Равномерность и стабильность плавки алюминиевых сплавов имеют решающее значение для качества литейной продукции, особенно в отношении эксплуатационных свойств слитков и переработанных материалов. В процессе плавки состав алюминиевых сплавов должен строго контролироваться, чтобы избежать ликвации и неравномерности зерен, которые напрямую влияют на механические свойства, коррозионную стойкость и обрабатываемость конечного материала.
Равномерность плавки тесно связана с составом алюминиевых сплавов, оборудованием для плавки, параметрами процесса и т. д. В процессе литья поведение жидкого алюминия при кристаллизации при различных температурах определяет внутреннюю структуру материала. Температурный градиент, скорость охлаждения и т. д. влияют на размер и распределение зерна в слитке, а затем и на однородность материала. Контролируя температуру плавки, гомогенизирующую обработку и другие технические средства, можно эффективно снизить проблемы сегрегации компонентов и неравномерности размера зерна.
Равномерность и стабильность выплавки алюминиевых сплавов являются ключевыми факторами, обеспечивающими качество литейной продукции. Они напрямую связаны с рядом ключевых показателей, таких как механические свойства, коррозионная стойкость и технологические характеристики отливок. Равномерность и стабильность включают в себя ряд аспектов, таких как распределение элементов, контроль размера зерна и поведение сплава при затвердевании в процессе выплавки.
1. Важность равномерности плавки
При выплавке алюминиевых сплавов равномерное распределение элементов металла является основным требованием для обеспечения эксплуатационных характеристик материала. Нестабильный контроль температуры во время плавки может привести к сегрегации элементов в сплаве, что приведет к локальному неоднородному составу материала. Эта неравномерность состава приведет к различиям в эксплуатационных характеристиках при последующей кристаллизации и обработке, снижая механическую прочность, вязкость и коррозионную стойкость изделия. Неравномерность выплавки приведет к появлению хрупких или непрочных участков в материале, которые легко подвержены образованию трещин и разрушению.
2. Измельчение зерна при литье
Размер и форма зерен напрямую влияют на механические свойства отливки и образование литейных дефектов. В процессе затвердевания алюминиевого сплава, если зерна слишком крупные или неравномерные, они часто образуют нежелательные микроструктуры, такие как столбчатые и перьевые кристаллы, которые могут легко привести к растрескиванию отливки или возникновению других дефектов в процессе эксплуатации. Для предотвращения этих явлений часто применяют технологию измельчения, улучшающую распределение зерна.
Использование рафинеров является эффективным способом решения этой проблемы. В частности, введение рафинеров на основе алюминия, титана и бора значительно улучшает микроструктуру слитков алюминиевых сплавов. Добавление рафинеров позволяет значительно измельчить зерно, гомогенизировать малократную микроструктуру материала, а также уменьшить количество столбчатых кристаллов и крупнозернистых структур. Совместное действие TiAl₃ и TiB₂ в рафинере на основе алюминия, титана и бора увеличивает количество зародышей кристаллизации, способствует их образованию в расплавленном алюминии, делает зерно более мелким и однородным, тем самым улучшая качество и механические свойства отливок.
При использовании рафинирующих добавок для достижения наилучшего эффекта необходимо точно контролировать количество и способ добавления. Как правило, количество добавляемой рафинирующей добавки должно быть умеренным. Избыточное количество приведёт к чрезмерному измельчению зерна и снижению прочности сплава, а недостаточное – к недостаточному измельчению. Кроме того, распределение рафинирующей добавки должно быть равномерным, чтобы избежать локального избытка или недостатка в расплаве и обеспечить равномерное измельчение зерна по всей отливке.
3. Технология контроля температуры и перемешивания во время плавки
Равномерность плавки существенно зависит от контроля температуры и методов перемешивания. При плавке алюминиевых сплавов распределение температурного поля в расплаве и текучесть расплавленного металла играют решающую роль в обеспечении однородности состава. Слишком высокая или слишком низкая температура расплава может привести к неравномерному составу или образованию крупных зерен. Разумный контроль температурного градиента позволяет эффективно снизить сегрегацию растворенных веществ в расплаве.
В то же время технология перемешивания играет важнейшую роль в процессе плавки. Механическое или электромагнитное перемешивание позволяет снизить поверхностное натяжение жидкого алюминиевого сплава, что способствует более равномерному распределению растворенного вещества в жидкой фазе и предотвращает локальное обогащение элементами. Равномерность перемешивания напрямую влияет на постоянство состава расплава и качество последующего затвердевания. Разумный контроль скорости и времени перемешивания, особенно достаточное перемешивание после добавления рафинирующих добавок, может улучшить общую однородность расплава и обеспечить измельчение зерна отливки.
4. Контроль микроструктуры в процессе кристаллизации
Процесс кристаллизации является ключевым этапом, влияющим на микроструктуру отливок из алюминиевых сплавов. В ходе кристаллизации распределение температурного поля на фронте расплава, характер перераспределения растворенных веществ и морфологическая эволюция зерен оказывают существенное влияние на эксплуатационные характеристики готовой отливки. Для получения высококачественных отливок из алюминиевых сплавов необходимо контролировать скорость охлаждения, переохлаждение и термодинамическое состояние фронта раздела твердое тело-жидкость в процессе кристаллизации.
В процессе кристаллизации быстрое охлаждение способствует формированию равномерной равноосной кристаллической структуры и снижению доли столбчатых кристаллов. Оптимизация скорости охлаждения и контроль градиента температуры в процессе охлаждения позволяют эффективно повысить однородность зеренной структуры. Кроме того, для крупногабаритных отливок обычно применяется гомогенизирующая термическая обработка, которая устраняет неравномерное распределение твердых выделений и дополнительно повышает однородность и консистенцию материала.
5. Постоянно развивающаяся технология плавки
В последние годы, в связи с широким распространением алюминиевых сплавов, технология плавки также непрерывно развивается, особенно внедряются интеллектуальные и усовершенствованные технологии управления. В современном оборудовании для плавки алюминиевых сплавов всё больше внимания уделяется автоматическому управлению. Благодаря онлайн-оборудованию для обнаружения и контроля, состав, температура и степень измельчения расплава можно контролировать в режиме реального времени, обеспечивая стабильность и однородность процесса плавки.
Кроме того, с совершенствованием процесса плавки постепенно стали популярными такие технологии, как плавка с короткими циклами и очистка в режиме онлайн. Эти технологии не только повышают эффективность производства, но и существенно снижают энергопотребление и производственные затраты, способствуя дальнейшей модернизации технологии плавки алюминиевых сплавов.
В процессе выплавки алюминиевых сплавов однородность и постоянство имеют решающее значение для обеспечения качества продукции. Рациональное использование рафинеров, оптимизация температурного контроля и технологии перемешивания позволяют значительно улучшить структуру зерна и распределение состава слитка, обеспечивая превосходные механические свойства и стабильное качество отливок. С развитием технологий процесс выплавки алюминиевых сплавов становится всё более интеллектуальным и совершенным, а качество отливок из алюминиевых сплавов постоянно повышается.
Кроме того, добавление рафинеров является важной мерой для повышения равномерности плавки алюминиевых сплавов. Использование рафинеров на основе алюминия, титана и бора позволяет значительно улучшить структуру слитка при малом увеличении и снизить количество таких дефектов, как перистые и столбчатые кристаллы. Обеспечивая эффект измельчения зерна, этот тип рафинеров также требует контроля количества и распределения добавки, обеспечения однородности состава и предотвращения агломерации рафинера. Для обеспечения качества плавки и литья алюминиевых сплавов необходимо оптимизировать процесс плавки, измельчать зерно и строго контролировать распределение легирующих элементов.
В процессе выплавки алюминиевых сплавов однородность и постоянство имеют решающее значение для обеспечения качества продукции. Рациональное использование рафинеров, оптимизация температурного контроля и технологии перемешивания позволяют значительно улучшить структуру зерна и распределение состава слитка, обеспечивая превосходные механические свойства и стабильное качество отливок. С развитием технологий процесс выплавки алюминиевых сплавов становится всё более интеллектуальным и совершенным, что приводит к постоянному повышению качества отливок из алюминиевых сплавов.
Время публикации: 27 октября 2024 г.
