikon mencapai 7%. Melanjutkan peningkatan kandungan silikon ke komposisi eutektik sedikit mengurangi efek pewarisan. Untuk mengatasi cacat pengecoran yang disebabkan oleh efek pewarisan stok tungku, perlu dilakukan pemilihan ingot aluminium berkualitas metalurgi tinggi, paduan perantara, dan bahan tungku lainnya. Standar spesifiknya adalah sebagai berikut:
1) Permukaan rekahan tidak boleh memiliki lubang kecil atau lubang gas
Lubang kecil harus berada dalam tingkat tiga, dan secara lokal (tidak lebih dari 25% area yang diperiksa) tidak boleh melebihi tingkat tiga. Jika melebihi tingkat tiga, harus dilakukan peleburan kembali untuk mengurangi tingkat lubang jarum. Metode peleburan kembali dan pemurnian sama dengan peleburan paduan aluminium pada umumnya. Suhu pengecoran tidak boleh melebihi 660 derajat. Untuk ingot aluminium atau ingot paduan dengan butiran asli yang besar, suhu cetakan yang lebih rendah harus digunakan terlebih dahulu agar cepat mengeras dan menghaluskan butiran.
(2) Biaya Penanganan Material
Sebelum digunakan, bahan pengisi daya harus disemprot pasir untuk menghilangkan karat permukaan, minyak, dan kontaminan lainnya. Ingot paduan aluminium dan potongan logam dengan permukaan yang relatif bersih dan waktu penyimpanan yang singkat mungkin tidak memerlukan peledakan pasir, tetapi filter besi atau komponen tertanam yang tercampur dalam muatan harus dihilangkan. Semua bahan pengisi harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum ditempatkan di tungku untuk menghilangkan kelembapan permukaan dan mengurangi waktu leleh lebih dari 3 jam.
(3) Pengelolaan dan Penyimpanan Bahan Tungku
Penyimpanan dan pengelolaan bahan tungku yang tepat penting untuk memastikan kualitas paduan. Bahan tungku sebaiknya disimpan di gudang dengan sedikit variasi suhu dan kondisi kering.
2. Persiapan Cawan Lebur dan Alat Peleburan
(1) Untuk pengecoran paduan aluminium, cawan lebur besi biasa digunakan, dan cawan lebur yang terbuat dari baja tuang atau pelat baja yang dilas juga dapat digunakan.
Baik cawan lebur baru maupun cawan lebur lama yang sudah lama tidak digunakan harus diledakkan dengan pasir sebelum digunakan dan dipanaskan hingga suhu 700–800 derajat, pertahankan suhu ini selama 2–4 jam untuk membakar kelembapan dan zat mudah terbakar yang menempel pada dinding bagian dalam wadah. Saat didinginkan hingga di bawah 300 derajat, bersihkan dinding bagian dalam wadah dengan hati-hati, dan aplikasikan pelapis saat suhu tidak lebih rendah dari 200 derajat.
Wadah harus dipanaskan terlebih dahulu hingga berwarna merah tua (500–600 derajat ) sebelum digunakan dan disimpan pada suhu ini selama lebih dari 2 jam. Untuk wadah baru, yang terbaik adalah meleburkan sejumlah bahan daur ulang dengan kualitas yang sama terlebih dahulu sebelum melebur bahan sebenarnya.
(2) Persiapan alat peleburan
Penutup bel, tutup pecah, sendok pengaduk, kantong tuang
Sebelum digunakan, cetakan dan peralatan lainnya harus dipanaskan terlebih dahulu, dilapisi dengan lapisan pelindung pada suhu 150–200 derajat, dan dikeringkan secara menyeluruh. Suhu pengeringan harus 200–400 derajat, dengan waktu penahanan lebih dari 2 jam. Setelah digunakan, oksida dan fluorida yang menempel pada permukaan harus dihilangkan seluruhnya (disarankan dengan sandblasting).
3. Pengendalian Suhu Leleh
Jika suhu leleh terlalu rendah, hal ini tidak kondusif terhadap pelarutan unsur-unsur paduan dan penghilangan gas serta inklusi, sehingga meningkatkan kecenderungan terjadinya segregasi, penutupan dingin, dan kesalahan pengoperasian. Hal ini juga dapat mengakibatkan panas yang tidak mencukupi pada riser, sehingga menghalangi pengumpanan cetakan dengan benar. Menurut beberapa referensi, suhu leleh semua paduan aluminium harus mencapai setidaknya 705 derajat dan harus dilakukan pengadukan. Di sisi lain, suhu leleh yang terlalu tinggi tidak hanya membuang energi tetapi, yang lebih penting, menyebabkan peningkatan penyerapan hidrogen, butiran menjadi lebih kasar, oksidasi aluminium lebih parah, dan hilangnya beberapa elemen paduan lebih besar. Akibatnya, sifat mekanik paduan memburuk, kinerja pengecoran dan pemesinan memburuk, efektivitas perlakuan panas berkurang, dan kekencangan gas-pengcoran menurun.
Praktek produksi telah membuktikan bahwa memanaskan lelehan paduan dengan cepat ke suhu yang lebih tinggi dan melakukan pengadukan yang tepat membantu melarutkan semua unsur paduan (terutama unsur logam tahan api). Setelah menghilangkan terak mengambang, menurunkan suhu ke titik tuang meminimalkan segregasi, mengurangi hidrogen terlarut, dan membantu memperoleh paduan padat yang seragam dengan sifat mekanik yang tinggi. Karena suhu lelehan aluminium sulit ditentukan dengan mata telanjang, apa pun jenis tungku peleburan yang digunakan, suhu harus dikontrol dengan alat ukur. Alat ukur harus dikalibrasi dan dipelihara secara teratur. Selongsong termokopel harus dibersihkan secara berkala dengan sikat logam dan dilapisi dengan cat pelindung untuk memastikan pengukuran suhu yang akurat dan masa pakai yang lama.
4. Pengendalian Waktu Peleburan
Untuk mengurangi oksidasi lelehan aluminium, penyerapan gas, dan pelarutan besi, waktu tinggal lelehan aluminium dalam tungku harus diminimalkan, dan peleburan harus dilakukan dengan cepat. Dari awal peleburan hingga selesainya penuangan, durasinya tidak boleh lebih dari 4 jam untuk pengecoran pasir, 6 jam untuk pengecoran cetakan logam, dan 8 jam untuk pengecoran mati.
Untuk mempercepat proses peleburan,-potongan berukuran sedang dengan titik leleh lebih rendah dan paduan antara aluminium-silikon harus ditambahkan terlebih dahulu, sehingga kumpulan lelehan segera terbentuk di bagian bawah wadah. Kemudian, potongan-potongan yang lebih besar dan batangan aluminium murni ditambahkan, memungkinkannya secara bertahap terendam dalam kolam lelehan yang mengembang dan meleleh dengan cepat. Setelah bagian utama muatan meleleh, sejumlah kecil paduan antara yang memiliki titik leleh lebih tinggi ditambahkan, dan suhu dinaikkan serta diaduk untuk mempercepat peleburan. Akhirnya, suhu diturunkan dan elemen paduan yang mudah teroksidasi ditekan untuk meminimalkan kerugian.
5. Pindahkan dan Tuang Lelehannya
Meskipun massa jenis alumina padat kira-kira sama dengan massa jenis aluminium cair, namun setelah memasuki lelehan aluminium, dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk mengendap di dasar wadah. Sebaliknya, lapisan alumina yang terbentuk pada permukaan aluminium setelah oksidasi memiliki sisi padat yang bersentuhan dengan lelehan aluminium, sedangkan sisi yang terkena udara bersifat longgar dan mengandung banyak pori dengan diameter 60–100 Å. Film ini memiliki luas permukaan yang besar dan sifat adsorpsi yang kuat sehingga mudah menyerap uap air bahkan cenderung mengapung. Oleh karena itu, karena perbedaan densitas antara film oksida ini dan lelehan aluminium kecil, pencampurannya ke dalam lelehan akan menyebabkan tenggelam dan terapung dengan sangat lambat, sehingga sulit untuk dihilangkan dari lelehan, dan menyebabkan pembentukan pori-pori gas dan inklusi dalam coran. Oleh karena itu, ketika memindahkan lelehan aluminium, penting untuk meminimalkan pengadukan logam cair dan sebisa mungkin mengurangi paparan lelehan terhadap udara.
Saat menggunakan wadah miring untuk menuangkan logam cair, untuk menghindari pencampuran logam cair dengan udara, sendok harus ditempatkan sedekat mungkin dengan cerat tungku dan dimiringkan sehingga logam cair mengalir di sepanjang dinding samping sendok, mencegahnya mengenai langsung ke bagian bawah sendok, yang dapat menyebabkan agitasi atau percikan.
Menggunakan metode penuangan yang benar dan masuk akal adalah salah satu syarat penting untuk mendapatkan{0}}coran berkualitas tinggi. Praktek produksi menunjukkan bahwa memperhatikan hal-hal berikut ini sangat efektif dalam mencegah dan mengurangi cacat pengecoran.
(1) Sebelum menuang, periksa dengan cermat suhu lelehan tungku, kapasitas sendok tuang, dan kekeringan lapisan pelapis pada permukaannya, serta apakah peralatan lain telah disiapkan dengan memadai. Cangkir tuang logam harus diletakkan di atas cetakan pasir 3–5 menit sebelum dituang. Pada saat ini, suhu sendok tuang tidak boleh melebihi 150 derajat. Jika ditempatkan terlalu dini atau jika suhu terlalu tinggi, sejumlah besar gas dapat terakumulasi di saluran penuangan, sehingga menimbulkan risiko ledakan selama penuangan.
(2) Penuangan tidak boleh dilakukan di lokasi dengan aliran udara, dimana logam cair dapat teroksidasi atau terbakar dengan kuat, yang dapat menyebabkan inklusi oksidasi dan cacat lainnya pada pengecoran.
(3) Saat mengambil logam cair dari wadah, pertama-tama lepaskan perlahan lapisan oksida atau lapisan fluks pada permukaan lelehan dengan bagian bawah sendok, lalu celupkan sendok secara perlahan ke dalam logam cair, ambil lelehan dengan mulut sendok yang lebar, dan angkat sendok dengan mantap.
(4) Saat membawa sendok, hindari memiringkannya dengan telapak tangan; berjalan dengan mantap. Sendok tidak boleh diangkat terlalu tinggi, dan permukaan logam di dalamnya harus tetap stabil dan tidak terganggu.
(5) Sesaat sebelum dituang, keluarkan semua terak dari sendok untuk mencegah masuknya terak, lapisan oksida, dan kotoran lainnya ke dalam cetakan selama penuangan.
(6) Selama penuangan, pastikan aliran logam cair tetap stabil; tidak boleh disela atau diarahkan langsung ke bagian bawah sariawan. Sariawan harus terisi dari atas ke bawah, dan permukaan cairan harus tetap stabil. Kontrol kecepatan penuangan dengan tepat. Biasanya, mulailah menuang sedikit lebih lambat agar lelehan terisi secara merata, kemudian tingkatkan kecepatan sedikit dan pertahankan kecepatan penuangan yang relatif konsisten.
(7) Selama proses penuangan, jaga jarak antara cerat sendok dan sariawan sedekat mungkin, tidak melebihi 50 mm, untuk menghindari oksidasi berlebihan pada logam cair.
(8) Untuk sariawan yang ada sumbatnya, sebaiknya sumbatnya tidak dilepas terlalu dini. Setelah sariawan diisi dengan logam cair, lepaskan sumbat secara bertahap secara miring untuk mencegah pembentukan pusaran di saluran cetakan.
(9) Logam cair kurang dari 60 mm di atas dasar wadah tidak boleh digunakan untuk pengecoran.
