دمای ذوب آلومینیوم خالص ۶۶۰٫۳ درجه سانتیگراد است. اما در کارگاه ریختهگری با آلومینیوم خالص کار نمی‌کنید: آلیاژهای ریختهگری در یک بازه دمایی ذوب می‌شوند و مذاب باید با دمایی بالاتر از آن بازه ریخته شود. این مقاله تفاوت «دمای ذوب»، «دمای نگهداری» و «دمای ریختن» را توضیح می‌دهد، بازه ذوب آلیاژهای رایج را در یک جدول می‌آورد و نشان می‌دهد دمای نادرست چه عیوبی ایجاد میکند.
دمای ذوب آلومینیوم خالص
| واحد | دمای ذوب آلومینیوم خالص |
|---|---|
| سانتیگراد | ۶۶۰٫۳ درجه |
| فارنهایت | حدود ۱۲۲۰٫۶ درجه |
| کلوین | حدود ۹۳۳٫۵ |
این عدد بسیار پایینتر از آهن است که حدود ۱۵۳۸ درجه ذوب میشود. همین دمای ذوب نسبتاً پایین، ریختهگری و بازیافت آلومینیوم را با انرژی کمتر ممکن میکند.
اکسید آلومینیوم ذوب نمی‌شود
لایه نازک اکسیدی که روی آلومینیوم و سطح مذاب آن تشکیل میشود، بیش از ۲۰۰۰ درجه ذوب میشود. این اکسید در دمای کوره جامد می‌ماند؛ به همین دلیل روی مذاب سرباره تشکیل میشود و اگر در قالب وارد شود، به شکل آخال در قطعه می‌ماند.
آلیاژها یک «بازه» ذوب دارند، نه یک نقطه
آلیاژ از یک دما شروع به ذوب شدن میکند (سالیدوس) و در دمای بالاتری کاملاً مذاب میشود (لیکوییدوس). میان این دو دما، فلز حالت خمیری دارد و بخشی جامد و بخشی مذاب است.
سیلیسیم دمای ذوب آلومینیوم را پایین می‌آورد. آلیاژ آلومینیوم با حدود ۱۲٫۶ درصد سیلیسیم «یوتکتیک» است و مانند فلز خالص در یک دمای مشخص، حدود ۵۷۷ درجه، ذوب و منجمد میشود. آلیاژهای نزدیک به این ترکیب بازه انجماد باریکتری دارند؛ سیالیت بهتر و حساسیت کمتر به ترک گرم از همین‌جا می‌آید.
بازه ذوب آلیاژهای رایج
| آلیاژ | سالیدوس تا لیکوییدوس |
|---|---|
| آلومینیوم خالص | ۶۶۰٫۳ درجه؛ یک نقطه |
| آلیاژ یوتکتیک آلومینیوم–سیلیسیم (حدود ۱۲٫۶٪ سیلیسیم) | حدود ۵۷۷ درجه؛ یک نقطه |
| A413 (خانواده LM6) | حدود ۵۷۴ تا ۵۸۲ درجه |
| A360 | حدود ۵۵۷ تا ۵۹۶ درجه |
| A380 | حدود ۵۴۰ تا ۵۹۵ درجه |
| 383 (نزدیک به ADC12) | حدود ۵۱۶ تا ۵۸۲ درجه |
این اعداد از جدول آلیاژهای دایکاست انجمن دایکاست آمریکای شمالی (NADCA) گرفته شده‌اند. بازه ذوب هر محموله به ترکیب دقیق آن بستگی دارد؛ عدد دقیق را از برگه فنی آلیاژ بگیرید. بازه باریک A413 در برابر بازه پهن‌تر آلیاژهای پرمس دلیل سیالیت و آب‌بندی بهتر آن است.
دمای ذوب، دمای نگهداری و دمای ریختن
- دمای ذوب (لیکوییدوس): دمایی که آلیاژ کاملاً مذاب میشود.
- دمای نگهداری: دمای کوره‌ای که مذاب تا زمان ریختن در آن می‌ماند.
- دمای ریختن: دمای مذاب در لحظه ورود به قالب؛ همیشه بالاتر از لیکوییدوس.
به اختلاف دمای ریختن با لیکوییدوس فوق گداز می‌گویند. مذاب به این فاصله دمایی نیاز دارد تا پیش از پرشدن کامل قالب منجمد نشود. بازه‌های رایج در منابع صنعتی:
| روش | بازه رایج دمای مذاب در منابع |
|---|---|
| دایکاست؛ کوره نگهداری | حدود ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه |
| ریختهگری ثقلی در قالب فلزی | حدود ۶۵۰ تا ۷۵۰ درجه |
| ریختهگری ماسه‌ای آلیاژهای آلومینیوم–سیلیسیم | حدود ۶۸۰ تا ۷۶۰ درجه |
اگر مذاب بیش از حد داغ باشد
- جذب هیدروژن بیشتر: حلالیت هیدروژن با دما بالا می‌رود و تخلخل گازی بیشتر میشود. روش‌های مقابله را در مقاله گاززدایی آلومینیوم ببینید.
- اکسید و سرباره بیشتر: افت ذوب بالا می‌رود؛ جزئیات در مقاله افت ذوب آلومینیوم.
- چسبیدن مذاب به قالب: در دایکاست، مذاب داغتر به قالب فولادی میچسبد و فرسایش قالب را سریع‌تر میکند.
- ساختار درشت‌تر: فوق گداز زیاد می‌تواند دانه‌بندی قطعه را درشت‌تر کند.
- مصرف انرژی بیشتر بدون هیچ سودی برای قطعه.
اگر مذاب بیش از حد سرد باشد
- پر نشدن قالب و سردجوشی در بخش‌های نازک قطعه.
- تشکیل لجن در آلیاژهای دایکاست با آهن و منگنز بالا، در کوره نگهداری سرد.
- سطح نامرغوب و خطوط جریان روی قطعه.
این عیوب و علت‌هایشان را در مقاله عیوب ریختهگری آلومینیوم مرور کرده‌ایم.
دما را درست اندازه بگیرید
- از ترموکوپل غوطه‌ور و کالیبره استفاده کنید.
- به دماسنج‌های فروسرخ برای مذاب آلومینیوم تکیه نکنید؛ لایه اکسید سطح و بازتاب مذاب عدد آنها را غیرقابل اعتماد میکند.
- دما را در نقطه برداشت مذاب بسنجید، نه فقط از روی نمایشگر کوره.
- دمای ریختن را برای هر قطعه ثبت کنید تا عیوب را بتوانید به دما ربط دهید.
سوالات متداول
دمای ذوب آلومینیوم به فارنهایت و کلوین چقدر است؟
آلومینیوم خالص در ۶۶۰٫۳ درجه سانتیگراد ذوب میشود که برابر حدود ۱۲۲۰٫۶ درجه فارنهایت و حدود ۹۳۳٫۵ کلوین است.
دمای ذوب شمش آلومینیوم چقدر است؟
به ترکیب شمش بستگی دارد. آلومینیوم خالص ۶۶۰٫۳ درجه ذوب میشود و شمشهای آلیاژی ریختهگری در بازهای پایینتر از آن؛ برای نمونه A380 حدود ۵۴۰ تا ۵۹۵ درجه. بازه دقیق هر گرید در برگه فنی آن آمده است.
چرا آلیاژهای پرسیلیسیم برای ریختهگری مناسبترند؟
چون بازه انجماد باریکتری دارند، مذاب آنها سیالتر است و قالب را کاملتر پر میکند و حساسیت کمتری به ترک گرم دارند. نقش سیلیسیم را در مقاله تأثیر عناصر آلیاژی بر آلومینیوم ببینید.
فوق گداز چیست؟
اختلاف دمای مذاب در لحظه ریختن با دمایی که آلیاژ کاملاً مذاب میشود. این فاصله دمایی مانع انجماد زودهنگام مذاب پیش از پرشدن قالب میشود.
چرا نمیتوان مذاب را برای اطمینان بیشتر داغتر کرد؟
چون مذاب داغتر هیدروژن و اکسید بیشتری میگیرد، به قالب دایکاست بیشتر میچسبد و انرژی بیشتری مصرف میکند. دمای مناسب، کمترین دمایی است که قالب را کامل و بدون سردجوشی پر کند.
