Вступление
Растущая популярность алюминия
Алюминий является вторым по популярности металлом в мире после железа, и его рынок растет в два раза по сравнению с темпом рынка стали, хотя это происходит с гораздо более низкой базой.
Алюминиевые слитки готовы к дальнейшей обработке в литейном цехе.
Алюминий также является самым распространенным металлом на земле, что составляет более 8% от массы ядра Земли, но его трудно дорабатывать по сравнению с железом. По этой причине использование алюминия отстает от других металлических изделий, в то время как для преодоления этих сложностей разрабатываются эффективные и экономичные методы. В середине 1880-х годов были изобретены два разных метода, которые последовательно используются для производства алюминия. В методе Байера используется химический процесс для извлечения алюминия из бокситов (обычная алюминиевая руда). В процессе Холла-Херульта используется электролиз для извлечения алюминия из оксида алюминия или оксида алюминия, полученного в результате процесса Байера.
Между алюминиевой и сталелитейной промышленностью существует много общего. Оба полагаются на извлечение металлов из минеральных руд, происходящих на земной поверхности. Процессы производства обоих энергоинтенсивны и включают заливку жидкого металла в отливки или с использованием машин непрерывного литья. Алюминий и сталь даже конкурируют на аналогичных рынках для автомобильной и аэрокосмической промышленности. Однако существуют существенные различия в обработке и свойствах этих металлов.
Производство и обработка
Большинство бокситов собирается из открытых шахтных операций в виде грязи, а не горной породы. Типичное содержание алюминия в бокситовой руде составляет от 45% до 60%.
Бокситовая руда, из которой извлекается алюминий.
Процесс Байера
Бокситовая руда измельчается и смешивается с каустической содой для получения суспензии, содержащей мелкие частицы руды. Суспензию выдерживают при температуре от 140 до 280 ° С в зависимости от обрабатываемой конкретной руды. За это время алюминий растворяется в растворе каустической соды. Все примеси осаждаются из раствора в остаток, называемый красной грязью. Последним этапом процесса является добавление затравочных кристаллов в раствор каустической соды. Растворенный оксид алюминия присоединяется к этим затравочным кристаллам. Конечным продуктом из процесса Байера является оксид алюминия или оксид алюминия, который имеет вид белого порошка.
Процесс Холла-Херульта
Блок восстановления алюминиевого завода состоит из восстановительных горшков или ячеек, которые соединены последовательно. Каждый горшок изготовлен из стальной оболочки, облицованной углеродом. В каждый горшок выливают расплавленный криолит (фторид-минерал), содержащий оксид алюминия, и углеродные электроды вводят в раствор сверху. Ток проходит между углеродными электродами и углеродной подкладкой горшка. Когда ток проходит через раствор криолита, алюминий отделяется от кислорода, который присоединяется к углероду электродов, образующих газообразный диоксид углерода. Жидкий алюминий собирается на дне горшка.
Мощность для процесса исходит от постоянного тока через электроды. Напряжение поддерживается от 4 до 6 вольт, а генерируемый ток может достигать 4 KA. Мощность, подаваемая от электрического тока, удерживает раствор криолита примерно при 950 ° C.
Жидкий оксид алюминия всасывается из восстановительных горшков с регулярными интервалами в вакуумные ведра, переносится в печь, а затем наливается в слитки в пресс-формах или с помощью машины непрерывной разливки. Полученный через этот процесс алюминий составляет приблизительно 99,8%.
Как лить алюминий в пенопластовую форму
В этом видео мы покажем вам, как происходит литье алюминиевого пистолета, используя плавильную печь и форму из пенопласта, используя обычный песок и немного волшебства.
Для начала возьмите кусок пенопласта и снимите защитную пленку. После этого нарисуйте или распечатать изображение изделия, которое хотите сделать. Используйте рисунок для того, чтобы разрезать пенопласт на части. На видео вырезан пенопластовый пистолет, который уже выглядит неплохо, но чтобы сделать его алюминиевым, нам нужен песок. Кроме того, нам нужна небольшая плавильня, которую, кстати, можно найти на нашем сайте, а конкретно в этой статье. В ней мы расплавим несколько кусков металла, полученных из банок из под газировки или пива.
Насыпем немного песка в 20 литровое ведро, заполнив его минимум на 5-8 см. Возьмите пенопластовую форму и прикрепите воронку для вливания расплавленного металла, а затем вставьте ее вертикально в песок. Если мы подсыпем еще немного песка вокруг пенопластовой формы, она будет надежно держаться. Делая это, не засыпьте воронку, это очень важно.
Когда песок все закроет, немного потрясите ведро, чтобы выровнять его и заполнить все полости. Хорошей идеей будет также смочить верхний слой песка водой из распылителя. Тогда вы сможете сформировать кратер вокруг воронки, чтобы подстраховать себя при вливании металла.
Когда мы вливаем жидкий алюминий в воронку, пенопласт мгновенно испаряется, жидкий алюминий моментально занимает его место. Это происходит очень быстро. Так что наливайте алюминий достаточно быстро, но не слишком, чтобы не переборщить с металлом. Подождите около десяти минут, металл должен остыть, чтобы его можно было зацепить щипцами. Затем вытащите его из списка. Пенопластовая форма превратилась в цельную алюминиевую словно по волшебству. Если хотите улучшить внешний вид изделия, то примените напильник и наждачную бумагу.
Таким образом можно просто можно сделать что угодно цельнометаллическим. Кстати это также работает с изоляционным покрытием. Если поместить меч из розового пенополистирола, то 10 минут спустя можно достать из плавильни меч из цельного алюминия.
Про то статья, как лить пластмассу.
Шаг за шагом – простое алюминиевое литье в домашних условиях
Алюминиевые заготовки для литья
Вы можете расплавить практически любые алюминиевые банки, даже если кусок, который уже был отлит (например, водяной насос, колесо или впускной коллектор), будет иметь сплав, который лучше подходит для литья.
Алюминий льется около 1500 градусов, поэтому у вас есть надлежащий предохранительный механизм и огнетушитель под рукой.
01] Вот материал, который мы использовали для изготовления нашей собственной тигельной печи для плавки металла: 12-дюймовый терракотовый горшок, оцинкованная металлическая ткань, пластиковый плантатор, 90-градусный сливной слив и 60-фунтовый мешок бетона.
02] Мы разрезаем техническую ткань, чтобы поместиться внутри нашего пластикового контейнера, а затем разрезаем отверстие в боковом отверстии для прохода сливного фитинга. Дренаж был подключен к плантатору и тканевой ткани, чтобы он соответствовал отверстию на дне нашей терракотовой плантации и позволял нам добавлять воздух в наш огонь.
03] Смешанный бетон заливали в пластиковую плантацию до тех пор, пока она не встретила слив. Мы упаковали часть мокрого бетона в ткань, прежде чем мы упали в терракоту и упаковали бетон вокруг него. Мы дали ему четыре дня.
04] Мы использовали четыре куска 1 × 6-дюймового лома, чтобы сделать литейную колбу. Полоски из дерева в середине закрепляют литейный песок, так как нам нужно перевернуть колбу во время процесса литья. Мы решили пойти с простой одночастной формой с открытым верхом, чтобы создать педаль сцепления / тормоза, используя пряжку из латунного ремня в качестве рисунка. Так как это было что-то, что уже было нанесено один раз, пряжка имела хорошие шансы потянуть чисто от песка.
05] Мы получили 5 галлонов литейного песка от Alcast, местного литейного завода, который отливает все от топливных форсунок до голов Ford Foss 429. Вы можете сделать свой собственный литейный песок, но мы хотели удалить как можно больше переменных. Песок прекрасный и содержит связующие и воду, которые делают его немного липким. Вы знаете, что песок – это правильная консистенция, когда он сохраняет свою форму после формирования вручную.
06] Для просеивания песка по шаблону использовался оконный экран размером $ 7. Просеивание держит мелкий песок рядом с рисунком для более детального, плавного литья. Вы можете видеть сгустки песка, которые не проникали сквозь сетку.
07] Мы просеяли несколько сантиметров песка на наш узор, прежде чем мы использовали два-четыре, чтобы уплотнить песок вокруг рисунка. Просеивание нужно только на песке рядом с узором, поэтому мы просто уплотняли ложки песка, пока колба не была заполнена.
08] Затем мы осторожно подняли колбу и перевернули ее, чтобы раскрыть наш узор, полностью упакованный в плотный песок. Хотя песок слегка липкий и привязывается к себе, деревянные ребра в колбе дают песку физическую покупку внутри колбы.
09] Несколько отводов на задней части ремня-пряжки гарантировали, что он был свободным, прежде чем мы вытащили его бесплатно. Центр плесени был чистым, поэтому мы просто продували рыхлый песок с края и отложили узор.
10]. Чтобы наша печь нагревала воздух, мы построили воздуховоды из алюминиевой фольги и подключили ее к феном с «прохладной» кнопкой, записанной вниз. Розовая клейкая лента необязательна. Мы положили немного металлолома на дно, чтобы наш домашний тигель блокировал наш воздухозаборник, наполнил печь древесным углем, добавил наш металлолом и затем осветил его.
11] Как только весь уголь зажжен, мы положили верхнюю крышку из шлакоблока, и менее чем за 10 минут у нас был расплавленный алюминий на дне тигля.
12] Мы добавили дополнительный алюминий, и вскоре он тоже был расплавлен, но на верхушке был какой-то шлак.
13] Мы сняли шлак сверху с помощью набора длинноручных щипцов и обнаружили блестящий, чистый алюминий под ним.
14] Тигель, который мы построили из квадратной трубки, имеет два булавки на стороне, которые позволили нам использовать раздвоенный инструмент, чтобы вытащить его, и крюк, чтобы наклонить его. Не так элегантно, как щипцы, но они работали, и алюминий легко выливался.
15] Пустой алюминий может быть установлен в песке в нашей второй колбе, служившей в качестве пресс-формы для слитка алюминия в следующий раз.
16] Было сложно оставить нашу новоиспеченную часть достаточно долго, чтобы охладиться, но мы дали ей почти 30 минут. У нашей первой педали сцепления / тормоза была проблема с пористостью на поверхности, но мы скоро вернемся к ней.
Электролитический процесс производства алюминия чрезвычайно энергоемкий, требуя 15 Мвт на тонну продукции. Поэтому большинство плавильных заводов расположены рядом с генератором энергии, таким как гидроэлектростанции.