Рівномірність та консистенція плавлення алюмінієвих сплавів мають вирішальне значення для якості ливарних виробів, особливо коли йдеться про експлуатаційні характеристики злитків та оброблюваних матеріалів. Під час процесу плавки склад алюмінієвих сплавів необхідно суворо контролювати, щоб уникнути сегрегації складу та нерівномірності зерна, що безпосередньо впливає на механічні властивості, корозійну стійкість та оброблюваність кінцевого матеріалу.
Рівномірність плавлення тісно пов'язана зі складом алюмінієвих сплавів, плавильним обладнанням, параметрами процесу тощо. Під час лиття, поведінка затвердіння рідкого алюмінію за різних температур визначає внутрішню структуру матеріалу. Градієнт температури, швидкість охолодження тощо впливають на розмір зерен та розподіл злитка, а отже, на однорідність матеріалу. Контролюючи температуру плавлення, гомогенізуючи обробку та використовуючи інші технічні засоби, можна ефективно зменшити проблеми сегрегації компонентів та нерівномірності розміру зерен.
Рівномірність та консистенція плавлення алюмінієвих сплавів є основними питаннями для забезпечення якості ливарної продукції, які безпосередньо пов'язані з багатьма ключовими показниками, такими як механічні властивості, корозійна стійкість та технологічні характеристики виливків. Рівномірність та консистенція включають численні аспекти, такі як розподіл елементів, контроль розміру зерна та поведінка сплаву при затвердінні під час процесу плавлення.
1. Важливість рівномірності плавлення
У процесі плавлення алюмінієвих сплавів рівномірний розподіл металевих елементів є основною вимогою для забезпечення характеристик матеріалу. Якщо контроль температури під час процесу плавлення нестабільний, елементи у сплаві можуть розшаровуватися, що призводить до нерівномірного локального складу матеріалу. Цей нерівномірний склад спричинить різницю в характеристиках під час подальшого процесу затвердіння та обробки, знижуючи механічну міцність, в'язкість та корозійну стійкість продукту. Погана рівномірність плавлення призведе до появи крихких або слабких ділянок у матеріалі, де дуже легко утворюються тріщини та руйнування.
2. Подрібнення зерна під час лиття
Розмір і форма зерен безпосередньо впливають на механічні властивості виливка та утворення дефектів лиття. Під час процесу затвердіння алюмінієвого сплаву, якщо зерна занадто великі або нерівномірні, вони часто утворюють небажані мікроструктури, такі як стовпчасті кристали та пір'ясті кристали, які можуть легко призвести до розтріскування виливка або появи інших дефектів під час використання. Щоб запобігти цим явищам, часто використовується технологія рафінування для покращення розподілу зерен.
Використання рафінаторів є ефективним способом вирішення цієї проблеми. Зокрема, впровадження рафінаторів алюмінію-титану-бору значно покращує мікроструктуру злитків алюмінієвого сплаву. Додавання рафінаторів дозволяє значно подрібнити зерна, гомогенізувати низькократну мікроструктуру матеріалу, а також зменшити кількість стовпчастих кристалів та грубозернистих структур. Сукупний вплив TiAl₃ та TiB₂ в рафінаторі алюмінію-титану-бору збільшує кількість кристалічних ядер, сприяє утворенню кристалічних ядер у рідині алюмінію, робить зерна дрібнішими та одноріднішими, і таким чином покращує якість та механічні властивості виливка.
Під час використання рафінаторів, для досягнення найкращого ефекту, необхідно точно контролювати кількість та спосіб додавання. Як правило, кількість доданого рафінатора має бути помірною. Надмірне додавання призведе до надмірного подрібнення зерна та вплине на в'язкість сплаву, тоді як занадто мала кількість призведе до недостатнього подрібнення. Крім того, розподіл рафінатора має бути рівномірним, щоб уникнути локального надлишку або дефіциту в розплаві, щоб забезпечити рівномірне подрібнення зерна всієї виливки.
3. Технологія контролю температури та перемішування під час плавлення
На однорідність плавлення значно впливають методи контролю температури та перемішування. Під час плавлення алюмінієвих сплавів розподіл температурного поля в розплаві та стан течії розплавленого металу відіграють вирішальну роль в однорідності складу. Занадто висока або занадто низька температура розплаву може призвести до неоднорідного складу або утворення крупних зерен. Завдяки розумному контролю градієнта температури можна ефективно зменшити сегрегацію розчинених речовин у розплаві.
Водночас, технологія перемішування відіграє життєво важливу роль у процесі плавлення. За допомогою механічного або електромагнітного перемішування можна порушити поверхневий натяг рідкого алюмінієвого сплаву, завдяки чому розчинена речовина рівномірніше розподіляється в рідкій фазі та запобігає локальному збагаченню елементів. Рівномірність перемішування безпосередньо впливає на консистенцію складу розплаву та подальшу якість затвердіння. Розумний контроль швидкості та часу перемішування, особливо достатнє перемішування після додавання рафінаторів, може покращити загальну однорідність розплаву та забезпечити ефект подрібнення зерна виливка.
4. Контроль мікроструктури під час затвердіння
Процес затвердіння є ключовим етапом, який впливає на мікроструктуру виливків з алюмінієвих сплавів. Під час затвердіння розподіл температурного поля на фронті розплаву, поведінка перерозподілу розчинених речовин та морфологічна еволюція зерен матимуть значний вплив на характеристики кінцевого виливка. Для високоякісних виливків з алюмінієвих сплавів необхідно контролювати швидкість охолодження, переохолодження та термодинамічний стан фронту розділу тверда-рідка фаза під час затвердіння.
Під час процесу затвердіння швидке охолодження допомагає сформувати однорідну рівновісну кристалічну структуру та зменшити частку стовпчастих кристалів. Оптимізуючи швидкість охолодження та контролюючи градієнт температури під час процесу охолодження, можна ефективно покращити однорідність зернистої структури. Крім того, для виливків великого перерізу зазвичай використовується процес гомогенізаційної термічної обробки, щоб усунути нерівномірний розподіл твердих осаджених фаз та додатково покращити однорідність та консистенцію матеріалу.
5. Постійний розвиток технології плавки
В останні роки, з широким застосуванням матеріалів з алюмінієвих сплавів, технологія плавлення також постійно розвивається, особливо впроваджується інтелектуальна та вдосконалена технологія управління. Сучасне обладнання для плавлення алюмінієвих сплавів приділяє все більше уваги автоматичному керуванню. За допомогою обладнання для онлайн-виявлення та управління склад, температура та стан подрібнення зерна розплаву можуть контролюватися в режимі реального часу, щоб забезпечити стабільність та однорідність процесу плавлення.
Крім того, з удосконаленням процесу плавлення поступово набувають популярності такі технології, як короткочасне плавлення та онлайн-рафінування. Ці технології не тільки підвищують ефективність виробництва, але й ефективно знижують споживання енергії та виробничі витрати, що ще більше сприяє модернізації технології плавлення алюмінієвих сплавів.
У процесі плавлення алюмінієвих сплавів однорідність та консистенція мають вирішальне значення для забезпечення якості продукції. Завдяки раціональному використанню рафінувальників, оптимізації контролю температури та технології перемішування можна значно покращити зернову структуру та розподіл складу злитка, що гарантує відмінні механічні властивості та стабільну якість виливка. З розвитком технологій процес плавлення алюмінієвих сплавів рухається в напрямку інтелекту та витонченості, а якість ливарних виробів з алюмінієвих сплавів постійно покращується.
Крім того, додавання рафінаторів є важливим заходом для покращення рівномірності виплавки алюмінієвих сплавів. Використання рафінаторів алюмінію-титану-бору може значно покращити структуру злитка з низьким збільшенням та зменшити такі дефекти, як кристали пера та стовпчасті кристали. Забезпечуючи ефект подрібнення зерна, цей тип рафінатора також повинен контролювати його кількість та розподіл, забезпечувати однорідність складу та уникати агломерації рафінатора. Для забезпечення якості плавки та лиття алюмінієвих сплавів необхідно оптимізувати процес плавки, подрібнювати зерна та суворо контролювати розподіл легуючих елементів.
У процесі плавлення алюмінієвих сплавів однорідність та консистенція мають вирішальне значення для забезпечення якості продукції. Завдяки раціональному використанню рафінувальників, оптимізації контролю температури та технології перемішування можна значно покращити зернову структуру та розподіл складу злитка, забезпечуючи відмінні механічні властивості та стабільну якість виливка. З розвитком технологій процес плавлення алюмінієвих сплавів рухається в напрямку інтелекту та рафінування, а також постійно покращує якість ливарних виробів з алюмінієвих сплавів.
Час публікації: 27 жовтня 2024 р.
