08.02.2017

Лигатуры предназначены для удобства введения тугоплавких и легкоокисляемых легкоплавких составляющих в приготовляемый сплав. Применение лигатур дает возможность уменьшить угар дефицитных легирующих металлов и избежать перегрева сплава при плавке, а следовательно, повышенных потерь основного металла. В составе шихты масса лигатур может составлять 30—70% в зависимости от химического состава сплава, поэтому качество сплава (химический состав, равномерность распределения легирующих элементов, чистота расплава) во многом зависит от качества применяемых лигатур.
Лигатура может содержать одну или несколько легирующих добавок; она должна обладать минимальной температурой плавления, содержать максимальное количество легирующей добавки; иметь однородный химический состав и обладать достаточной хрупкостью для удобства дробления.
Количество легирующей добавки обусловливается температурой ее плавления: чем она выше, тем меньше содержится ее в лигатуре. Состав основных алюминиевых лигатур дан в табл. 66.
Приготовление лигатур

При плавке лигатур используются материалы, применяемые для приготовления сплавов. Для получения лигатуры хорошего качества следует избегать загрязнения ее неметаллическими включениями, равномерно размешивать второй компонент по всему объему лигатуры. Загрязнение лигатур твердыми и газообразными неметаллическими включениями обусловливается высокой химической активностью алюминия и некоторых легирующих элементов, входящих в состав лигатур. Общее количество растворенных в алюминии газов может достигать 3 cм3/100 г, при этом до 90% приходится на долю водорода. Насыщение расплава водородом происходит при взаимодействии жидкого алюминия с влагой шихты, с газами печной атмосферы, содержащими водород, причем растворимость последнего увеличивается с повышением температуры. Кроме того, большое количество водорода попадает в расплав при изготовлении лигатур, содержащих гидридобразующие металлы — титан и цирконий. Гидриды этих металлов (TiH2, ZrH2) при 690—730° С диссоциируют, насыщая расплав водородом. Повторная переплавка и рафинирование алюминиевых лигатур с титаном и цирконием, как правило, исключают попадание в сплав гидридов.
Следует учитывать также, что алюминий является восстановителем по отношению к окислам большинства металлов, за исключением щелочных, а также бериллия, магния и некоторых других. Это приводит к тому, что при соприкосновении жидкого алюминия с футеровкой печи возможны реакции взаимодействия его с окислами, входящими в состав футеровки. Этот процесс сопровождается разрушением футеровки, образованием комплексных соединений и загрязнением лигатуры шлаковыми включениями и нежелательными примесями. При плавке алюминиевых лигатур наиболее стойкой является магнезитовая футеровка, однако она растрескивается при недостаточно стабильной работе печи.
Ввиду разницы плотности алюминия и легирующих элементов, входящих в состав лигатур, при их изготовлении возможны ликвационные явления, нарушающие однородность состава, что может привести к ошибкам при определении химического состава лигатур. Поэтому перед разливкой лигатуру следует тщательно перемешать; разливку производить быстро и заливать лигатуру в изложницы высотой не более 30 мм. Получение высококачественной лигатуры достигается при тщательной подготовке шихтовых материалов, правильном технологическом режиме плавки, рафинировании лигатуры от неметаллических включений, быстрой разливке в изложницы. Предпочтительно разливать лигатуры в изложницы «вафельного» типа, имеющие мелкие ячейки разного размера, что облегчает работу при навеске лигатур.
Для плавки алюминиевых лигатур (за исключением лигатур алюминий—магний и алюминий—медь, для плавки которых может быть использовано любое плавильное оборудование) обычно применяют газовые печи с графитовыми и металлическими тиглями, индукционные печи промышленной и высокой частоты с металлическими и набивными тиглями. Однако при плавке тугоплавких лигатур (температура плавления 1000—1300° С) в плавильных агрегатах с металлическими (чугунными) тиглями происходит повышенное насыщение лигатур железом. Поэтому плавку тугоплавких лигатур желательно вести в плавильных агрегатах с графитовыми или набивными тиглями из жароупорного бетона.