Лигатура в слитках AlCu80: алюминий-медная лигатура для легирования и раскисления
Лигатура в слитках AlCu80 — это алюминиево-медный сплав с массовой долей меди около 80 % (остальное — алюминий), выпускаемый в виде слитков для ввода меди в алюминиевые расплавы. В отличие от чистой катодной меди, температура плавления которой превышает 1080 C, лигатура AlCu80 плавится в интервале 780–850 C, что обеспечивает её полное растворение в алюминиевом расплаве при 720–760 C без локального перегрева и без осаждения тугоплавких включений на подину печи.
Слитки AlCu80 применяют как промежуточный продукт металлургического передела: их загружают в плавильные печи для получения силуминов, поршневых алюминиевых сплавов, литейных и деформируемых сплавов системы Al–Cu, а также для корректировки химического состава вторичного алюминия. Лигатура относится к так называемым «тяжёлым» добавкам: плотность слитка — 4,5–5,2 г/см, поэтому при загрузке в расплав требуется механическое погружение (колокол, погружной стакан) либо подача в струе металла.
Состав и технические характеристики
Стандартный марочный состав AlCu80 нормируется по массовой доле меди с допуском 2 %; суммарное содержание железа, кремния и цинка ограничивают, чтобы не вносить в расплав нежелательные примеси. Кислород и водород в слитке лимитируются по газосодержанию, поскольку пористость лигатуры напрямую влияет на усвоение меди расплавом.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на передел | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Cu | 78–82 % | титриметрия, спектральный анализ | определяет расчётную навеску | остальное — Al |
| Температура плавления | 780–850 C | ДТА, термический анализ | растворение при 720–760 C | интервал солидус–ликвидус |
| Плотность слитка | 4,5–5,2 г/см | гидростатическое взвешивание | требует погружения | выше плотности Al |
| Масса слитка | 0,5–6,0 кг | весовой контроль | дозирование в шихту | по согласованию |
| Fe + Si + Zn | 1,5 % сумм. | атомно-эмиссионный анализ | ограничение примесей | для ответственных сплавов |
| Усвоение Cu | 92–98 % | баланс по шихте | зависит от температуры | при 730–750 C |
Области применения
- Выплавка поршневых сплавов на основе системы Al–Si–Cu для двигателестроения и компрессорной техники.
- Корректировка состава вторичных алюминиевых сплавов в роторных и отражательных печах литейных производств.
- Получение деформируемых сплавов типа Д16, АК, В95 на металлургических заводах при полунепрерывном литье.
- Легирование медью алюминиевых расплавов в индукционных тигельных печах и печах сопротивления.
- Ввод меди в шихту при производстве кабельной алюминиевой катанки с повышенной прочностью.
- Раскисление и модифицирование расплава в литейных комплексах с разливочными машинами и миксерами.
Технология ввода в расплав
Слитки AlCu80 загружают в расплав, нагретый до 730–760 C, порциями под слой флюса или в защитной атмосфере для снижения угара. Растворение сопровождается экзотермическим эффектом, поэтому при загрузке крупных навесок контролируют скорость подъёма температуры, чтобы не превысить 780 C и не спровоцировать насыщение расплава водородом. Перемешивание выполняют механическими мешалками или продувкой инертным газом через пористые пробки; время полного усвоения слитка массой до 3 кг — 8–15 минут.
Для точного легирования навеску рассчитывают по формуле баланса с учётом коэффициента усвоения меди и угара алюминия. В литейных цехах с автоматизированной шихтовкой лигатуру подают в загрузочные корзины вместе с чушковым алюминием, что снижает трудоёмкость ручных операций.
Приёмка, маркировка и хранение
- Контроль химического состава каждой партии по сертификату качества и входному спектральному анализу.
- Визуальный осмотр слитков на наличие шлаковых включений, раковин и окисных плёнок.
- Маркировка партии с указанием номера плавки, массы и массовой доли меди.
- Хранение в сухих закрытых складах при относительной влажности не выше 70 %.
- Защита от прямого контакта с влагой для предотвращения образования гидроксидов на поверхности.
Вопросы и ответы
При какой температуре расплава растворяется лигатура AlCu80?
Полное усвоение слитка происходит при 720–760 C. Нагрев выше 780 C не рекомендуется из-за роста газонасыщения и угара алюминия.
Как рассчитать навеску лигатуры для ввода меди?
Массу слитков определяют по требуемому приросту содержания меди с учётом коэффициента усвоения 92–98 % и угара алюминия в конкретной печи.
Почему слитки AlCu80 требуют погружения в расплав?
Плотность лигатуры — 4,5–5,2 г/см, что выше плотности алюминия, поэтому без механического погружения слиток опускается на подину и растворяется неравномерно.
Какие примеси ограничивают в лигатуре AlCu80?
Нормируют суммарное содержание железа, кремния и цинка — обычно не более 1,5 %, чтобы не загрязнять ответственные сплавы системы Al–Cu.
