Методы плавки металлов и сплавов

Коксовая печь.

В настоящее время только отдельные сплавы драгоценных металлов плавят на открытом огне и, как правило, только в тех случаях, когда необходимо получить большое коли­чество расплавленного металла. Прототипом коксовой печи для плавки металла была простейшая, каменной кладки, печь, у которой топочное отверстие отделено от поддувала колосниковой решеткой из стальных прутьев. Одна дверца используется для загрузки тигля и топлива, другая - для выгребания золы

Для нагрева металла используют кокс. Тигель с поддоном ставят на колосниковую решетку так, чтобы он почти до половины был окружен раскаленным коксом. Затем тигель обкладывают почти до верха коксом. Для предохранения расплава от попадания в него кусочков кокса, топочных газов, частиц грязи и т. п. тигель закрывают сверху большим куском древесного угля как крышкой. В процессе плавки подкладывают кокс, чтобы тигель хорошо прогревался со всех сторон. Если тигель, однако, не устойчиво установлен в коксе, то при случайном толчке он может опрокинуться, а если его захватят холодными клещами, он треснет и тогда придется отмывать частицы металла от золы. Недостатки этой печи очевидны. Несмотря на попытки модернизировать ее, исключить их не удалось.

Нагрев пламенем естественного газа используют для плавки небольшого количества металла. В плавильный пистолет подаются бытовой газ и воздух в определенной пропорции, и эта воздушно-газовая смесь поджигается у выходного отверстия пистолета. Если раньше сжатый воздух получали с помощью мехов, то в настоящее время в современной ювелирной мастерской имеются электрические дутьевые вентиляторы для подачи воздуха или кислорода. Плавка плавильным пистолетом требует определенных навыков: необходимо регулировать подачу газа и воздуха. Лучше всего для плавки подходит сильное шумящее пламя с вытянутой восстановительной зоной. При большом давлении воздуха образуется окислительное пламя с небольшой температурой и, кроме того, в расплав нагнетается холодный воздух, вследствие чего на поверхности расплава образуется затвердевшая пленка. Если давление и подача воздуха небольшие, то газ сгорает не полностью, и пламя имеет низкую температуру.

Для плавки металла весом до 50 г достаточно плавильной чаши, которая легко нагревается открытым пламенем газового пистолета. Преимущество этого метода плавки включается в простоте и дешевизне

Металл в количестве, превышающем 150 г, целесообразно плавить в специальной плавильной установке. Эта установка представляет собой шамотный плавильный муфель в виде горшка, который нагревается через боковое отверстие с помощьюиплавильного пистолета. Тигель с металлом помещают в муфель и закрывают его шамотной крышкой. В процессе нагрева тигель, установленный устойчиво в муфте на шамотной подставке, периодически поворачивают, чтобы нагрев не был односторонним.

При таком способе плавки получается значительная экономия газа и сокращается время плавки.

Электропечи для плавки металлов.

Плавка в электрических печах имеет следующие преимущества: равномерный нагрев металла, простоту контроля температуры, отсутствие загрязнения расплава горючими веществами и продуктами их сгорания, значительное сокращение времени плавки и более высокую, чем при газовом нагреве, температуру расплава металла.

С течением времени были сконструированы различные типы печей. Выбор конструкции печи зависит от размера предприятия. В ювелирном деле рекомендуется применять трансформаторные тигельные плавильные печи. В зависимости от размера печи в них можно плавить до 8 кг металла. Печь работает от сети, повышенное напряжение которой трансформируется в низкое. Номинальная мощность печи 700 Вт, при кратковременной перегрузке может достигать 1200 Вт.

Металл помещают в нормальный графитовый тигель, который служит одновременно электрическим сопротивлением (контактным нагревателем). Тигель устанавливается между двумя токопроводящими контактами. Если металл расплавился, то нет необходимости вынимать тигель, достаточно его наклонить и вылить металл в подготовленную форму.

Плавильные тигли.

Графитовые тигли высшего качества изготавливают из цейлонского графита, который размалывают и смешивают с глиной. Они не обжигаются, и поэтому обращаться с ними нужно очень осторожно: хранить тигли следует в теплом и сухом месте; перед первым употреблением тигель медленно нагревают и прокаливают, в противном случае он может дать трещины. При этом первом прогреве внутренняя поверхность тигля должна быть обработана бурой для предотвращения шелушения его поверхности и, следовательно, загрязнения плавки.

Гессенские глиняные тигли (рис. 61) изготовлены из жирной глины, не содержащей железа и извести. Благодаря примеси кварцевого песка и шамотной муки они не тре­скаются и не усыхают. Они дешевле и прочнее графитовых, но срок их эксплуатации меньше. Перед эксплуатацией их также прокаливают и глазируют бурой, прилипшие остатки металла не выбивают, а выплавляют вместе с бурой.

Каждый тигель должен применяться для плавки металла определенной пробы, поэтому снаружи на стенке тигля делают соответствующую маркировку Перед загрузкой тигель необходимо прогреть для сокращения времени плавки и уменьшения возможности окисления металла. Для больших тиглей в качестве крышки используют плоский кусок древесного угля, поскольку он образует восстановительный газовый заслон.