Бесфлюсовая плавка магниевых сплавов

Технология бесфлюсовой плавки основана на повышении защитных свойств поверхностных пленок, образующихся на расплаве благодаря введению в состав атмосферы активных по отношению к магнию газов.

Наилучшие результаты достигаются при введении в атмосферу печи гексафторида серы (SF₆), который представляет собой тяжелый газ (в 5 раз тяжелее воздуха), без цвета и запаха. Он нашел широкое применение в высоковольтной электротехнике, где используется, в частности, как среда для погашения дуги при высоковольтном разряде. Также он используется как диэлектрик, то есть, в качестве основной изоляции для высоковольтных измерительных трансформаторов тока и напряжения и др.

В связи с таким его использованием он называется «элегаз».

Благодаря высокой плотности, уже малые концентрации его осаждаются на поверхности расплава, вытесняя воздух. При этом на поверхности расплава образуется пленка, состоящая из сульфидов и фторидов магния, которая имеет критерий Пиллинга и Бедворта больше единицы и обладает хорошими защитными свойствами. Достаточно небольшой добавки SF₆ (до 0,2-0,5%) в смесь с воздухом, углекислым газом или азотом, чтобы надежно защитить расплав от загорания.

Для бесфлюсовой плавки магниевых сплавов разработано специальное оборудование, включающее индукционные и раздаточные печи РПБМ-0,25, РПБМ-0,5 и РПБМ-1,0. В качестве защиты от окисления используют элегаз в смеси с осушенным воздухом в соотношении 1:100 и в смеси с углекислым газом в соотношении 1:15.

Расход защитных газов устанавливается в зависимости от герметичности и объема печи и поддерживается на уровне:

Тип смеси	Расход, литров/час
	Элегаз	Осушенный воздух	Углекислый газ
№ 1	3-5	300-500	—
№ 2	3-5	—	45-75

Расход газов на тонну расплава составляет: элегаз — около 20 литров (130 граммов), углекислый газ — около 300 литров (600 граммов).

Модифицирование сплавов Mg - Al - Zn рекомендуется производить путем продувки фреоном (~ 5 мин.), расход которого составляет примерно 50 литров в минуту (230 граммов), или перед обработкой гексахлорэтаном. После модифицирования необходимо производить рафинирование путем продувки расплава гелием или аргоном.

При дуплекс-процессе может применяться следующая технология. В плавильную печь на дно тигля помещается углеродистый материал (кокс,  графит), затем производится расплавление металла. В процессе разливки по выемным тиглям, предварительно продутым SF₆, металл фильтруется через раскаленный углеродистый фильтр. Кроме того, при дуплекс-процессе плавка в индукционной печи может происходить под покровом флюса. Тогда модифицирование можно производить MgCO₃.

При производстве фасонного литья элегаз может применяться при плавке в тиглях, дуплекс-процессе и при бесфлюсовой разливке при литье под давлением.

Способ бесфлюсовой плавки в защитных средах позволяет осуществлять механизированную разливку с помощью магнитодинамических устройств, что может оказаться наиболее эффективным при литье в кокиль и под давлением.

Применение бесфлюсовой плавки обеспечивает следующие преимущества:

1. Сокращается цикл плавки, повышается производительность труда и качество отливок.

2. Существенно уменьшаются потери металла.

3. Исключается флюсовая коррозия отливок.

4. Уменьшается коррозия подкрановых путей цеха и металлических корпусов печей.

5. Улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

По поводу последнего преимущества необходимо сказать, что уже небольшие добавки флюса ухудшают защитное действие среды и санитарно-гигиеническую обстановку.

В газовой фазе над расплавом появляются угарный газ (~ до 1,5%) и пары фтористого водорода (HF). Концентрация его в присутствии флюса может доходить при высокой температуре расплава до 200·10^-4%. Предельно допустимая концентрация составляет 3·10^-4%. В отсутствие флюса содержание HF над расплавом не зависит от концентрации CO₂ и SF₆ в смеси и зависит только от температуры. При температуре 700⁰ С содержание HF соответствует (30-40)·10^-4%, а при 760⁰ С доходит до 60·10^-4%. Это содержание также во много раз превышает ПДК, но в несколько раз меньше, чем при наличии флюса. В связи с этим должно обеспечиваться надежное вентилирование околопечного пространства.