Procese fizice care au loc la topirea aliajelor neferoase

Procese fizice care au loc la topirea aliajelor neferoase

Prin topire se intelege procesul metalurgic in timpul caruia materialul solid supus prelucrarii este adus in stare lichida prin incalzire.

La studierea procesului de topire ne intereseaza, in primul rand, consumul de caldura. Ea este in functie de temperatura de topire si proprietatile termo-fizice ale aliajelor supuse topirii.

Consumul de caldura se calculeaza cu relatia:

Q = mc_s (t_t - t₀) + L_t + c_l (t_si - t_t)

unde m - reprezinta masa aliajului supus topirii;

c_s - caldura specifica in stare solida;

c_l - caldura specifica in stare lichida;

L_t - caldura latenta de topire;

t₀ - temperatura mediului ambiant;

t_t - temperatura de topire;

t_si - temperatura de supraincalzire.

Temperatura de topire a aliajelor neferoase este foarte variata. Din acest punct de vedere metalele neferoase se impart in urmatoarele grupe:

- metale neferoase usor fuzibile: t C: Pb, Sn, Zn;

- metale neferoase cu temperatura medie de topire: 500 t C: Al, Mg;

- metale neferoase cu temperatura ridicata de topire:1.000t C: Cu, Ni;

- metale neferoase greu fuzibile: t C: Ti, Cr, W.

Supraincalzirea este impusa de fenomenele ce au loc in timpul rafinarii si de proprietatile tehnologice de turnare (fluiditatea) impuse de tehnologiile de turnare. In acelasi timp, ea trebuie sa fie cat mai mica pentru a preintampina oxidarea exagerata a baii metalice, pentru a micsora pierderile de metal pe calea volatilizarii si, nu in ultimul rand, in vederea reducerii consumurilor energetice.

Temperatura de supraincalzire se calculeaza cu relatia empirica:

t = t C

Caracteristicile termofizice pentru unele metale neferoase precum si cantitatile de caldura nesesare prosesului de topire se dau in tabelul 5.

Caracteristicile termofizice pentru unele metale neferoase precum si cantitatile de caldura nesesare prosesului de topire Tabel 5

Pe baza datelor din tabel se pot trage urmatoarele concluzi:

- pentru toate metalele neferoase cea mai mare cantitate de caldura se consuma la incalzirea metalului in stare solida pana la temperatura de topire. Rezulta de aici importanta deosebita a preincalzirii componentelor incarcaturii metalice;

- la topirea aluminiului si magneziului, cu toata ca au temperaturi joase de topire, se consuma aceasi cantitate de caldura ca si la topirea unor elemente cu temperaturi ridicate de topire (cupru, fonta si otel);

- la turnare metalele si aliajele cu un continut mai mare de caldura isi pastreaza mai mult timp temperatura, adica fluiditatea.

Calculul consumului de caldura:

Vom folosi aceeasi caldura specifica ca si in stare solida, pentru Si.

Q = m [ Cs (t_t - t₀) + Lt + Cl(t_si - t_t)]

t_si = t_t + (50.150)  [⁰C]

t_si = 660 + 100 = 760 [⁰C]

Q = 102.66*10³ (660 - 20) + 85,17 + 0,352(760 - 660)]

Q = 29 *10⁶ [cal]

1kWh......8 *10⁵ cal x.......29,89*10⁶cal

Qnecesara = 347 kWt