Kühlintensität: der "Hauptschalter" für organisatorische Verfeinerung

Die Kühlintensität bezieht sich normalerweise auf die kombinierte Wirkung von Durchflussrate, Druck und Wassertemperatur des sekundären Kühlwassers. Sie ist der wirksamste Hebel zur Regulierung der Erstarrungsstruktur.

1. Quantitativer Effekt der Kühlintensität auf die Mikrostruktur Forschungsdaten zeigen, dass innerhalb eines bestimmten Bereichs mit zunehmender Kühlintensität die Kristallisationsrate der Schmelze zunimmt und die gelösten Elemente in der Schmelze keine Zeit zur Diffusion haben, was zu einer Zunahme der Unterkühlung, einer Zunahme der Kristallkeime und der Bildung feiner Körner führt. Gleichzeitig verringert sich die Größe der Übergangszone, die Dichte des Barrens nimmt zu, die Neigung zur Lockerheit nimmt ab und der Grad der regionalen Entmischung nimmt ab. Die Untersuchung der halbkontinuierlichen Gusslegierung 6061 Aluminium nahe der Liquiduslinie weist weiter darauf hin, dass eine Verringerung der primären Kühlintensität und eine Erhöhung der sekundären Kühlintensität sowohl für die Bildung gleichmäßiger und feiner, nahezu kugelförmiger Strukturen vorteilhaft sind; Wenn die Gießgeschwindigkeit 150 mm/min erreicht und die sekundäre Kühlintensität erhöht wird, kann eine feine, gleichmäßige und nahezu kugelförmige Mikrostruktur eines halbfesten Barrens aus 6061 Aluminiumlegierung erhalten werden.

2. Der Grenzeffekt der Kühlintensität Es ist zu beachten, dass eine stärkere Kühlintensität nicht unbedingt besser ist. Einerseits kann eine übermäßige Sekundärkühlung einen signifikanten Temperaturgradienten zwischen Oberfläche und Kern des Barrens erzeugen, was zu Folgendem führt: schnelle Erstarrung der Oberfläche → entwickelte Säulenkristalle → und sogar Federkristalle; plötzlicher Anstieg der thermischen Spannung → Oberflächenrisse und Tendenz zu inneren thermischen Rissen des Barrens nehmen zu; Bei bestimmten Legierungen (wie 5052) kann übermäßige Kühlung eine unausgeglichene Kristallisation verschärfen und die Bildung von Entmischungsknoten fördern; Andererseits tendiert der Wärmeübergangskoeffizient zur Sättigung, wenn das Kühlwasservolumen einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Eine weitere Erhöhung der Wasserdurchflussrate hat wenig Einfluss auf die Verbesserung der Erstarrungsgeschwindigkeit, verursacht aber stattdessen Wasserverschwendung und Barrenturbulenzen.

3. Prozessfenster für Kühlwasserdruck: Industrielle Tests mit der Aluminiumlegierung 5052 als Beispiel zeigen, dass eine Erhöhung der Kühlwasserdruckintensität auf 0,20 MPa die Bildung von Oberflächenentmischungsknoten auf Barren signifikant unterdrücken kann. Diese Daten liefern eine wichtige technische Referenz: Es gibt ein klares optimales Fenster für den Kühlwasserdruck, unterhalb dessen Entmischungstumore außer Kontrolle geraten können und oberhalb dessen Mikrorisse auf der Oberfläche des Barrens induziert werden können.