Алюміній увійшов в промислове і побутове застосування відносно не так давно. На перетині XIX – XX було освоєно виробництво цього металу в промислових масштабах. Оскільки температура плавлення алюмініню не велика, виплавляти його не складно. Вся справа в тому, що почалося виробництво безлічі товарів, в яких алюміній широко застосовувався, наприклад, при будівництві катерів, залізничних вагонів та ін. До речі, саме тоді був показаний широкій публіці автомобіль з кузовом, виконаним з алюмінію.
анодований алюміній
Склад і структура
Алюміній – це найпоширеніший у земній корі метал. Його відносять до легких металів. Він володіє невеликою щільністю і масою. Крім того, у нього досить низька температура плавлення. У той же час він має високу пластичність і показує хороші тепло- і електропровідні характеристики.
Кристалічна решітка алюмінію
структура алюмінію
Межа міцності чистого алюмінію складає всього 90 МПа. Але, якщо в розплав додати деякі речовини, наприклад, мідь і ряд інших, то межа міцності різко виростає до 700 МПа. Такого ж результат можна досягти, застосовуючи термічну обробку.
Алюміній, що володіє гранично високою чистотою – 99,99% виробляють для використання в лабораторних цілях. Для застосування в промисловості застосовують технічно чистий алюміній. При отриманні алюмінієвих сплавів застосовують такі добавки, як – залізо і кремній. Вони не розчиняються в розплаві алюмінію, а з добавка знижує пластичність основного матеріалу, але в той же час підвищує його міцність.
Зовнішній вигляд простої речовини
Структура цього металу складається з найпростіших осередків, що складаються з чотирьох атомів. Таку структуру називають гранецентріческой.
Проведені розрахунки показують, що щільність чистого металу становить 2,7 кг на метр кубічний.
Властивості і характеристики
Алюміній – це метал з сріблясто-білій поверхні. Як вже зазначалося, його щільність становить 2,7 кг / м 3 . Температура становить 660 ° C.
Його електропровідність дорівнює 65% від міді і її сплавів. Алюміній і велика частина сплавів з нього стійко сприймає вплив корозії. Це пов’язано з тим, що на його поверхні утворюється оксидна плівка, яка і захищає основний матеріал від впливу атмосферного повітря.
У необробленому стані його міцність дорівнює 60 МПа, але після додавання певних добавок вона виростає до 700 МПа. Твердість у цьому стані досягає 250 по НВ.
Алюміній добре обробляється тиском. Для видалення наклепу і відновлення пластичності після обробки алюмінієві деталі піддають відпалу, при цьому температура повинна лежати в межах 350 ° C.
Температура плавлення алюмінію
Отримання алюмінієвого розплаву, як і багатьох інших матеріалів, відбувається після того, як до вихідного металу підвели теплову енергію. Вона може бути підведена як безпосередньо в нього, так і зовні.
Температура плавлення алюмінію безпосередньо залежить від рівня його чистоти:
-
- Надчистий алюміній плавиться при температурі 660, 3 ° C.
- При кількості алюмінію 99,5% температура плавлення становить 657 ° C.
- При змісті цього металу в 99% розплав можна отримати при 643 ° C.
алюмінієвий розплав
Процес отримання алюмінію
Алюмінієвий сплав може включати до свого складу різні речовини, в тому числі і легуючі. Їх наявність приводить до зниження температури плавлення. Наприклад, при наявності великої кількості кремнію, температура може знизитися до 500 ° C. Насправді поняття температури плавлення відносять до чистих металів. Сплави не володіють якоюсь постійною температурою плавлення. Цей процес відбувається в певному діапазоні нагрівання.
У матеріалознавстві існує поняття – температура солидус і ликвидус.
Перша температура позначає ту точку, в якій починається плавлення алюмінію, а друга, показує, при якій температурі, сплав буде остаточно розплавлений. У проміжку між ними сплав буде перебувати в кашоподібному стані.
зменшення температури
Перед тим як приступати до плавки металу, можна виконати певні операції, які дозволять знизити температуру плавлення. Наприклад, іноді розплаву піддають алюмінієвий порошок. У порошкоподібному стані метал починає плавитися трохи швидше. Але при такій обробці виникає реальна небезпека того, що при взаємодії з киснем, який міститься в атмосфері алюмінієвий порошок, почне окислюватися з великим виділенням тепла і утворення оксидів металу, цей процес відбувається при температурі 2300 градусів. Головне, в цей момент плавлення не допустити контакту розплаву і води. Це призведе до вибуху.
Процес плавлення в домашніх умовах
Відносно низька температура плавлення алюмінію дозволяє проводити цю операцію в домашніх умови. Треба відразу зазначити, що в якості сировини в домашній майстерні використовувати порошкоподібну суміш занадто небезпечно. Тому в якості сировини застосовують або чушки, або нарізану дріт. Якщо до майбутнього виробу немає особливих вимог щодо якості, то для плавлення можна використовувати все, що виготовленого з цього металу.
Плавка алюмінію в саморобному горні
При цьому не особливо важливо, буде сировину покрито фарбою чи ні. Коли відбувається плавлення алюмінію, всі сторонні речовини просто вигорить і будуть видалені разом зі шлаком.
Для отримання якісного результату плавки необхідно використовувати матеріали, які називають флюсами. Вони покликані вирішувати завдання щодо зв’язування і видалення з розплаву сторонніх домішок і забруднень.
Засоби захисту
Домашній майстер, який вирішив в домашніх умовах виконувати плавлення алюмінію повинен віддавати собі звіт в тому, що це досить небезпечний процес. І тому без застосування засобів захисту не обійтися. Зокрема, повинні бути використані рукавички, фартух, окуляри. Справа в тому, що температура розплаву лежить в межах 600 градусів. Тому має сенс використовувати засоби захисту, які застосовують зварювальники.
Використання засобів захисту при плавці алюмінію
До речі, під час плавлення алюмінію і використанні очищувальних хімікатів необхідно захищати органи дихання від продуктів їх згоряння.
Вибір форми для лиття
При виборі форми для відливання алюмінію домашній майстер повинен розуміти, а для якої мети він обробляє алюміній. Якщо майбутня виливок буде призначена для використання в якості припою, то використовувати, якісь спеціальні форми, немає необхідності. Для цього можна використовувати металевий лист, на якому можна остудити розплавлений метал.
Але якщо виникає необхідність отримання навіть простий деталі, то майстер повинен визначитися з типом форми для лиття.
Форму можна виготовити з гіпсу. Для цього, гіпс в рідкому стані заливають в оброблену маслом форму. Після того, як почне застигати, в нього встановлюють ливарну модель. Для того, щоб в форму можна було залити розплавлений метал необхідно сформувати литник. Для цього в форму встановлюють циліндричну деталь. Форми бувають роз’ємні і немає. Процес виготовлення рознімної форми ускладнюється тим, що модель буде знаходитися в двох напівформах. Після застигання їх розділяють, видаляють модель і з’єднують знову. Форма готова до роботи.
Кокіль для лиття алюмінію
Для отримання якісних виливків доцільно використовувати металеві форми (кокілі), але виготовляти їх доцільно тільки в заводських умовах.