В период с 2013 по 2017 год литьё алюминиевых сплавов осуществлялось с использованием печи первой версии. За это время было переплавлено более трёхсот килограммов алюминиевого лома, что позволило получить достаточный опыт и понимание большинства процессов. К концу 2017 года плавильная печь выработала свой ресурс и нужно было делать новую. Настал хороший момент чтобы пересмотреть всю организацию литейного процесса и создать новое оборудование. Работы, которые планировалось реализовать, были разделены на четыре части:
- проектирование и изготовление плавильной печи высокой производительности;
- разработка и создание многоразовых литейных форм;
- создание вспомогательных принадлежностей и инструмента для сопровождения литейного процесса;
- разработка методик расчёта литейного процесса.

Неспешно к 2020 году 90% намеченных работ было выполнено. Параллельно с изготовлением нового оборудования, занимался проектированием и созданием станка по прокату профильной трубы. К этому времени для него уже требовалось отливать заготовки и можно на реальных задачах провести испытания литейного оборудования.

Ниже приведён перечень статей, которые относятся к разработке и созданию нового оборудования для литья алюминиевых сплавов:
- Печь для плавки цветных металлов v.2.0;
- Изготавливаем тигель или с чего начинается литейное дело;
- Изготовление ручки–держателя тигля и захвата–опрокидывателя;
- Подставки для литейных форм;
- Стальные литейные формы из цилиндров двигателя ЗМЗ. Часть 3;
- Стальные литейные формы из цилиндров двигателя ЗИЛ и Урал. Часть 4;
- Литейная форма для подшипникового блока. Часть 5;
- Вспомогательный инструмент для сопровождения литейного процесса.

Перед запуском плавильной печи в работу рассмотрим из каких частей состоит новая литейная установка и что входит в её состав.

Первая часть. Плавильная печь и сопутствующие компоненты:

- печь для плавки цветных металлов;
- подставка для печи;
- стойка для газовых горелок;
- газовые горелки (две штуки);
- тигель;

- система шлангов (два для газа пропан и один для сжатого воздуха);
- двух газовых редукторов;
- двух баллонов с пропаном;

- поршневой компрессор для сжатия и последующей подачи воздуха в газовую горелку.

Примечание: в последствии печь будет доукомплектована дополнительным оборудованием (см. литьё алюминия 2021):
- два температурных датчика плавильной печи;
- температурный датчик расплава;
- температурный датчик окружающей среды;
- четырёхканальный измеритель температуры;
- таймер;
- стойка для измерительных приборов;
- система подготовки сжатого воздуха (осушитель и увеличенного объёма ресивер).

Вторая часть. Вспомогательное оборудование и инструмент.

В его перечень входят:
- вспомогательная печь;
- инструмент для сопровождения литейного процесса;
- ёмкости с водой.

Перед тем, как вылить расплавленный металл в стальную форму её нужно подогреть. Подогрев осуществляется при помощи вспомогательной печи. Данная печь представляет собой металлическую конструкцию с возможностью установки на неё литейных форм. Топливом для печи являются обычные дрова. Подогрев форм осуществляется открытым огнём. На данный момент печь импровизированная и сделана она из бака от стиральной машины. В планах создать что-то более удобное в работе и функциональное.

Для ряда форм стальная пластина выступает в роли основания, на которой производится их сборка с последующей установкой на печь.

После заливки металла в формы и первой фазы остывания, следует окончательное охлаждение форм с заготовками в воде. После извлечения форм из воды, вспомогательная печь служит для их сушки.

Третья часть. Литейные формы.

В какие формы будет разливаться расплавленный металл, определяется расчётом литейного процесса. По сложившейся традиции формы делятся на первичные и вторичные. Первичные формы служат для заготовок, которые требуются для текущего проекта или для пополнения запасов заготовок. Вторичные формы служат для заливки в них оставшегося в тигле металла. С полным перечнем литейных форм, созданных на текущий момент, можно ознакомиться в конце статьи (список по мере изготовления новых форм пополняемый).

Если планируется отливка заготовок в формы из цилиндров амортизаторных стоек, то к ним дополнительно ещё нужно подготовить подставки.

Не маловажной составляющей литейного процесса является сырьё. От его состава и подготовки иной раз зависит качество отливаемых заготовок. Если рассматривать подготовку к литейному процессу поэтапно, то начинается всё именно с сырья. На первом этапе выполняется подготовка алюминиевого лома. Данный процесс достаточно ресурсоёмкий. Если это какие-то агрегаты или устройства, то они сперва разбираются на детали. Далее если детали большие и не помещаются в тигель, то их надо разрезать или расколоть кувалдой. После чего материал взвешивается и раскладывается по коробкам. На втором этапе выполняется расчёт литейного процесса. В зависимости от потребностей определяются формы для отливки заготовок и выполняется расчёт необходимого материала. Также в расчётах учитывается тип сырья, который подготовлен к переплавке. Если предполагается легирование сплава, то дополнительно готовятся соответствующие компоненты. Ими являются цинкосодержащие сплавы и медь (подробнее см. в соответствующей публикации).

Когда лом готов к переплавке и выполнен расчёт литейного процесса, то можно приступать к сборке плавильной установки и запуску печи.

Важным моментом при запуске плавильной печи является отладка совместной работы газовых горелок. От этого сильно зависит на расход топлива и производительность печи. В авиации есть такой термин как «помпаж двигателя», который характеризуется газодинамическим нарушением его работы, сопровождающийся микровзрывами, хлопками, задымлением при работе и потерей мощности. Здесь можно наблюдать практически тоже самое. Если не настроена синхронная работа горелок плавильной печи, то одна горелка может «задавить» работу другой. Будет наблюдаться эффект помпажа, только в меньшем масштабе (хлопки, задымление и значительная потеря мощности). Даже при небольшой рассогласованности горелок, мощность печи падает заметно, это хорошо видно по датчикам температуры.

В работе новая плавильная печь показала очень высокую эффективность. Подготовленный алюминиевый лом переработан был достаточно быстро. В завершении испытаний даже удалось опробовать плавку алюминиевой стружки. Забегая вперёд, скажу, что занятие так себе. Много уходит в шлак и да качество отливок оставляет желать лучшего. Данный вопрос требует отдельной проработки.

По предварительным результатам можно сказать, что печь второй версии действительно получилась очень удачной. Если сравнивать с предыдущим оборудованием, то прирост скорости плавки металла значительный (конкретные значения смотри следующей статье).

Несмотря на то, что конструкция плавильной печи значительно усложнилась и появилось много дополнительного оборудования это оказалось оправдано.

Особо хочется отметить момент с подготовкой алюминиевого лома. Ранее при использовании печи первой версии, лом можно было подготовить во время плавки. Сейчас это делать уже некогда. Высокая производительность плавильной печи предполагает расчёт литейного процесса заранее. Например, в ходе литейного процесса, излишнее замешательство из-за не влезающего в тигель куска алюминия, приведёт к перерасходу топлива и возможному перегреву расплава. Пилить или работать кувалдой реально некогда. Особенно это касается если планируется отливать несколько партий. Все они должны быть рассчитаны заранее.

Испытания литейной печи можно считать завершёнными.

По предварительным итогам, в ходе тестирования новой печи, переплавлено чуть более 150 килограммов алюминиевого лома.

После отливки все заготовки проходят минимальную обработку. У заготовок, которые были получены путём отливки в формы из гильз двигателей ЗМЗ, ЗИЛ или Урал нужно обрезать часть литника. У заготовок отлитых в цилиндры амортизаторных стоек отрезается часть, где образовалась усадочная раковина.

Гора стружки после обрезки заготовок впечатляет. Всё что срезано будет переплавлено в следующий раз.

Поскольку ленточная пила, которой пользуюсь, не оборудована системой СОЖ, то опилки остаются сухими и их можно использовать как наполнитель для двухкомпонентных эпоксидных смол.

Краткое подведение итогов. Печь получилась гораздо производительнее чем ожидалось. Переплавлен был не только весь ранее приготовленный алюминиевый лом, но и то, что на данном этапе не планировалось. В конечном итоге после обрезки отливок и отбраковки получилось заготовок на 138 килограмм.

В следующей статье приведу конструктивное сравнение печей первой и второй версий с указанием технических характеристик, в том числе и время плавки.

Перечень литейных форм:
- Самые простые литейные формы для изготовления заготовок. Часть 1.;
- Многоразовые стальные литейные формы для отливки заготовок из алюминиевого сплава. Часть 2.;
- Стальные литейные формы из цилиндров двигателя ЗМЗ. Часть 3.;
- Стальные литейные формы из цилиндров двигателя ЗИЛ и Урал. Часть 4.;
- Литейная форма для подшипникового блока. Часть 5.;
- Изготовление литейной формы для отливки заготовок с закладными деталями. Часть 6.