Schlüsseltechnische Steuerung des Öl-Luft-Schmierungs-Gießprozesses

1. Steuerung der Gießtemperatur
Die Gießtemperatur ist der wichtigste Parameter, der die Qualität von Barren und die Sicherheit des Gießprozesses beeinflusst. Die Gießtemperatur von runden Aluminiumlegierungsbarren liegt normalerweise zwischen 680 °C und 760 °C. Der spezifische Wert muss je nach Faktoren wie Legierungstyp, Barrenspezifikationen und Gießgeschwindigkeit angepasst werden. Eine Erhöhung der Gießtemperatur kann die Fließfähigkeit von flüssigem Aluminium verbessern und Defekte wie unvollständiges Gießen und Kaltverschweißungen reduzieren. Übermäßig hohe Temperaturen können jedoch die Löslichkeit von Gasen und Oxidationsreaktionen erhöhen, was zu Defekten wie Poren und Schlackeneinschlüssen führt, während gleichzeitig der Erstarrungsschwund verschlimmert und das Risiko von Rissen und Verformungen erhöht wird. Unter den Bedingungen des Öl- und Gasschleiergießens ist die Temperaturverteilung der Schmelze im Flüssigkeitsraum aufgrund des Dämmeffekts des Luftkissens gleichmäßiger, was bei relativ niedrigen Gießtemperaturen eine gute Fließfähigkeit und Füllfähigkeit ermöglicht.

2. Steuerung der Gießgeschwindigkeit
Die Gießgeschwindigkeit ist der empfindlichste Prozessparameter, der die Qualität beim Öl- und Gasschleiergießen beeinflusst. Wie bereits erwähnt, hat die Gießgeschwindigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Erstarrungsstruktur des Barrens – mit zunehmender Gießgeschwindigkeit nimmt der Anteil der schwimmenden Körner in der Mitte des Barrens zu, was zu einer Kornverfeinerung führt; Eine übermäßige Geschwindigkeit kann jedoch zur Vertiefung von Flüssigkeitshohlräumen, erhöhter Entmischung und sogar zur Bildung von zentralen Rissen führen [90]. Öl- und Gasschleiergießen ermöglicht aufgrund des Luftkisseneffekts höhere Geschwindigkeiten als herkömmliches DC-Gießen, erfordert jedoch im Wesentlichen eine Optimierung und Abstimmung auf der Grundlage umfassender Faktoren wie Legierungsgrad, Barrendurchmesser, Kühlbedingungen usw., um die beste Balance zwischen Oberflächenqualität, interner Struktur und Produktionseffizienz zu erreichen.

3. Optimierung der Kühlwasserparameter
Die Kühlwasserdurchflussrate, Wassertemperatur, Wasserdruck und Wasserqualität beeinflussen direkt die Erstarrungsgeschwindigkeit und die Temperaturfeldverteilung des Barrens. Die Steuergenauigkeit der Kühlwasserdurchflussrate moderner Gießmaschinen kann ± 2 % erreichen, mit einem einstellbaren Bereich von 200-10000 L/min. Die Temperatur des Kühlwassers wird normalerweise zwischen 20 °C und 35 °C geregelt. Beim Öl- und Gasschleiergießen ist die präzise Steuerung der Kühlwasserparameter kritischer als beim herkömmlichen Gießen, da die primäre Kühlung minimiert und die sekundäre Kühlung dominiert. Übermäßige Wasserkühlung kann übermäßige thermische Spannungen auf der Oberfläche des Barrens verursachen, was zu Rissen führt; Unzureichende Wasserkühlung kann dazu führen, dass die Erstarrungsschale zu dünn ist, was leicht zu Aluminiumleckagen führen kann. Die DualJet-Kühltechnologie von Wagstaff erreicht eine gleichmäßige und effiziente Sekundärkühung durch Optimierung des Kühlwasser-Sprühwinkels und der Anordnung.

4. Genaue Steuerung der Öl- und Gaszufuhrparameter
Die Öl- und Gaszufuhr ist ein einzigartiges Steuerelement, das das Öl- und Gasschleiergießen von herkömmlichen Verfahren unterscheidet. Das Ölversorgungssystem muss die Pulsfrequenz und den Tastgrad entsprechend den Spezifikationen des Barrens und dem Legierungsgrad einstellen und einen angemessenen und stabilen Fluss von pulsierendem Schmieröl für jeden Kristallisiator bereitstellen. Übermäßiger Ölverbrauch kann während der Ölverbrennung zu Rauch und Oberflächenverschmutzung führen; Wenn das Ölvolumen zu niedrig ist, ist der Öl- und Gasfilm unvollständig, was zu Oberflächenfehlern führt. Druckluft muss einen trockenen und stabilen Druck und eine stabile Durchflussrate aufrechterhalten. Die im Gas enthaltene Feuchtigkeit zersetzt sich bei hohen Temperaturen und erzeugt Wasserstoffgas, was direkt zu Porenfehlern im Barren führt.
Die Steuerung des Öl- und Gasverhältnisses ist die technische Schwierigkeit. Öl und Gas müssen vor dem Eintritt in die poröse Struktur des Graphitrings separat genau gemessen werden. Nach der Erzielung einer gleichmäßigen Mischung in den Mikroporen des Graphitrings bildet sich eine stabile Gas-Öl-Zweiphasenfilm-Schicht auf der Innenfläche des Kristallisiators. Die Stabilität dieses Prozesses bestimmt direkt die Gleichmäßigkeit und Qualitätskonsistenz der gesamten Barrenlänge.

5. Automatisierung und intelligente Steuerung
Moderne High-End-Gießmaschinen haben eine vollautomatische Prozesssteuerung erreicht. Die Echtzeit-Regelung der Gießgeschwindigkeit, der Kühlwasserdurchflussrate, der Wassertemperatur sowie der Öl- und Gaszufuhrparameter erfolgt über eine SPS. Alle Schlüsselparameter können mit Prozessformeln eingestellt und automatisch ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Kurve der langsamen Gradientengeschwindigkeit im Anfangsstadium des Gießens voreingestellt werden, und die Geschwindigkeit oder die Ölversorgungsparameter können automatisch angepasst werden, wenn während des Gießprozesses Flüssigkeitsstandsschwankungen erkannt werden. Nach der Einführung der Regelung kann die Schwankung der Gießgeschwindigkeit von ± 20 % bei offener Regelung auf unter ± 0,2 % reduziert werden, und die Oberflächenqualität und Ausbeute werden erheblich verbessert.