L'influence de la température de fusion n'existe pas isolément, mais agit de concert avec le temps d'isolation pour déterminer la qualité finale du bain de fusion. Le simple contrôle de la température maximale tout en ignorant le temps de résidence à haute température ne permet pas d'obtenir une qualité de bain de fusion stable.
L'effet double de la durée d'isolation sur la qualité du bain de fusion
La fonction principale de l'isolation dans le processus de fusion est d'assurer une température uniforme du bain de fusion, une diffusion suffisante des éléments d'alliage et un temps suffisant pour que les inclusions et les bulles flottent et se séparent. L'extension appropriée du temps d'isolation dans une plage de température et de durée raisonnable est bénéfique pour améliorer l'uniformité des composants et la propreté du bain de fusion.
Mais plus l'isolation est longue, mieux c'est. Lorsque le temps d'isolation dépasse la valeur critique, la qualité du bain de fusion continuera de se détériorer : d'une part, une isolation prolongée permettra à la réaction d'oxydation de se poursuivre, entraînant l'accumulation d'inclusions d'oxydation et une augmentation de la perte d'aluminium ; D'autre part, si le bain de fusion entre en contact avec le gaz du four pendant une longue période, la teneur en hydrogène continuera d'augmenter, surtout dans les environnements humides. Après 2 heures d'isolation, la teneur en hydrogène peut augmenter de plus de 30 % par rapport à la fin de l'isolation. De plus, une isolation prolongée à haute température peut entraîner une combustion continue et une volatilisation des éléments d'alliage, entraînant des déviations de composition.
Pour la plupart des alliages d'aluminium, le temps d'isolation statique optimal après affinage est de 15 à 30 minutes. S'il est inférieur à 10 minutes, les scories et les bulles ne flotteront pas suffisamment, et s'il dépasse 40 minutes, la qualité du bain de fusion commencera à décliner, entraînant le phénomène anormal de "plus de défauts après une longue période de repos".
2. Le principe de correspondance coordonnée entre la température et la durée d'isolation
Le principe fondamental du contrôle coordonné de la température et de la durée d'isolation est un séjour court à haute température et une longue isolation à basse température. Grâce à la correspondance raisonnable des deux, l'impact négatif des hautes températures est minimisé tout en assurant une composition uniforme et une production fluide.
Premièrement, contrôlez strictement le temps de résidence pendant la phase de haute température. Afin d'améliorer l'efficacité pendant la phase de fusion, la température peut être réglée près de la limite supérieure de la plage. Cependant, une fois que le matériau du four est complètement fondu et que l'ajustement de la composition est terminé, il doit être immédiatement refroidi à la température d'affinage pour réduire le temps de résidence total du bain de fusion dans la zone de haute température. Il est strictement interdit d'attendre longtemps à haute température une fois la fusion terminée, ce qui est la raison principale de la perte d'aluminium élevée et de la teneur excessive en hydrogène dans de nombreux ateliers.
Deuxièmement, l'isolation peut être prolongée de manière appropriée dans la plage de température moyenne et basse. Lorsque la température du bain de fusion est contrôlée à la limite inférieure de la plage de processus et que les taux d'oxydation et d'absorption d'hydrogène sont faibles, le temps statique après agitation peut être prolongé de manière appropriée pour permettre aux scories et aux bulles de remonter complètement, ce qui est en fait bénéfique pour améliorer la qualité du bain de fusion. Par exemple, lorsqu'un alliage de la série 5 est laissé au repos à 710 °C pendant 30 minutes, sa propreté de bain de fusion est bien supérieure à celle lorsqu'il est laissé au repos à 740 °C pendant 10 minutes.
Troisièmement, contrôlez le temps total d'exposition à la chaleur. L'effet cumulatif de "température x temps", c'est-à-dire l'exposition totale à la chaleur, a un impact sur la qualité du bain de fusion. Si le choc thermique à haute température à court terme se refroidit rapidement, son dommage peut être moindre que celui d'une isolation à température moyenne prolongée. Par conséquent, la planification de la production doit minimiser le temps d'attente du bain de fusion dans le four autant que possible, atteindre l'objectif de "affinage et coulée dès qu'il est fondu", et raccourcir la durée totale de l'ensemble du processus.
3. Contrôle de température segmenté tout au long du processus de fusion
Pour réaliser un contrôle précis coordonné de la température et du temps, l'ensemble du processus de fusion doit être divisé en différentes étapes et un contrôle différencié de la température et de la durée doit être mis en œuvre.
3.1 Période de fusion
Une fois le chargement terminé, la température commence à augmenter, dans le but de faire fondre rapidement le matériau du four et de raccourcir le temps d'oxydation à haute température des métaux solides. La température est contrôlée à la limite supérieure de la plage de température de fusion, et la première agitation est effectuée lorsque le matériau du four est fondu à 70 % ~ 80 %, brisant la zone de haute température locale et évitant la surchauffe du bain de fusion au fond du four. Le temps de fusion total est contrôlé en fonction de la capacité du four. Un four de fusion de 10 tonnes est généralement contrôlé dans les 2-3 heures pour éviter un chauffage prolongé.
3.2 Période d'ajustement de la composition
Une fois la charge du four complètement fondue, refroidissez-la immédiatement à la température d'ajustement de la composition (généralement 10-20 °C inférieure à la température de fusion), prélevez des échantillons pour analyse spectrale et ajoutez des éléments d'alliage en fonction des résultats. Agitez uniformément lors de l'ajout, puis maintenez au chaud pendant 5-10 minutes jusqu'à ce que les ingrédients soient uniformes, et prélevez un autre échantillon pour confirmation. Les hautes températures sont strictement interdites pendant cette étape pour éviter une combustion importante des éléments d'alliage nouvellement ajoutés.
3.3 Période d'affinage
Ajustez à la température d'affinage de l'alliage correspondant, avec des fluctuations de température contrôlées dans ± 10 °C, et affinez strictement selon la durée requise du processus. Commencez immédiatement le refroidissement après l'affinage, en réduisant la température du bain de fusion à la plage de température de coulée sans maintien à haute température.
3.4 Période de coulée statique
Maintenez à température ambiante pendant 15-30 minutes, pendant lesquels l'agitation fréquente et le découvert sont strictement interdits pour réduire le contact entre le bain de fusion et l'air. Après décantation, transférez à la coulée dès que possible pour éviter la dégradation de la qualité causée par une attente d'isolation prolongée.
De plus, il est nécessaire de calibrer régulièrement le thermocouple du four et de détecter la température réelle du bain de fusion pour éviter le problème caché de "température d'affichage normale mais surchauffe réelle du bain de fusion" causée par un écart de thermocouple. Dans le même temps, assurez un chauffage uniforme du corps du four et évitez que les températures des zones locales ne dépassent de loin la température moyenne, entraînant une surchauffe cachée.