Выплавка алюминия в домашних условиях

Выплавка алюминия в домашних условиях

Изготовить замену для сломавшейся детали или материал, чтобы ее спаять, можно самостоятельно. Ведь плавка алюминия в небольших количествах вполне осуществима даже в домашних условиях. Для этого потребуется подобрать или изготовить несколько несложных приспособлений, приобрести сырье и позаботиться о средствах индивидуальной защиты.

Процесс связан с возможностью получения ожогов от брызг раскаленного металла, а при выходе расплава алюминия высокой чистоты — еще и с опасностью отравления токсичными газами. Именно поэтому изготавливать изделия из высококачественного материала, а также работать с большими объемами сырья рекомендуется только в промышленных условиях.

Инструменты, материалы, защитные средства

До начала работы нужно подготовить необходимые устройства, такие как:

• муфельная печь, кузнечный горн или самодельный очаг;
• тигель или другая емкость из тугоплавкого материала (фарфор, кварц, сталь, чугун);
• тигельные щипцы;
• сырье (проволока или лом алюминия);
• древесный уголь для печи;
• газовая горелка или паяльная лампа;
• приспособление для снятия шлака;
• форма для отливки;
• защитная одежда, обувь, очки или маска сварщика, перчатки;
• ведро с водой на случай возгорания.

Температура плавления сверхчистого алюминия составляет 660°С, а содержащего до 1% примесей — еще ниже, около 643°С. Поэтому разогревать печь выше 700°С нецелесообразно. Кроме того, при перегреве металла значительно увеличивается скорость образования оксидной пленки на его поверхности.

Чтобы уменьшить выход шлака, снизить потери металла и повысить его качество, рекомендуется применять аргоновый наддув или добавлять к углю специальный флюс.

Однако при отсутствии респиратора лучше обойтись без флюса, так как в раскаленном состоянии он выделяет токсичные вещества, а фтористый натрий, входящий в его состав, приводит к быстрому разрушению зубной эмали. К тому же для бытовых нужд особо чистый металл и не требуется.

Но если требуется расплавить совсем немного металла, вместо дорогостоящих печей можно использовать простой очаг. Для этого из кирпичей сооружают «колодец», на дно которого загружается, а затем поджигается уголь. Когда образуются горячие угольки, сверху ставится емкость с алюминием.

В качестве решетки для нее можно приспособить несколько шашлычных шампуров.

Последовательность работ и меры безопасности

Под тигель не рекомендуется использовать консервные банки: они быстро прогорают, и раскаленный металл может вытечь наружу.

С этой целью необходимо взять железный чайник, медный кофейник со срезанной верхней частью, самодельный стаканчик из обожженной шамотной глины, деталь стального ковша.

Главное, чтобы изделие имело толстое дно и, желательно, носик для удобства выливания металла. Оно должно быть изготовлено из материала с точкой плавления, намного превышающей температуру плавления алюминия.

Тигель заполняется сырьем достаточно плотно. Проволока с этой целью разрезается на кусочки, металлический лом слегка спрессовывается. Затем тигель помещают в предварительно разогретую печь для плавки алюминия. При переходе в жидкое состояние объем сырья значительно уменьшается, поэтому металл в тигель нужно постепенно добавлять.

При этом следует соблюдать особую осторожность, так как при попадании даже незначительного количества влаги в расплав может произойти его выплескивание из печи.Если в качестве лома используется окрашенный металл, нужно позаботиться о защите органов дыхания, так как из краски при высокой температуре испаряются токсичные вещества.

Металл начинает оплывать в течение нескольких секунд, но технология плавки требует выдержать его в печи не менее 15 минут, чтобы вся масса прогрелась равномерно. При высокой плотности сырья его нужно прогреть сверху газовой горелкой или паяльной лампой.

В процессе плавления тигель периодически встряхивают, используя для этого специальные щипцы и толстые перчатки в качестве меры безопасности. Состав можно перемешивать стальной проволокой. В готовом виде он представляет собой однородную блестящую субстанцию.

Для лучшей текучести его еще несколько минут выдерживают в печи.

Шлак с поверхности удаляется непосредственно перед разливом в формы. Для этого используется специальное приспособление (внешне оно напоминает шумовку для снятия пены с бульона). При определенной сноровке можно произвести литье и без снятия шлака.

При использовании расплавленного металла в качестве припоя его выливают на заранее разогретую стальную пластину.

Плавление алюминия

Алюминий и его сплавы используются почти во всех сферах промышленности, а также в процессе изготовления предметов домашнего обихода.

В условиях комнатной температуры на алюминии образуется тонкая пленка окиси (А12O3), прочно защищающая его от последующего окисления. Время окисления алюминия с ростом температуры резко увеличивается.

Именно по этой причине в процессе плавки алюминия и его сплавов в плавильных печах поверхность расплавляемого материала и зеркало ванны очень быстро покрывается пленкой окиси.

Печи для плавки алюминия

Зачастую в производстве вторичного алюминия используют отражательные (подовые) печи. Такой тип печей для плавки алюминия отличается большим количеством модификаций. Однако все они приспособлены под стандартную отражательную печь, под специальные условия работы и особую шихту.

Не меньшей популярность пользуются и тигельные печи, в особенностях, на малых производствах.Производства вторичного алюминия часто используют в качестве плавильных печей роторные печи, в особенности для того, чтобы переплавить лом с высокой удельной поверхностью, к примеру, алюминиевую стружку, а также очень грязный алюминиевый лом.

Всех производителей вторичного алюминия делят на две категории:

• компании, создающие литейные сплавы для изготовителей алюминиевых отливок
• компании, создающие алюминий для раскисления стали. 

Обе категории компаний используют в качестве сырья «старый» лом и производственные отходы литейных заводов.

На таких заводах помимо введения легирующих составляющих для доводки определенного сплава используют оснащение для очистки алюминиевого расплава и ликвидации нежелательных химических элементов и прочих примесей. Роторными плавильными печами пользуются именно эти переработчики алюминиевого лома.

Плавление алюминия на литейных предприятиях, которые занимаются производством алюминиевых отливок из вторичного литейного алюминия, осуществляется главным образом в тигельных печах – газовых и электрических, индукционных и сопротивления, и для плавки, и для выдержки алюминия, а также для разливки алюминиевого расплава в подготовленные формы.

Температура плавления окиси алюминия составляет примерно 2050° С, что почти в три раза выше, чем градус плавления алюминия металлического. На сегодняшний день наиболее популярной является плавка алюминия в пламенных отражательных печах, которые работают на углеродистом топливе, и в электрических печах.

Внутри канальной индукционной электропечи расплавление кусков алюминия осуществляется в области наивысших температур под слоем жидкого металла, поверхность которого накрыта пленкой окиси алюминия. Области наивысших температур в канальных электропечах расположена в узком канале и в прилегающих к нему частях шихты.

Металл на поверхности шахты имеет самую низкую температуру, вследствие чего получившиеся отливки из канальных электропечей, имеют в своем составе более низкое количество окислов, чем отливки из печей других видов.

Таким же преимуществом отличаются тигельные индукционные электропечи, в которых по технологическим требованиям в тигле по окончанию каждой плавки остается некоторое количество жидкого металла, примерно 20—35% от емкости тигля печи.

Важное свойство жидкого алюминия и его сплавов заключается в его способности поглощать газы, в особенности водород. В пламенных печах много водорода собирается в топочных газах.

Жидкий алюминий является хорошим растворителем для многих металлов, к примеру, железа. При этом образуются хрупкие соединения FeAl2 и Fe2Al7, которые снижают качество отливок.

Плавление алюминия в домашних условиях

Очень печально, если в доме выходят из строя маленькие, но важные функциональные составляющие, к примеру, направляющие рольставен или раздвижных дверей (могут лопнуть), фурнитура и прочее. Чаще всего такие элементы создают из алюминия. Искать им замену проблематично, а иногда ликвидировать поломку в функционале двери или окна нужно немедленно, хотя бы временно.

Если вы имеете опыт паяния, но большую часть поломок алюминиевой фурнитуры или профиля можно устранить самостоятельно.

Основная проблема – это получение рабочего материала, то есть расплавленного алюминия, при помощи которого будет осуществляться пайка сломанных деталей.Многие не знают, какая температура плавления алюминия.

Она составляет около 660 градусов. Стандартная газовая плита не способна разогреть металл до такой температуры.

Что же делать?Для начала необходимо приобрести алюминиевую чушку, но можно и использовать обрезки старого профиля. Чтобы расплавить алюминий понадобится портативная газовая горелка или паяльная лампа. Разные модели этих устройств способны дать температуру в пределах 1000 – 1300 градусов.Подготовленный материал нужно положить в тугоплавкую емкость, к примеру, из нержавеющей стали.

Кроме этого, нужна прокаленная стальная пластина или еще одна емкость, в которую мы будем выливать расплавленный металл.

Выплавка алюминия в домашних условиях — Станки, сварка, металлообработка

Алюминий – металл, который широко используется в промышленности и быту.

Из него производят не только детали самолетов и кораблей, но и посуду, и другие предметы утвари. Поэтому нередко возникает потребность в самостоятельном изготовлении алюминиевых деталей, вышедших из строя.

Производить из него литые изделия в кустарных условиях позволяет свойство алюминия плавиться при относительно невысоких температурах. Для того чтобы самостоятельно изготавливать литые изделия из алюминия, нужно знать поведение этого металла при высоких температурах и его физико-химические свойства.

Характеристики алюминия

Температура плавления алюминия зависит от степени чистоты металла и составляет приблизительно 660 °C. Его точка кипения – 2500 °C.

Алюминий отличается своей легкостью и пластичностью, поэтому хорошо гнется и поддается обработке штамповкой.

При его резком охлаждении могут возникнуть внутренние напряжения и усадка полученного сплава. Это надо учитывать при работе с алюминием в домашних условиях.

Технологии домашнего литья алюминия и необходимое оборудование

Принцип литья алюминия в домашних условиях должен исходить из технологии его получения на производстве с поправкой на условия, которые можно использовать дома.

Алюминиевые изделия путем литья получают несколькими способами. В бытовых условиях наиболее распространенным и удобным способом является технология литья алюминиевого расплава в специально изготовленные формы.

Поэтому для проведения процесса необходимо обеспечить две вещи:

• соорудить печь для расплавления алюминиевого лома;
• создать нужную форму для получения литого сплава или отдельной детали.

Процесс литья должен включать несколько этапов:

1. Подготовка алюминиевого лома, включающая очистку от грязи, примесей и разных наполнителей, а также его измельчение до небольшого размера.
2. Проведение процесса плавки запланированным способом. При полном расплавлении металла с его поверхности нужно удалить шлаковые образования.
3. Заполнение приготовленной формы жидким алюминиевым расплавом. После отвердевания слиток освобождается от формовочной массы.

Рассмотрим, как плавить алюминий в домашних условиях, какие конструкции печей для расплавления металла можно использовать, а также варианты самостоятельного изготовления формы.

Самодельные печи и способы расплавления алюминия

Для того чтобы расплавить алюминий, нужно разогреть его до температуры, близкой к 660 °C. На открытом пламени костра такой температуры невозможно достичь. Поэтому необходимо закрытое пространство, которое может обеспечить самодельная печь. Нагревать ее можно с помощью сжигания угля и дров или использования природного газа.

Можно также использовать электрическую муфельную печь, если она есть в хозяйстве.

При самостоятельно изготовленной печи нужно обеспечить принудительную вентиляцию для поддержания процесса горения.

1. Самый простой вариант самодельного очага можно изготовить из старых кастрюль.

Его конструкция выполняется следующим образом:

• В качестве каркаса используют стальную емкость, например, старую кастрюлю, сбоку которой нужно проделать отверстие для подачи воздуха через подведенный металлический патрубок.
• Воздух через шланг принудительно может подаваться с помощью пылесоса.
• Внутрь устройства проводится закладка каменного угля.
• Затем уголь поджигают и подают воздух, чтобы огонь не погас.
• Емкость для расплавления алюминия предварительно ставят внутри импровизированной печной конструкции и обкладывают ее с боков углем. При его сгорании обеспечивается равномерное распределение тепла.
• Чтобы тепло не расходовалось на окружающий воздух, сверху «кастрюльную» печь следует неплотно накрыть крышкой, оставив небольшую щель для выхода дыма.

Идеальной конструкцией может служить топливник, имеющий овальный свод, выполненный из кладочной смеси, применяемой для жаропрочного кирпича. В качестве каркаса для создания овального свода можно использовать цветочный горшок нужного размера.

После высыхания смеси получается добротный топливник, который может выдержать несколько плавок.

:

2. Второй вариант печи подразумевает использование для нагрева алюминия пламени бытовой газовой горелки.

Его можно применять только для штучных изделий из алюминия весом не более 150 грамм. Имитация печи создается с помощью использования двух емкостей, вставленных друг в друга с небольшим зазором. Это могут быть обыкновенные жестяные банки из-под консервов.

Внешняя банка должна иметь больший размер. В ней проделывается отверстие, диаметром около 4 см, чтобы обеспечить подвод пламени к внутренней банке.

Струя пламени должна поступать направленно в отверстие банки. Греется непосредственно только внутренняя емкость, а наружная служит оболочкой, удерживающей тепло. Сверху конструкцию нужно прикрыть имитированной крышкой, оставив зазор для отвода продуктов сгорания.

Такая конструкция является одноразовой и можно использовать только для одной плавки, т. к. жесть тонкая и может быстро прогореть.

:

Способы создания формы для литья алюминия

Одной из основных задач домашнего плавления алюминия является подготовка формы, в которую сливается расплавленный металл. Существуют разные варианты заливки алюминиевого расплава. Основными являются открытый и закрытый способ литья.

Открытый способ литья

Самый простой – это слив жидкого металла в подручную форму, например металлическую кружку или банку из-под консервов.

После застывания сплава болванку из емкости достают. Чтобы облегчить этот процесс, производят простукивание по неостывшей до конца форме.

Если не требуется придавать литью четкой формы, можно просто слить жидкий расплав на приготовленную устойчивую к горению поверхность.

Закрытая форма

При необходимости получения сложной отливки сначала изготавливают для нее форму, соответствующую всем параметрам детали. Чтобы обеспечить четкое соответствие изделия заданным параметрам, ее изготавливают из составных формовочных частей.

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.

Плавка алюминия в домашних условиях

Для получения в домашних условия качественного алюминия применяются флюсы, которые способствуют связыванию и выводу на поверхность расплавленного металла ненужные загрязняющие элементы и примеси.

Лучше воспользоваться готовыми флюсами, но, в случае невозможности их приобретения, можно изготовить их самостоятельно. Для этого используют технические соли.

Покровный флюс состоит из следующих компонентов:

• 45% хлорида натрия;
• 45% хлорида калия;
• 10% криолита.

Для получения металла с низкой пористостью необходим рафинирующий флюс. Для его получения, в покровный флюс требуется добавить фтористый натрий — 25% от общей массы.

Средства индивидуальной защиты при плавке

Процесс плавки в домашних условиях небезопасен. Для предотвращения травм рекомендуется пользоваться средствами защиты.

Сырьё для плавки может содержать в себе остатки грязи или краски, поэтому необходимо защитить дыхательные органы от их выделения вследствие выгорания.

Защитить руки от ожогов помогут перчатки сварщика. Для защиты глаз подойдут очки или маска.

Литейная форма

Чтобы отлить алюминий для припоя, достаточно жидкий металл вылить на лист железа и подождать, пока он остынет. Но, для изготовления даже простой детали будет необходима литейная форма.

Форму для литья можно изготовить из гипса.

В смазанную маслом форму заливают жидкий гипс, помещают в него модель и накрывают другой ёмкостью с жидким гипсом.

Лить расплавленный металл можно исключительно в сухую форму.

В ещё незастывший гипс необходимо вставить какой-нибудь цилиндрический предмет, чтобы создать канал для последующей заливки в форму расплавленного металла. После окончательного застывания гипса, две половинки формы разъединяются, модель извлекается, и форма соединяется снова.

Тигель для плавки

Тигель-это специальная ёмкость из тугоплавкого материала с «носиком». Если готового тигля нет, то его можно изготовить самостоятельно.

Подойдёт отрезок трубы довольно большого диаметра. Для изготовления такого тигля потребуется сварочный аппарат и болгарка.

Размер тигля зависит от того, какое количество металла требуется расплавить.

Печи для плавки

Технологический процесс плавки алюминия довольно прост.

Лом алюминия нагревается в тигле до температуры, необходимой для плавления металла, выдерживается некоторое время в расплавленном состоянии, с поверхности удаляется шлак, затем расплавленный металл выливается в форму. Время плавки зависит от температуры, которую может создать печь.

Плавильную печь несложно изготовить своими руками.

Основание печи выкладывается из кирпичей в виде колодца, в нижней части которого будет разведён огонь.

Сверху на кирпичи укладываются стальные прутья, на которые ставится тигель с ломом алюминия.

Пошаговая инструкция литья алюминия в гипсовую форму

• Сверху на кирпичи ставится тигель с сырьём. Его надо прогревать около 20 минут.
• После этого паяльную лампу включают на полную мощность и начинают прогревать металл сверху.
• Через некоторое время алюминий начинает плавиться. Для более равномерного прогрева, металл необходимо помешивать стальным прутком, соблюдая при этом меры предосторожности.
• Когда расплавленный металл приобретает однородную консистенцию, его можно залить в форму или вылить на стальной лист, если нужно получить алюминий для пайки.
• После остывания, разделив форму на две половины, вынимаем из неё отлитую деталь, которую нужно ещё дополнительно обработать: зачистить и, если потребуется, просверлить необходимые отверстия.

Ничего сложного в процессе плавки алюминия нет, поэтому для этого не нужны особые навыки литейщика. Достаточно умелых рук и желания.

Оборудование для литья алюминия в домашних условиях

Литье алюминия в домашних условиях может быть выполнено по нескольким различным методикам, каждая из которых имеет как свои достоинства, так и некоторые недостатки.

Вообще в настоящее время алюминий широко используется в самых разных промышленных сферах.

Большой популярностью этот универсальный металл пользуется и у домашних мастеров.

Высокий спрос на алюминий объясняется оптимальными эксплуатационными характеристиками этого материала, его сравнительно небольшим весом.

Кроме этого, алюминий имеет высокие показатели по ковкости и пластичности.

 Литье позволяет достаточно быстро изготовить из этого универсального материала самые разные детали для промышленных и бытовых нужд.

Сам процесс может производиться как под давлением, так и при помощи форм. В первом случае потребуется специальное оборудование, а также технология.

Данный метод подразумевает использование специальных пресс-форм.

Легче всего своими руками выполнить литье алюминия при помощи обыкновенных форм, для чего следует приготовить специальную смесь.

В этом случае также используется определенная технология, которую достаточно просто освоить.

Особенности промышленного процесса

Плавлением, а соответственно, и литьем всевозможных деталей из алюминия люди занимаются на протяжении многих лет.

Его температура плавления, которая составляет чуть более шестисот градусов по Цельсию, не требует использования какого-то специфического оборудования.

Данный материал за счет своей высокой пластичности способен приобретать практически любую форму.

Чуть позже появились гипсовые формы, которые изготавливались своими руками.

:

Следует отметить, что и в том и в другом случае выплавляемым деталям можно придавать практически любую необходимую форму.

В любом случае, технология литья данного металла всегда оставалась практически оной и той же, за исключением некоторых особенностей.

Сегодня на крупных промышленных предприятиях практикуется литье под большим давлением, при котором практически полностью отсутствует усадка.

Переплавка алюминия в домашних условиях — Справочник металлиста

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.