В общем, так, Сергей! Проблема Ваша решаема. Начнём с того, что под токарную обработку Вам следует разработать модель, чтобы съём металла после литья был минимален. Это не ради экономии дешевого алюминия, а ради уменьшения трудоёмкости при токарно обработке.
Далее.. . Учитывая заданную нагрузку, можно сказать, что делать нагружена очень слобо. Меня несколько смутило, что Вы говорите о нагрузке "в разных направлениях", похоже на циклическую. Это опасно с точки зрения усталости металла. Но всё равно, 3,5 кг даже для алюминия – не проблема. Поэтому Вам вполне подойдет наиболее простой вид литься: кокильное или в землю. Кокиль можно выточить по модели из чугуна. Получится отлично, но трудоёмко. Для литья в землю можете использовать в качестве фермовочной смеси цемент: дёшево и сердито.
Вернёмся к модели: чтобы минимизировать количество литейных дефектов, Вам ОБЯЗАТЕЛЬНО надо предусмотреть питатель, из которого металл будет поступать в форму, пока в форме будет идти кристаллизация. Таким образом, большинство макродефектов, связанных с усадкой, из детали уйдут. Если форма сложная, то над термоузлами (обычно это узкие каналы) также надо ставить питатели. К сожалению, "на пальцах" объяснить систему расстановки питателей я не смогу. Надеюсь, что у Вас форма не сложная, и Вы обойдётесь только одним – литниковым.
Часто для литья бирет не чистый алюминий, а силумин. Силумин содержит кремний, а кремний способствует лучшему заполнению узких каналов. Это называется "текучесть". Но можно лить и из алюминия. При плавлении наведите на зеркале флюс из смеси поваренной соли и карналита. Если есть возможность – замерьте температуру расплава: больше 750 Вам не надо, Ваша задача – быстренько расплавить и слить. Не желательно превышать 700-720 градусов при разливке. Охлаждение лучше делать замедленным, для чего предварительно подогрейте кокиль. Если же лить в землю, то теплопроводность цемента сама сделает своё дело. Конечно, замедленное охлаждение приводит к росту первичных кристаллов (а это плохо) , но зато есть шанс минимизировать литейные дефекты (включения, пористость и т. д.) .
Отливку было бы неплохо гомогенизировать. Для этого после того, как она остынет, её надо нагреть до 550-600 градусов и выдержать в течение 10-20 часов. Так Вы растворите избыточные фазы и снимите литейные напряжения.
Плавка под слоем флюса проходит в такой последовательности. Шихтовые материалы плотно укладывают в тигель или печь и сверху засыпают флюсами. Расплавляют металл по частям: сначала примерно 1/3 шихты, | затем остальной шихтовый материал подогревают до 100—120° для удаления влаги с поверхности и погружают | в расплавленный металл под слой флюсов.
Плавку при газовом рафинировании проводят следующим образом: сначала расплавляют 1/3 шихты, добавляют лигатуру ( Cu + Al ; Al + Si ) и остальной материал шихты. Затем сплав перемешивают, нагревают до 660—680° и рафинируют путем продувания через него хлора в течение 5—15 мин. Такое рафинирование относят к активному, так как хлор в данном случае вступает в химическое взаимодействие с алюминием и другими элементами:
Образующиеся газообразные продукты А1С1 3, НС1 и С1 2 удаляются из металла, захватывая с собой А1 2 О 3, SiCb и газы.
После газового рафинирования металл приобретает высокие механические свойства. Кроме хлора для газового рафинирования можно применять азот.
Рафинирование солями при плавке применяется в тех случаях, когда нельзя провести газового рафинирования хлором. Шихтовые материалы расплавляют, нагревают до температуры 690—720° и рафинируют солями ZnCb, TiCb, BC 1 3 . Соли, применяемые для рафинирования, должны быть обезвожены и храниться в герметически закрытой таре. При отсутствии этих условий соли будут служить источником газонасыщения сплава. Введенные в сплав рафинирующие добавки взаимодействуют с алюминием по реакции:
Цинк или другие элементы ( Ti, В) , входящие в состав рафинирующих солей, остаются в сплаве в качестве примесей. Во время рафинирования сплав перемешивают, а после рафинирования дают выдержку, так как А1С1 3 очень медленно выделяется из металла. Заливка металла в формы без выдержки приводит к образованию газовой пористости в отливках.
Применение вымораживания при плавке основано на том, что в момент затвердевания цветных металлов из них выделяются газы, а в затвердевшем металле остается минимальное количество газов. При повторном расплавлении металла, представляющего собой компактную массу, хорошо закрытую флюсами, дополнительно будет удалена еще часть газов. После этого сплав нагревают до заданной температуры и заливают в формы. Этот способ широко применяют в тех случаях, когда шихтовые материалы содержат большое количество оборотного металла.
Модифицирование алюминиево-кремниевых сплавов при плавке дает возможность получить более равномерную мелкозернистую структуру металла. Перед модифицированием сплав нагревают до 800—820° и засыпают с поверхности смесью обезвоженных солей: 67% NaF + +33% NaCl (в количестве до 2% от веса металла) . Под слоем флюсов сплав выдерживают 12—14 мин. Модифицированный сплав сохраняет свои свойства в течение короткого времени (10—12 мин. ) , поэтому его надо быстро разлить в формы. В связи с этим модифицирование не рекомендуется проводить в больших печах. Сплав, полученный из большой печи, разливают в специальные тигли, модифицируют в них и разливают в формы.
Комплексные способы плавки сочетают несколько рассмотренных выше способов.
Алюминий – один из самых распространенных металлов на земле. Он присутствует даже в человеческом организме, так что уж говорить об окружающей действительности. В каждом доме или личном автомобиле есть алюминиевые функциональные элементы, детали или узлы, которые, увы, достаточно часто ломаются. Это мебельная и оконная фурнитура, направляющие для дверей и ставен, защелки замков и другие нужные мелочи.
Их можно заменить покупными новыми изделиями, отремонтировать или изготовить самостоятельно. В последних двух случаях и может понадобиться плавка алюминия в домашних условиях.
Характеристики алюминия
Все характеристики металла для домашних самоделок знать необязательно. Но есть несколько моментов, которые могут стать значительными или даже опасными в работе.
Алюминий хорошо поддается литью, плавится при относительно невысокой температуре в 660 °С. Для справки: чугун начинает плавиться при температуре 1100°С, а сталь – 1300 °С.
Поэтому плавка алюминия в домашних условиях на газовой плите трудно осуществима, так как домашние газовые приборы такую температуру обеспечить не могут. Правда, отечественные "кулибины" могут все, но об этом позже.
Снизить температуру плавления алюминия можно, растерев его в порошок или используя в качестве сырья готовый порошковый продукт. Но здесь важным становится еще одно свойство алюминия. Он достаточно активный металл, который при соединении с кислородом воздуха может воспламениться или просто окислиться. А температура плавления оксида алюминия – больше 2000 °С. При плавлении оксид все равно образуется, но в небольших количествах, именно он формирует окалину.
Та же активность может сыграть плохую шутку, если в расплавленный металл попадет вода. При этом происходит взрыв. Поэтому если в процессе плавки нужно сырье добавлять, то нужно следить, чтобы оно было сухим.
Сырье для плавки
Если предстоит плавка алюминия в домашних условиях, из-за сложности работы с порошковым металлом его в качестве сырья не используют.
Можно приобрести алюминиевую чушку или использовать обычную алюминиевую же проволоку, которую нарезать ножницами на небольшие кусочки и для уменьшения площади контакта с воздухом плотно спрессовать пассатижами.
Если не предполагается особо высокое качество изделия, то можно в качестве сырья использовать любые бытовые предметы, консервные банки без нижнего шва или обрезки профиля.
Вторичное сырье может быть окрашено или испачкано, это не страшно, лишние составляющие отойдут в виде шлаков. Только нужно помнить, что вдыхать пары сгоревшей краски нельзя.
Чтобы из вторичного сырья получилась качественная плавка алюминия в домашних условиях, флюсы, задача которых состоит в том, чтобы связывать и выводить на поверхность расплавленного металла все примеси и загрязнения, лучше приобрести готовые. Но можно сделать самостоятельно из технических солей.
Покровный флюс готовится из 10 % криолита и по 45 % хлорида натрия и хлорида калия.
В рафинирующий флюс для получения алюминия без пористости добавляют еще 25 % от общей массы фтористого натрия.
Средства индивидуальной защиты при плавке
Плавка алюминия в домашних условиях – процесс небезопасный. Поэтому нужно пользоваться средствами индивидуальной защиты (СИЗ). Даже если такая плавка нужна один раз на минимальном оборудовании, то по меньшей мере нужно защитить руки, например специальными перчатками сварщика, отлично предохраняющими от ожогов, ведь температура жидкого алюминия – больше 600 °С.
Глаза тоже желательно защищать, особенно если плавка происходит достаточно часто, очками или маской. И совсем в идеале работать нужно в специальном костюме металлурга с повышенной стойкостью к огню и высоким температурам.
Если нужен очень чистый алюминий с использованием рафинирующего флюса, то работать следует в химическом респираторе.
Литейная форма
Если требуется только отлить чистый алюминий для припоя, то литейная форма не нужна. Достаточно использовать стальной лист, на котором расплавленный металл остынет. Но если нужно отлить хотя бы простенькую деталь, то понадобится литейная форма.
Литейную форму можно сделать из скульптурного гипса, именно гипса, а не алебастра. Жидкий гипс заливается в смазанную маслом форму, ему дают немного застыть, периодически встряхивая, чтобы вышли пузырьки воздуха, вставляют в него модель и накрывают второй емкостью с гипсом. В удобном месте нужно в гипс вставить цилиндрический предмет, чтобы в итоге в форме появилось отверстие, так называемый канал, в который будет заливаться расплавленный алюминий. Когда гипс окончательно застынет, две части формы разъединяются, вынимается модель, и форма с готовым слепком соединяется опять.
Изготовить литейную форму можно и из смеси 75 % формовочного песка, 20 % глины и 5 % каменноугольного песка, которая засыпается в специальный ящик из досок и трамбуется. В утрамбованную землю отжимается модель, получившийся отпечаток присыпается тальком и графитом (угольной пылью), чтобы остывшую алюминиевую деталь можно было легко отделить от формы.
Тигель для плавки
Плавка алюминия в домашних условиях требует наличия специальной емкости с носиком из тугоплавкого материала. Это так называемый тигель. Тигли могут быть фарфоровые, кварцевые, стальные, чугунные, изготовленные из корунда или графита. В домашних условиях можно использовать покупной тигель или изготовить его, например, из отрезка стальной трубы достаточно большого диаметра. Правда, для этого нужна болгарка, сварочный аппарат и навыки владения этими инструментами.
Размеры тигля зависят от необходимого количества алюминия, который нужно расплавить. Этот ковш должен равномерно прогреваться, а его тепло – передаваться к сырью.
Печи для плавки
Технология плавки алюминия в домашних условиях достаточно проста. В специальном ковше нагревается лом алюминия до температуры, превышающей температуру плавления этого металла, расплав некоторое время выдерживается в разогретом состоянии, с его поверхности снимается шлак, затем чистый металл разливается в форму для остывания. Время плавки зависит от конструкции печи, то есть той температуры, которую она способна обеспечить.
Если используется паяльная лампа или газовая горелка, то они нагревают алюминий сверху. Правда, печь при этом все равно складывается из кирпичей колодцем без связующего раствора, внутри которого будут прогорать угли для нагревания емкости снизу и поддержания ее в нагретом состоянии.
Примерно так же выглядит конструкция печи, если тигель прогревается снизу с помощью обычных дров и фена для сушки волос. Только в этом случае дрова укладываются в кирпичном колодце не на дно, а на решетку, расположенную на первом ряду кирпичей, а в этом ряду оставляется отверстие для металлической трубы, надетой на горловину фена и закрепленной на ней изолентой. Тиглем в этом случае служит консервная банка, естественно, не алюминиевая, в которой на небольшом расстоянии от верха проделываются диаметрально противоположные сквозные отверстия. В эти отверстия продевается стальной прут, за который банка должна подвешиваться в печи. Фен нужен для нагнетания горячего воздуха в пространство между кирпичами и тиглем. Иногда вместо кирпичей используют металлическую бочку.
Если плавка должна происходить достаточно часто, то можно своими руками изготовить муфельную печь с вертикальной загрузкой тигля или купить готовую.
Плавка с помощью паяльной лампы
Плавка алюминия в домашних условиях паяльной лампой должна происходить не в помещении. Кроме сырья, паяльной лампы, тиглей и кирпичей, нужно подготовить дрова, пассатижи и стальной прут.
Итак, из кирпичей изготовлен небольшой колодец так, чтобы сверху можно было установить ковш с алюминием и стальной небольшой лист. В колодце разжигается костер, который должен немного прогореть, чтобы образовались угли. 
Дальше и происходит, собственно, плавка алюминия в домашних условиях. Пошаговая инструкция процесса:
– На кирпичи устанавливается емкость с сырьем. Ее нужно греть примерно 15 минут.
– После этого на полную мощность включается горелка паяльной лампы и алюминий прогревается сверху.
– В течение нескольких секунд начинается процесс, но для того чтобы прогрев был равномерным, металл в емкости нужно аккуратно перемешивать стальным прутом, придерживая ее пассатижами (не забыв при этом надеть рукавицы). Можно обойтись и без прута, периодически встряхивая ковш с помощью тех же плоскогубцев, но очень осторожно.
– Когда жидкость становится однородной, нужно пассатижами взять емкость и вылить содержимое на прокаленный стальной лист таким образом, чтобы вся образовавшаяся окалина осталась в ковше, а на лист для застывания попал только чистый металл.
Так обычно из вторичного сырья получают чистый алюминий, если с его помощью нужно запаять алюминиевые детали.
Плавка на дровах или газе
Плавка алюминия в домашних условиях на дровах происходит в легких разборных печах. Минусом такого способа является неконтролируемость процесса. Увеличить или уменьшить температуру нагрева невозможно. Вмешаться в процесс возможно, только сняв емкость с алюминием с огня.
Плавка алюминия в домашних условиях на газу – это единственно возможный вариант для квартиры. Греть емкость нужно долго, периодически сливая расплавленный металл. В таком случае отливка выполняется слоями. Для работы понадобятся две металлические емкости таких диаметров, чтобы одна надевалась на другую. Меньшая служит тиглем. Она с ломом, например нарезанной алюминиевой проволокой, ставится на конфорку, с которой нужно снять рассекатель пламени, бытовой газовой плиты. Над большей емкостью придется предварительно поработать. В ее днище выполняются около десятка небольших отверстий. В два или три из них вкручиваются болты, которые исполняют роль рукояток, за которые пассатижами раскаленную емкость можно поднять.
Эта емкость кверху дном надевается на тигель. Такая конструкция и позволяет прогревать алюминий. Периодически верхнюю емкость нужно снимать и металлическим прутом или ножом перемешивать лом. Перед тем как слить расплавленный металл, с его поверхности нужно снять шлак.
Плавка алюминия в муфельной печи
Муфельная печь – это уже достаточно серьезное оборудование для получения качественного расплавленного металла. Поэтому при плавке используют флюс для очистки алюминия от примесей. И это уже почти производственный процесс, а не плавка алюминия в домашних условиях. 
Пошаговая инструкция включает еще и несколько пунктов по подготовке сырья:
- Сначала в тигле расплавляется флюс, которого нужно взять в количестве от 2 до 5 % от веса алюминия, а затем в него добавляется лом.
- Насколько флюс активен, можно определить по поверхности расплава – она должна быть зеркальной. Если это не так, в расплав добавляется еще немного флюса, затем нужно будет добавить его перед окончанием плавки, чтобы шлак было легче удалять с поверхности металла стальной ложкой.
- Плавку нужно вести примерно при 700-750 °С. Это температура красного свечения.
- В процессе плавки может потребоваться добавлять сырье в тигель, так как расплавленный металл сильно уменьшается в объеме.
- Рафинирующий флюс добавляют при необходимости в конце плавки в количестве 0,25 % от веса расплавленного металла. Выдерживание такой пропорции в домашних условиях – задача непростая. После добавления флюса расплав нужно перемешать ложкой, дать постоять около 5 минут, затем снять шлак.
- Когда в результате нагрева алюминий превратился в однородную блестящую каплю, тигель нужно еще некоторое время подержать в печи, чтобы металл стал более текучим.
- Затем алюминий из тигля через носик (в этот момент становится понятно, зачем нужен именно такой ковш) заливается тонкой непрерывной струйкой в форму.
- После полного остывания форма аккуратно разделяется на половинки, из нее извлекается готовая деталь, которую еще нужно окончательно обработать: просверлить отверстия, если нужно, зачистить и наждачной бумагой отшлифовать поверхность. Вот и все. Процесс завершен.
Так что не стоит заранее пугаться, если предстоит в домашних условиях расплавить алюминиевый лом, чтобы получить чистый металл или изготовить деталь взамен поломавшейся. Серьезные профессиональные навыки для организации такого литейного производства совсем не нужны. Желание и умелые руки обычного мастера-любителя способны творить чудеса.
«Торгово-Промышленная Компания» производит качественный флюс для алюминия, соответствующий российским и международным стандартам. Препараты выпускаются в порошковой гранулированной или таблетированной форме, предназначены для рафинирования, защиты, дегазации и улучшения определенных свойств алюминия. Каждая партия, по договоренности, сопровождается сертификатами, в которых указаны химсоставы материалов.
Особенности флюсов для алюминия
Описание и применение
Флюс — неорганическое вещество, используемое в качестве примеси в расплав алюминия для достижения определенных целей: очистки, модификации или защиты металла. Кроме того, разработаны универсальные составы, которые выполняют комплекс действий, например, рафинируют и защищают от окисления. Материалы используются на литейных и металлургических предприятиях.
Флюсы для алюминия различают по назначению:
- Рафинирование. Очистки расплава от неметаллических включений — основное назначение рафинирующих добавок. После введения добавки нежелательные частички самопроизвольно переходят из металла во флюс. Технология рафинирования и физико-химические свойства флюсового препарата — два фактора, которые определяют эффективность очистки.
- Модифицирование. Категория флюсов, которые вводятся в расплав для повышения механических свойств и других характеристик алюминия.
- Дегазация. Препараты выводят из металла вредные примеси и газы. Обычно дегазация совмещается с другими действиями в составе многофункциональных флюсов. Например, с рафинированием или модифицированием.
- Защита сплава. Покровные флюсы защищают поверхности расплава от окисления и выгорания.
- Шлакообразование. Вещества используются для выделения шлака из алюминиевых сплавов.
Также у нас можно приобрести специализированные флюсовые вещества порошкового типа для очистки футеров.
- Удобное применение. Флюс расфасован в таблетки, гранулы или порошок. Выбирайте максимально подходящую форму для ваших задач!
- Экологическая безопасность. Препараты изготавливаются из безопасного сырья, не вредят здоровью.
- Универсальные составы. В ассортименте флюсы комбинированного действия, улучшающие качество металла и одновременно очищающие сплав.
- Собственные разработки. Мы следим за металлургической отраслью, предлагаем уникальные и востребованные составы с необходимым набором характеристик.
Выгоды от сотрудничества с нашей компанией
Сырье от проверенных поставщиков, новейшие технологии, опытные сотрудники в штате — выпускаем качественный продукт, прошедший несколько проверок на каждом этапе производства.
Стоимость зависит от требований к химсоставу и необходимой технологии изготовления. Благодаря автоматизации производства и внедрению собственных наработок оптимизируем расходы, снижая конечные цены.
В каталоге — 15 разноплановых флюсов для алюминия. Ассортимент регулярно пополняется продукцией, разработанной технологами нашей компании. Кроме того, мы производим недорогие и качественные аналоги зарубежной продукции, хорошо себя зарекомендовавшей.
Подберем материал для ваших задач, оптимальную фасовку и объем, подготовим выгодное предложение с огромными скидками. Поможем сделать правильный и экономичный выбор!
Предлагаем высококачественную продукцию по умеренным ценам. Мощности выпускаемой продукции – 20 тыс. тонн флюсов в месяц: в кратчайшие сроки обеспечим необходимыми объемами предприятие любого масштаба! Предусмотрена оперативная доставка по России и странам СНГ. Транспортные услуги предоставляют проверенные перевозчики: экономные тарифы и целостность продукции гарантированы. Ждем ваши заказы на сайте или по телефону!