Переработка литейного алюминиевого лома

Существует около двух сотен литейных алюминиевых сплавов – вдобавок к двум сотням деформируемых сплавов.

Классификация литейных алюминиевые сплавы

В литейных сплавах легирующих элементов, как правило, значительно больше, чем в деформируемых сплавах. Это делает их более трудными для переработки алюминиевого лома во что-нибудь другое кроме таких же литейных сплавов.

Дело в том, что удаление большинства легирующих элементов, кроме, может быть, магния, из алюминиевого расплава является совершенно непрактичным.

Как и в случае деформируемых сплавов, литейные алюминиевые сплавы подразделяют на серии (или классы, группы) по применяемым в них легирующих элементам. Эта классификация, также как и классификация деформируемых сплавов была разработана в США в 1950-е годы и в настоящее время принята во всем мире. Цифровое обозначение серий литейных сплавов примерно соответствует обозначениям серий деформируемых сплавов, только последняя цифра отделяется от остальных десятичной точкой.

Система обозначений литейных сплавов

  1. Первая цифра: Главный легирующий элемент (или два)
  2. Вторая и третья цифры: Уникальное обозначение сплава внутри серии (группы)
  3. Четвертая цифра (после десятичной точки):
  • 0 — отливка
  • 1 — стандартная чушка
  • 2 — чушка с более узким химическим составом.

Буквы А, B и C (например, А356.0) указывают на небольшую модификацию состава сплава (356.0).

Литейные сплавы 1хх.х

Литейные сплавы 1хх.х содержат 99 % и более алюминия аналогично деформируемым сплавам 1ххх. Они довольно редко применяются в изделиях, а применяются в виде чушек для переплава и подшихтовки при производстве других сплавов. Их применение в виде изделий ограничивается приложениями, которые требуют высокой электрической проводимости, как, например, отливаемые под давлением электрические шины сложной формы.

Литейные сплавы 2хх.х

Эти сплавы содержат 3,5-10,7 % меди. Медь здесь, как в деформированных сплавах 2ххх, является основным легирующим элементом. Литейные сплавы 2хх.х могут иметь также значительное содержание железа, магния, никеля и кремния. Эти сплавы являются самыми теплостойкими и твердыми из всех литейных алюминиевых сплавов. Они требуют термической обработки для предотвращения коррозионного растрескивания. Аналогично деформируемым сплавам серии 2ххх эти литейные сплавы требуют окрашивания и защитного покрытия из-за их невысокой коррозионной стойкости.

Литейные сплавы 3хх.х

Сплавы серии 3хх.х являются самыми популярными среди литейных алюминиевых сплавов. Они имеют содержание кремния в пределах от 4,5 до 20 %, а меди – от 0,5 до 5,0 %. Некоторые сплавы 3хх.х включают также магний (0,2-1,5 %), а некоторые еще и никель (0,5-3,0 %). Высокое содержание кремния обеспечивает этим сплавам высокую жидкотекучесть, снижает горячее растрескивание и минимизирует усадочную пористость. Медь и магний дают упрочнение за счет образования твердого раствора. Никель снижает коэффициент термического расширения, что полезно для поршней и цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Литейные сплавы 4хх.х

Эти сплавы содержат от 3,3 до 13 % кремния, но очень мало других легирующих элементов. Иногда добавляют небольшие количества меди, железа или никеля. Литейные сплавы 4хх.х отличаются высокой пластичностью и ударной вязкостью, что делает их полезными при изготовления оборудования пищевой промышленности, а также детали для работы в морской атмосфере.

Литейные сплавы 5хх.х

Как и в случае деформируемых сплавов 5ххх эти сплавы содержат 3,5-10,5 % магния. Часто содержат небольшие количества железа, кремния и цинка. Также как и литейные сплавы 2хх.х, 7хх.х и 8хх.х сплавы серии 5хх.х не отличаются такой высокой жидкотекучестью как сплавы с высоким содержанием кремния и поэтому требуют особого внимания при проектировании литейных форм.

Литейные сплавы 7хх.х

Технические условия на эти сплавы требуют содержания 2,7-8,0 % цинка – похоже на деформируемые сплавы 7ххх. Во многих этих сплавах присутствует магний (0,5-2,0 %), иногда добавляют также и никель (0,2-0,6 %). Эти сплавы имеют более высокую коррозионную стойкость по сравнению с другими литейными алюминиевыми сплавами. Свою прочность они получают за счет естественного старения, что дает возможность исключения термической обработки.

Литейные сплавы 8хх.х

Сплавы последней серии литейных сплавов – 8хх.х – содержат 5,5-7,0 олова и 0,7-4,0 % меди, что обеспечивает им, с одной стороны, прочность, а с другой – дает смазывающие свойства. Эти сплавы применяют для изготовления подшипников. Распространение этих сплавов весьма ограничено.

Трудности переработки литейных сплавов

При производстве алюминиевых сплавов путем переработки литейных сплавов возникает та же проблема что и с деформируемыми сплавами – высокий уровень нежелательных примесей. Большинство сплавов – кроме сплавов 7хх.х – имеют жесткий верхний предел по допустимому содержанию цинка, а некоторые сплавы серии 3хх.х требуют низкого содержания железа.

Универсальный литейный сплав 380.0

Удобным для переработки является сплав 380.0, которые имеет довольно высокие уровни всех главных легирующих элементов. Он имеет следующий химический состав:

  • 7,5-9,5 % кремния;
  • 1,5 % железа;
  • 3,0-4,0 % меди;
  • 0,5 % марганца;
  • 0,5 % никеля;
  • 0,1 % магния,
  • 0,15 % олова.

Благодаря такой «всеядности» сплава 380.0, он и является основной продукцией многих переработчиков алюминиевого лома. Этот сплав затем можно разбавлять ломом из сплавов серий 1ххх и 1хх.х или первичным алюминием для получения более подходящего сплава.

Например, есть 100 кг переплавленного сплава 380.0 со следующим химическим составом:

  • 8,5 % кремния;
  • 2,0 % железа;
  • 3,5 % меди;
  • 0,5 % марганца;
  • 0,5 % никеля;
  • 0,1 % олова;
  • 3,0 % цинка.

Для разбавления этого сплава добавим 200 кг первичного алюминия:

  • 0,05 % кремния;
  • 0,06 % железа.

Получим 300 кг следующего сплава:

  • 2,87 % кремния;
  • 0,71 % железа;
  • 3,0 % меди;
  • 0,5 % марганца;
  • 1,0 % магния;
  • 0,5 % никеля;
  • 1,0 % цинка;
  • 0,25 % титана.

Получился популярный литейный сплав 332.0 для отливок в автомобильной промышленности.

Необходимым условием такой тактики производства вторичных алюминиевых сплавов является наличие нужного количества первичного алюминия и алюминиевых сплавов 1ххх и 1хх.х. Однако этот метод позволяет перерабатывать литейный алюминиевый лом без трудоемкой сортировки сплавов.

Источник: Mark E. Schlesinger, Aluminum Recycling, 2011