Ένταση ψύξης: ο "κύριος διακόπτης" για την οργανωτική βελτίωση

Η ένταση ψύξης συνήθως αναφέρεται στη συνδυασμένη επίδραση της παροχής, της πίεσης και της θερμοκρασίας του δευτερεύοντος ψυκτικού νερού. Είναι ο πιο αποτελεσματικός μοχλός για τη ρύθμιση της δομής στερεοποίησης.

1. Ποσοτική επίδραση της έντασης ψύξης στη μικροδομή Ερευνητικά δεδομένα δείχνουν ότι εντός ενός ορισμένου εύρους, καθώς αυξάνεται η ένταση ψύξης, αυξάνεται ο ρυθμός κρυστάλλωσης του τήγματος και τα στοιχεία διαλυτών στο τήγμα δεν προλαβαίνουν να διαχυθούν, με αποτέλεσμα αύξηση της υπερψύξης, αύξηση των πυρήνων κρυστάλλων και σχηματισμό λεπτών κόκκων. Ταυτόχρονα, μειώνεται το μέγεθος της μεταβατικής ζώνης, αυξάνεται η πυκνότητα του πλινθώματος, μειώνεται η τάση χαλάρωσης και μειώνεται ο βαθμός περιφερειακού διαχωρισμού. Η μελέτη της ημι-συνεχούς χύτευσης κράματος αλουμινίου 6061 κοντά στη γραμμή υγροποίησης επισημαίνει περαιτέρω ότι η μείωση της πρωτογενούς έντασης ψύξης και η αύξηση της δευτερογενούς έντασης ψύξης είναι και οι δύο ευεργετικές για το σχηματισμό ομοιόμορφων και λεπτών σχεδόν σφαιρικών δομών. Όταν η ταχύτητα χύτευσης φτάσει τα 150 mm/min και αυξηθεί η δευτερογενής ένταση ψύξης, μπορεί να επιτευχθεί μια μικρή, ομοιόμορφη και σχεδόν σφαιρική μικροδομή πλινθώματος 6061 ημι-στερεού.

2. Η οριακή επίδραση της έντασης ψύξης Πρέπει να σημειωθεί ότι η ισχυρότερη ένταση ψύξης δεν είναι απαραίτητα καλύτερη. Από τη μία πλευρά, η υπερβολική δευτερογενής ψύξη μπορεί να δημιουργήσει σημαντική κλίση θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του πυρήνα του πλινθώματος, με αποτέλεσμα: ταχεία στερεοποίηση της επιφάνειας → ανεπτυγμένοι κολωνοειδείς κρύσταλλοι → ακόμη και κρύσταλλοι φτερών. Ξαφνική αύξηση της θερμικής τάσης → αυξάνεται η τάση επιφανειακών ρωγμών και εσωτερικών θερμικών ρωγμών του πλινθώματος. Για ορισμένα κράματα (όπως το 5052), η υπερβολική ψύξη μπορεί να επιδεινώσει την ανισόρροπη κρυστάλλωση και να προωθήσει το σχηματισμό όζων διαχωρισμού. Από την άλλη πλευρά, όταν ο όγκος του ψυκτικού νερού αυξάνεται σε ένα ορισμένο όριο, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας τείνει να κορεστεί. Η συνέχιση της αύξησης της παροχής νερού έχει μικρή επίδραση στη βελτίωση του ρυθμού στερεοποίησης, αλλά αντίθετα προκαλεί σπατάλη υδάτινων πόρων και αναταραχή του πλινθώματος.

3. Παράθυρο διεργασίας για την πίεση ψυκτικού νερού: Βιομηχανικές δοκιμές χρησιμοποιώντας κράμα αλουμινίου 5052 ως παράδειγμα δείχνουν ότι η αύξηση της έντασης της πίεσης ψυκτικού νερού στα 0,20 MPa μπορεί να καταστείλει σημαντικά το σχηματισμό όζων επιφανειακού διαχωρισμού σε πλινθώματα. Αυτά τα δεδομένα παρέχουν μια σημαντική μηχανική αναφορά: υπάρχει ένα σαφές βέλτιστο παράθυρο για την πίεση ψυκτικού νερού, κάτω από το οποίο οι όζοι διαχωρισμού μπορεί να ξεφύγουν από τον έλεγχο, και πάνω από το οποίο μπορεί να προκληθούν μικρορωγμές στην επιφάνεια του πλινθώματος.