Grundprinzipien der Ölluftschmierung

Der umfassende Einfluss des Öl-Luft-Schmierungs-Gießens auf die Produktqualität

1. Aus der Perspektive der Wärmeübertragung zeigt die Mechanismus-Analyse der Oberflächenqualität, dass das Öl-Luft-Schmierungs-Gießen eine präzise Kontrolle der Primärkühlung im Kokillen ermöglicht. Beim traditionellen DC-Gießen (Stranggießen) kommt die Schmelze direkt mit der Innenwand der Kokille in Kontakt und erstarrt, wobei die Wärme schnell durch die Kokillenwand abgeleitet wird. Die anfängliche Erstarrungsschale ist dick und bildet einen Luftspalt zwischen ihr und der Kokillenwand, was zu instabilem Wärmeübergang, wiederholten Schwankungen der Oberflächentemperatur, Entmischung und rauen Oberflächen führt. Beim Öl- und Gasschmierungs-Gießen minimiert die Anwesenheit einer Luftpolsterschicht die Primärkühlung, und die anfängliche Erstarrungsschale ist dünn und hat keinen Kontakt mit der Kokillenwand, wodurch Oberflächenfehler, die durch mechanische Reibung und ungleichmäßigen Wärmeübergang verursacht werden, eliminiert werden. Die Stabilität der Öl- und Gaszufuhr ist der Schlüssel zur Gewährleistung der Oberflächenqualität. Eine übermäßige Ölversorgung kann zur Verbrennung von Restschmieröl führen, wodurch schwarze Flecken oder Rauch an der Oberfläche des Barrens entstehen; Eine unzureichende Kraftstoffzufuhr führt zu einem unvollständigen Öl- und Gasfilm, was zu lokalem Kontakt zwischen der anfänglichen Kondensationsschale und dem Graphitring führt, was zu Verzug oder Verdickung der Entmischungsschicht führt. Daher gewährleistet die präzise Pulsölzufuhr-Steuerungstechnologie eine gleichmäßige Schmierung jeder Runde des Barrens über seine gesamte Länge.

2. Verbesserung des subkutanen Gewebes. Das subkutane Gewebe ist das „Gen“, das die Oberflächenqualität nachfolgender extrudierter Produkte bestimmt. Die Dicke der Entmischungsschicht beim Öl- und Gasschmierungs-Gießen beträgt nur etwa ein Drittel der des gewöhnlichen Hot-Top-Gießens – die Dicke der Entmischungsschicht bei Barren mit einem Durchmesser von weniger als 200 mm beträgt weniger als 0,17 mm, bei Barren mit einem Durchmesser von 200–300 mm weniger als 0,27 mm und bei Barren mit einem Durchmesser von über 300 mm weniger als 0,33 mm. Die Bildung dieser ultradünnen Entmischungsschicht ist auf den thermischen Isolations-Effekt des Öl- und Gasfilms zurückzuführen, der den Temperaturgradienten in der anfänglichen Erstarrungsschale reduziert und die treibende Kraft für die Migration von niedrigschmelzenden eutektischen Phasen entlang der Dendriten zur Oberfläche verringert. Für Aluminiumlegierungen der 6er-Serie (Al-Mg-Si-Serie) bedeutet die Verdünnung der Entmischungsschicht, dass die Oberfläche des extrudierten Profils weniger anfällig für Farbunterschiede und Streifenfehler ist und die anodisierte Schicht gleichmäßiger und konsistenter ist. Für hochfeste Aluminiumlegierungen der 2er-Serie (Al-Cu-Serie) und 7er-Serie (Al-Zn-Mg-Cu-Serie) reduziert die Verdünnung der Entmischungsschicht die Tendenz zur Oberflächenspannungskonzentration, was für die nachfolgende Wärmebehandlung und Kaltumformung vorteilhaft ist.

3. Die Verbesserung der inneren metallurgischen Qualität umfasst hauptsächlich Aspekte wie Kornstruktur, Porosität, Einschlüsse und Gleichmäßigkeit der chemischen Zusammensetzung. Das Öl-Gas-Schmierungs-Gießen hat in diesen Aspekten erhebliche Vorteile gezeigt. Erstens beschleunigt die Optimierung der Kühlmethode – die Verlagerung des Schwerpunkts von der Wärmeableitung durch die Kokillenwand zur direkten Wasserkühlung – die Erstarrungsgeschwindigkeit, verfeinert die Korngröße und reduziert den Gewebe-Gradienten vom Kern zu den Rändern. Zweitens ist die Verflachung des Flüssigkeitshohlraums vorteilhaft für die gleichmäßige Schrumpfung der Metallflüssigkeit und reduziert die Wahrscheinlichkeit von zentralen Schrumpfdefekten. Durch die strenge Anwendung von hochtemperaturbeständigem Dichtmittel auf die Kontaktflächen zwischen dem Graphitring und dem Kokillenkörper und der Adapterplatte kann vollständig verhindert werden, dass Gas von der Kontaktfläche in den Flüssigkeitshohlraum entweicht, wodurch Oxid-Einschlüsse und Porositätsdefekte im Barren, die durch Gasmitnahme verursacht werden, eliminiert werden. Für Bereiche mit extremen Anforderungen an die innere Qualität, wie z. B. Aluminiumlegierungen in Flugzeugqualität und Aluminiumlegierungen für Automobilstrukturkomponenten, kann das Öl- und Gasschmierungs-Gießen in Kombination mit nachfolgenden Ofenbehandlungstechnologien wie Entgasung, Raffination und Filterreinigung hochwertige Aluminiumstäbe mit hoher innerer Dichte, geringem Gasgehalt und minimalen nichtmetallischen Einschlüssen herstellen.

4. Die Legierungsanpassungsfähigkeit der Öl-Luft-Schmierungs-Gießtechnologie weist eine breite Anpassungsfähigkeit an Legierungssysteme auf und kann für das Rundstabgießen verschiedener Aluminiumlegierungen von 1XXX bis 8XXX angewendet werden. Unter ihnen ist die Anwendung von deformierten Aluminiumlegierungen der 6er-Serie (6063, 6061, 6082 usw.) am ausgereiftesten und am weitesten verbreitet, da 6er-Legierungen einen moderaten Kristallisationstemperaturbereich und eine gute Fließfähigkeit aufweisen und unter Öl- und Gasschmierungs-Gießbedingungen eine ausgezeichnete Oberflächen- und Innenqualität erzielen können. Für Flugzeugaluminiumlegierungen der 2er-Serie (2024, 2A12 usw.) und 7er-Serie (7075, 7050 usw.) sind aufgrund ihres hohen Legierungselementgehalts, ihres breiten Kristallisationstemperaturbereichs und ihrer hohen Neigung zu Heißrissen die Kontrollanforderungen für Gießprozessparameter strenger. Die Öl- und Gasschmierungs-Gießtechnologie zeigt jedoch auch Vorteile. Zum Beispiel wurde die ARC-Technologie von Wagstaff speziell für großformatige Flugzeuglegierungsrundstäbe mit Durchmessern von über 520 mm optimiert. Für Legierungen der 5er-Serie (Al-Mg-Serie) kann das Öl- und Gasschmierungs-Gießen die Oberflächenoxidation und Entmischung während des Gießprozesses von hochmagnesiumhaltigen Legierungen wirksam reduzieren.

5. Im Vergleich zu fortschrittlichen Niveaus im In- und Ausland repräsentiert die AirSlip-Gießtechnologie von Wagstaff das höchste Niveau in diesem Bereich international. Die mit dieser Technologie hergestellten Rundstäbe zeichnen sich durch hohe Qualitätsstandards aus, mit herausragenden Merkmalen wie glatter Oberfläche, dünner Schale und gleichmäßiger Kornstruktur, und sind zum Synonym für die globalen Qualitätsstandards für extrudierte Aluminiumrundstäbe geworden. Seit der Einführung dieser Technologie im frühen 21. Jahrhundert hat sich das Niveau der heimischen Ausrüstung durch kontinuierliches Verdauen, Aufnehmen und unabhängige Innovation erheblich verbessert. In den letzten Jahren haben heimische Unternehmen mehrere Innovationen an der Struktur und Abdichtung von Öl- und Gas-Gleitkokillen vorgenommen: durch die Gestaltung von Dichtungsnuten auf der Kontaktfläche zwischen der Ringadapterplatte und dem Gasweg-Dichtring, die Optimierung der Adapterplattenstruktur und die Vermeidung des Bruchs von Graphitringen während der Installation; Durch die Verwendung von hochtemperaturbeständigem Dichtmittel mit gleichmäßiger Dicke und angemessener Höhe für die Dichtungsbehandlung wird das Entweichen von Gas vollständig verhindert. Eine technische Lösung für die geteilte Öl- und Gaszufuhr mit zwei Graphitringen wurde ebenfalls im Inland entwickelt, wodurch der Öl- und Gas-Mischeffekt und die Lebensdauer weiter optimiert werden. Derzeit wurden in der heimischen Aluminiumverarbeitungsindustrie eine große Anzahl fortschrittlicher hydraulischer halbkontinuierlicher Gießmaschinen gebaut, mit unterschiedlichen hydraulischen Systemdesignkonzepten, aber zunehmend ausgereift. Mit der steigenden Nachfrage nach Speziallegierungsprodukten im Land ist die Frage, wie das hydraulische System importierter Gießmaschinen schrittweise verdaut und absorbiert und die Importabhängigkeit beseitigt werden kann, zu einem wichtigen Thema bei der Verbesserung des Aluminiumverarbeitungsanlagensystems geworden.