Как плавить алюминий в домашних условиях

Процесс плавления в домашних условиях

Плавление — это довольно опасный процесс. Предварительно необходимо обязательно побеспокоиться о средствах защиты от различных ядовитых веществ, которые будут образовываться, а также подготовить литейную форму.

Средства защиты

  1. Не обойтись без специальных перчаток даже в том случае, если расплавить алюминий необходимо лишь единожды. Это, пожалуй, основное средство защиты, так как расплавленная масса с большой долей вероятности может попасть на руки, и тогда неминуемо на коже появится ожог, поскольку температура жидкого металла превышает 600 градусов.
  2. Следующая часть тела, которую также необходимо защитить от попадания горячего алюминия — глаза. При частой плавке не обойтись без специальной защитной маски, ну или хотя бы очков. Но лучше всего работать в костюме, который устойчив к воздействию высокой температуры в несколько сотен градусов.
  3. Если необходимо получить чистый алюминий, потребуется рафинирующий флюс. И тогда работать нужно в химическом респираторе.

https://youtube.com/watch?v=cIlonSuReH0

Выбор формы для литья

Для того, чтобы отлить алюминий, необязательно запасаться литейной формой. Достаточно лишь приобрести лист из более тугоплавкого металла — из стали, вылить на него расплавленный алюминий и подождать, пока последний затвердеет. Но для получения какой-либо детали из алюминия обязательно придется приобретать форму для литья.

Ее можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для этой цели обычно используется скульптурный гипс. Он заливается в форму, затем какое-то время охлаждается. После этого в него вставляют модель и сверху кладут вторую емкость с гипсом

При этом важно не забыть проделать отверстие в гипсе с помощью какого-нибудь предмета цилиндрической формы. Через это отверстие и будет заливаться горячий алюминий

При плавлении алюминия не обойтись без так называемого тигеля: то есть емкости из тугоплавкого металла. Она может быть выполнена из фарфора, кварца, стали, чугуна. Впрочем, изготавливать тигель самостоятельно вовсе не обязательно, ведь его можно просто купить в специальном магазине. Объем тигеля зависит от того, какое количество металла требуется получить.

Производство и применение алюминия

Процесс производства очень энергоемкий и поэтому первый большой завод в нашей стране был построен и запущен в XX веке. Основным сырьем для получения этого металла является оксид алюминия. Чтобы его получить, необходимо минералы, содержащие алюминий или бокситы, очистить от примесей. Далее электролитическим способом расплавляют естественный или полученный искусственным путем криолит при температуре чуть ниже 1000 ºС . Затем начинают понемногу добавлять оксид алюминия и сопутствующие вещества, необходимые для улучшения качества металла. В процессе оксид начинает разлагаться и выделяется алюминий. Чистота получаемого металла 99,7% и выше.

Что такое температура плавки металлов?

Температура плавки металлов – значение температуры нагревания металла, при которой начинается процесс перехода из исходного состояния в другое, то есть процесс противоположный кристаллизации (отвердевания), но неразрывно связаный с ней.

Итак, для расплавления металл нагревают извне до температуры плавки и продолжают нагревать для преодоления границы фазового перехода. Суть в том, что показатель температуры плавки означает температуру, при которой металл находится в фазовом равновесии, то есть между жидким и твердым телом. Другими словами существует одновременно, как в том, так и в другом состоянии. А для плавления нужно нагреть его больше пограничной температуры, чтобы процесс пошел в нужную сторону.

Стоит сказать о том, что только для чистых составов температура плавки постоянна. Если в составе металла находятся примеси, то это сместит границу фазового перехода, а, соответственно, и температура плавления будет другой. Это объясняется тем, что состав с примесями имеет иную кристаллическую структуру, в которой атомы взаимодейстуют между собой по-другому. Исходя из этого принципа, металлы можно разделить на:

  • легкого плавления, такие как ртуть и галлий, например, (температура плавки до 600°С)
  • среднеплавкие — это алюминий и медь (600-1600°С)
  • тугоплавкие — молибден , вольфрам (больше 1600°С).

Знание показателя температуры плавления необходимо, как при производстве сплавов для правильного расчета их параметров, так и при эксплуатации изделий из них, поскольку этот показатель определяет ограничения их использования. Уже давным давно для удобства ученые физики свели эти данные в одну таблицу. Существуют таблицы температур плавки как металлов, так и их сплавов.

Флюсы для плавления алюминия: химический состав

Газообразные и твердые флюсы играют важную роль в дегазации, удалении магния и флюсовании алюминия и его сплавов.

(Флюсы также применяются при пайке алюминия мягкими припоями и при пайке алюминия твердыми припоями).

Газы, инертные и активные, или твердый флюс гексахлорэтан могут применяться для удаления растворенных водорода и натрия.

Магний можно удалять продувкой хлором или обработкой флюсом, содержащим фторид алюминия.

Флюсы на основе смеси KCl-NaCl применяются в качестве покрывных, то есть для защиты алюминиевого расплава от окисления.

Чтобы извлечь алюминий из шлака применяют более активные флюсы, содержащие криолит или некоторые другие фториды. См. также Плавление алюминия: образование шлака 

Хлористый натрий и хлористый калий во флюсах

Твердые флюсы являются в основном смесью хлористых или фтористых солей с добавками, которые дают им специальные свойства.

Большинство флюсов основаны на смеси KCl и NaCl, которые образуют низкотемпературную эвтектику (665 °С).

Другим частым ингредиентом флюсов является NaF, который образует тройную эвтектику с KCl и NaCl с точкой плавления 607 °С. При этом температура плавления алюминия (технически чистого) составляет около 655-660 °С.

Покровные флюсы для алюминиевого расплава

Обычный покровный флюс содержит около 47,5 % NaCl, 47,5 % KCl и 5 % фтористой соли. Низкая температура плавления повышает текучесть флюса.

Другие покровные флюсы основаны на смеси MgCl2-KCl, которая образует низкоплавкую эвтектику при 424 °С, или на карналлите (MgCl2∙KCl), который плавится при 485 °С. Эти покрывные флюсы имеют высокую текучесть и могут образовывать на поверхности расплава тонкий слой.

Однако MgCl2 является довольно дорогим, поэтому его применяют в основном во флюсах без натрия для алюминиевых сплавов с содержанием магния более 2 %.

Флюсы – смеси солей

Во флюсах применяют много веществ – около 3 десятков – все они    являются солями. Большинство из них – это хлориды и фториды. Добавки этих солей во флюсы повышают их специфические свойства: текучесть, смачиваемость, химическую активность.

Самые известные из них – хлористый натрий (поваренная соль) и хлористый калий. Температура их плавления в чистом виде – 801 и 770 °С соответственно. Их плотность в твердом состоянии – 2,165 и 1,984 г/см3, а в жидком – 1,55 и 1,53 г/см3.

Роль фтористых солей во флюсах

Фтористые соли щелочных металлов действуют как поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение между флюсом и металлом, а также между флюсом и оксидами. Хлористые соли, также как и AlF3 и MgF2, проявляют это свойство в значительно меньшей степени.

Фтористые слои щелочных металлов способны растворять оксиды и проникать в оксидные пленки, которые содержат металлический алюминий в шлаке и скоплениях загрязнений. Это приводит к повышению смачиваемости, что способствует отделению оксидных включений от расплава и металлического алюминия от шлака.

К сожалению, фтористые соли щелочных металлов имеют высокую температуру плавления. Это приводит к утолщению пленки жидкого флюса, что ограничивает его применение. Кроме того, утилизация солей, содержащих фтор, имеет больше проблем, чем чисто хлористые соли.

Фтористые слои во флюсах

Флюсы могут содержать такие фтористые соли:

  • криолит (Na3AlF6);
  • фторид кальция (CaF2);
  • силикофторид натрия (Na2SiF6).

Их содержание во флюсах может достигать 20 %.

Роль кислорода в компонентах флюсов

Добавление во флюсы компонентов, содержащих кислород, таких как KNO3 обеспечивает выделение тепла.

Кислород, который освободился при разложении нитратов, реагирует с металлическим алюминием с образованием оксида Al2O3 и выделением значительного количества тепла.

Это локально повышает текучесть, способствуя отделению металлического алюминия от оксидов. В чистящих флюсах эта реакция повышает проникновение флюса в наросты на футеровке.

Флюсы, образующие газы

Некоторые твердые флюсы разлагаются на хлор, углекислый газ CO2 или такой газ, как AlF3. Если эти флюсы помещают под поверхность алюминиевого расплава, они образуют пузырьки, которые удаляют водород. Наиболее известным таким флюсом, выделяющим газ, является гексахлорэтан C2Cl6. Он образует газы Cl2 и AlCl3.

Материалы для литых форм

При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это – кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе

Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий

Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.

Гипсовые формы

При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.

Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.

В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы. Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.

При использовании пенопласта в качестве макета работы необходимо проводить в открытом пространстве или обеспечить хорошее проветривание помещения, т. к. продукты горения пенопласта вредны для человека.

  1. При работе с гипсом следует избегать типичных ошибок. Несмотря на то, что гипсовые формы являются удобным способом отливки нужных конфигураций деталей, этот материал очень чувствителен к влаге. При обычной сушке на воздухе она остается в составе гипса. Это вредит качеству алюминиевой отливки, т. к. может спровоцировать образование мелких раковин и пузырьков. Поэтому сушить гипсовые формы нужно несколько суток.
  2. Металл перед заливкой должен быть достаточно горячим, чтобы успеть заполнить всю форму, прежде чем начать отвердевать. Поэтому после достижения температуры расплавления с учетом быстрого остывания алюминия не надо затягивать с его разливкой в форму.
  3. Не рекомендуется окунать полученную отливку в холодную воду для ускорения процесса отвердевания. Это может нарушить внутреннюю структуру металла и приведет к трещинам.

P.S. Всё, можете начинать литье в домашних условиях!

Можно ли расплавить алюминий в домашних условиях?

Конечно, можно! Температура пламени обычного бытового газа, даже без воздушного и тем более кислородного поддува намного выше температуры плавления алюминия. В этом легко убедиться, внеся в самую горячую часть пламени газовой плиты конец тонкой алюминиевой проволоки. Он расплавится, но не стечет, потому что останется в тонком чехольчике из оксида алюминия. Но для того, чтобы алюминий расплавился, обязательное условие — размер его куска (или детали) должен быть меньше размера горячей части пламени! Иначе из-за хорошей теплопроводности алюминия теплота пламени будет уводится в холодную часть металла и температура в горячей части не достигнет температуры плавления алюминия, сколько бы его ни грели. Кстати, можно расплавить даже медь, но только в виде очень тонкой проволочки.

система выбрала этот ответ лучшим

КОРЛАНД КАРЛОВИЧ

Получалось плавить олово и свинец, а вот с алюминием посложнее. Температура плавления алюминия составляет более 650 градусов, и такой температуры в домашних условиях добиться непросто, газовая плита также окажется бессильной в этом вопросе, насколько мне известно. Так что без специальной муфельной печи не обойтись. А вот как её сделать для домашних условий — тема для другого не менее интересного вопроса.

Могу сказать, что однозначно можно. В детстве был у бабушки и она на прите варила варенье, но плошка в которой она варила проваливалась между чугунными держателями которые стоят вокруг газовой комфорки и держат кастрюлю и она поставила на эти держатели алюминиевую подставку под горячее. В результате часть этой подставки расплавилось и стекла вниз на плиту около комфорки. Диаметр проволоки из которой была сделана подствка если правильно помню где-то 5-6 мм. Может кто-то даже помнит она была в форме 7 пересекающихся колец

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Алюминий весьма распространенный металл как в промышленности, так и бытовой сфере. Не редко при поломке какой-либо детали возникает потребность в выплавке замены. Плавка алюминия в домашних условиях привлекательна тем, что возможна при сравнительно невысокой температуре. Чтобы провести операцию своими руками необходимо знать характеристики металла при воздействии температуры и физико-химические свойства.

Изготовление муфельной печи своими руками

Для изготовления прибора нам понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • проволока;
  • болгарка;
  • кирпич (7 шт.);
  • защитные очки;
  • молоток;
  • металлическое ведро;
  • кусок железа и пр.

Этапы строительства печи:

Для большей функциональности допускается установка двух электронагревателей
. которые можно включать по очерёдности либо одновременно. Например, для пайки малого количества сырья включается только один нижний нагреватель, а если масштаб плавки большой — используется два прибора.

Муфельная печь с вертикальной загрузкой очень компактна, что позволяет хранить её на даче, в гараже или на балконе.

Принцип действия печи довольно простой: ёмкость для пайки (тигель) с помещённым туда сырьём устанавливается на рабочую поверхность печи где и нагревается до нужной температуры (660 °C). Нагретый металл выливается в заранее приготовленную литейную формочку, которую можно сделать из гипса или какого-нибудь другого негорючего материала. Для изготовления формы рекомендуется использование белого или скульптурного гипса, который можно приобрести в любом магазине стройматериалов.

Как уже было сказано ранее, для пайки алюминия в печи нужен специальный ковш
(тигель), который изготавливается из металла, имеющего температуру плавления боле высокую, чем у алюминия либо из огнеупорного материала. Для изготовления ёмкости для плавки алюминия применяется фарфор, графит, корунд, кварц, сталь или чугун. Ковш можно приобрести в специализированном магазине либо изготовить самостоятельно. Размер тигля определяется предполагаемым количеством сырья для плавления.

Металл необходимо уложить как можно плотнее и немного спрессовать. Так как во время плавления алюминий существенно теряет в объёме, следует периодически добавлять сырьё в ковш.

Важно. Добавляемое сырьё должно быть абсолютно сухим, так как даже малое количество влаги, попавшее в раскалённый алюминий может вызвать резкий всплеск, вследствие которого металл выплёскивается из печи и может причинить вам сильные ожоги, особенно опасно, если расплавленный алюминий попадёт в глаза.. Поэтому перед началом работ следует позаботиться о своей безопасности: приобрести защитные очки или маску, а лучше обзавестись специальным огнеупорным костюмом металлурга

Поэтому перед началом работ следует позаботиться о своей безопасности: приобрести защитные очки или маску, а лучше обзавестись специальным огнеупорным костюмом металлурга.

В процессе плавки металла в домашних условиях, на поверхности раскалённого алюминия будет появляться оксидная плёнка, а также образовываться различный шлак
(старая покраска, частички грязи и пр.). Его количество напрямую зависит от качества сырья. Перед тем как разлить расплавленный металл по формочкам, необходимо снять шлак, воспользовавшись специальными приспособлениями. Затем алюминий рекомендуется подержать в печи ещё некоторое время для придания металлу большей текучести. Это значительно упростит его дальнейшее литьё.

Понадобится

Чтобы изготовить мини-плавильню, мы должны приготовить следующие материалы и изделия:

  • металлическое ведро на 9 литров;
  • пластиковое ведро на 4 литров и тазик;
  • песок, гипс и воду;
  • отрезок стальной трубы;
  • два металлических крючка;
  • стальную глубокую тарелку.

Используемые изделия подбираем по размерам, чтобы элементы плавильни, изготовленные с их помощью, точно подходили друг к другу. Нам будут нужны также следующие инструменты, оборудование и принадлежности:

  • верстак и тиски;
  • дрель со сверлильной головкой;
  • клещи и рулетка;
  • молоток и дюбель;
  • резиновые перчатки;
  • тканевые салфетки.

Изготовление сложных форм

Отливки сложной конфигурации делают по другой методике. Чаще всего материалом служит гипс (алебастр). Формы без обратных углов и поднутрений могут быть разборными и состоять из двух или более частей. Долго они не прослужат, но несколько отливок вполне реально получить.

Сложный узел или декоративную объемную модель можно изготовить один раз, при этом форму придется разбивать. Есть два метода в работе. Можно изготовить восковую (парафиновую) модель, залить ее гипсом. Позже в процессе интенсивной сушки этот материал расплавится и выльется через летники.

Литье алюминия в гипсовую форму по пенопласту предполагает изготовление из этого материала макета будущей отливки. Он заливается подготовленной смесью и уже не извлекается. Расплавленный алюминий заливается поверх. Температура металла плавит пенопласт, он испаряется в процессе, а жидкий алюминий заполняет освободившееся при этом пространство.

Несколько замечаний

  • Форму-«аквариум» можно сделать из любых подручных материалов. Главное, чтобы она не развалилась во время заливки гипса, и чтобы потом ее можно было легко разобрать.
  • В качестве источника тепла не обязательно искать муфельную печку или монтировать тигель. Нужно попробовать, будет ли приготовленный алюминиевый лом плавиться, например, от газовой горелки. Возможно, достаточно будет и аргонной сварки. Пробуется все, что есть в хозяйстве.

При самостоятельном литье необходимо экспериментировать, так как суть всех операций изложена вполне понятно, а приведенные примеры по оборудованию и материалам не являются догмой.

Переплавка алюминия в домашних условиях

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.

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.

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.

Флюсовать или не флюсовать?

Существуют разногласия о том, надо ли флюсовать расплав в отражательной печи. Обычные плавильные и раздаточные печи – отражательные. Флюс обычно применяют для отделения оксидов и грязи от свободного металла. Раньше широко применяли экзотермические флюсы. С их помощью “подогревали” шлак, что, как считали, давало возможность алюминию стекать из шлака в расплав. В настоящее время всеми признано, что происходит как раз обратное: такой шлак всасывает алюминий из расплава. Поэтому сейчас в промышленности применяют в основном эндотермические флюсы, хотя и экзотермические флюсы тоже имеют применение, особенно в странах Азии.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий