Основные принципы литья с масляно-воздушной смазкой

Комплексное влияние литья с масляно-воздушной смазкой на качество продукции

1. С точки зрения теплопередачи, анализ механизма формирования качества поверхности показывает, что литье с масляно-воздушной смазкой обеспечивает точный контроль первичного охлаждения в кристаллизаторе. При традиционном литье DC расплав напрямую контактирует и затвердевает на внутренней стенке кристаллизатора, и тепло быстро отводится через стенку кристаллизатора. Первичная затвердевшая оболочка толстая и создает воздушный зазор между ней и стенкой кристаллизатора, что приводит к нестабильному теплопереносу, повторяющимся колебаниям температуры поверхности, сегрегации и шероховатости поверхности. При литье с масляно-газовым скольжением наличие воздушной подушки минимизирует первичное охлаждение, а первичная затвердевшая оболочка тонкая и не контактирует со стенкой кристаллизатора, устраняя поверхностные дефекты, вызванные механическим трением и неравномерным теплопереносом. Стабильность подачи масла и газа является ключом к обеспечению качества поверхности. Чрезмерная подача масла может вызвать сгорание остаточного смазочного масла, образуя черные пятна или прилипание дыма к поверхности слитка; Недостаточная подача топлива приведет к неполной масляно-газовой пленке, вызывая локальный контакт между первичной затвердевшей оболочкой и графитовым кольцом, что приведет к деформации или утолщению сегрегации. Поэтому технология точного управления импульсной подачей масла обеспечивает равномерную смазку каждого круга слитка по всей его длине.

2. Улучшение подкожной ткани. Подкожная ткань является «геном», определяющим качество поверхности последующих экструдированных изделий. Толщина слоя сегрегации при литье с масляно-газовым скольжением составляет всего около одной трети от толщины слоя сегрегации при обычном литье с горячим верхом - толщина слоя сегрегации в слитках диаметром менее 200 мм составляет менее 0,17 мм, в слитках диаметром 200-300 мм - менее 0,27 мм, а в слитках диаметром более 300 мм - менее 0,33 мм. Образование этого ультратонкого слоя сегрегации обусловлено теплоизоляционным эффектом масляно-газовой пленки, который снижает градиент температуры в первичной затвердевшей оболочке и уменьшает движущую силу для миграции низкоплавких эвтектических фаз вдоль дендритов к поверхности. Для алюминиевых сплавов 6-й серии (серия Al Mg Si) истончение слоя сегрегации означает, что поверхность экструдированного профиля менее подвержена цветовым различиям и полосчатым дефектам, а анодированная пленка более однородна и последовательна. Для высокопрочных алюминиевых сплавов 2-й серии (серия Al Cu) и 7-й серии (серия Al Zn Mg Cu) истончение слоя сегрегации снижает тенденцию к концентрации поверхностных напряжений, что благоприятно для последующей термообработки и холодной обработки.

3. Улучшение внутреннего металлургического качества в основном включает такие аспекты, как зернистая структура, пористость, содержание включений и однородность химического состава. Литье с масляно-газовым скольжением продемонстрировало значительные преимущества в этих аспектах. Во-первых, оптимизация метода охлаждения - переход от акцента на отвод тепла от стенки кристаллизатора к прямому водяному охлаждению - ускоряет скорость затвердевания, измельчает размер зерна и уменьшает градиент структуры от ядра к краям. Во-вторых, уменьшение глубины жидкой полости способствует равномерной усадке жидкого металла, снижая вероятность дефектов центральной усадки. Опять же, путем строгого применения высокотемпературного герметика к контактным областям между графитовым кольцом и корпусом кристаллизатора и адаптерной пластиной, можно полностью предотвратить выход газа с контактной поверхности в жидкую полость, устраняя оксидные включения и дефекты пористости внутри слитка, вызванные захватом газа. Для областей с экстремальными требованиями к внутреннему качеству, таких как алюминиевые сплавы авиационного класса и алюминиевые сплавы для автомобильных конструкционных компонентов, литье с масляно-газовым скольжением в сочетании с последующими технологиями обработки в печи, такими как дегазация, рафинирование и фильтрационная очистка, может производить высококачественные алюминиевые прутки с высокой внутренней плотностью, низким содержанием газа и минимальным количеством неметаллических включений.

4. Адаптивность сплавов. Технология литья с масляно-воздушной смазкой обладает широкой адаптивностью к сплавам и может применяться для литья круглых прутков из различных алюминиевых сплавов от 1XXX до 8XXX. Среди них наиболее зрелым и широко распространенным является применение деформируемых алюминиевых сплавов 6-й серии (6063, 6061, 6082 и т. д.), поскольку сплавы 6-й серии имеют умеренный диапазон температур кристаллизации и хорошую текучесть, и могут достигать превосходного поверхностного и внутреннего качества в условиях литья с масляно-газовым скольжением. Для авиационных алюминиевых сплавов 2-й серии (2024, 2A12 и т. д.) и 7-й серии (7075, 7050 и т. д.) из-за высокого содержания легирующих элементов, широкого диапазона температур кристаллизации и высокой тенденции к горячему растрескиванию требования к контролю параметров литейного процесса более строгие. Однако технология литья с масляно-газовым скольжением также демонстрирует преимущества. Например, технология ARC компании Wagstaff была специально оптимизирована для крупногабаритных круглых прутков из авиационных сплавов диаметром более 520 мм. Для сплавов 5-й серии (серия Al Mg) литье с масляно-газовым скольжением может эффективно снизить поверхностное окисление и сегрегацию в процессе литья высокомагниевых сплавов.

5. По сравнению с передовыми уровнями в стране и за рубежом, технология литья AirSlip компании Wagstaff представляет собой самый высокий уровень в этой области на международном уровне. Круглые прутки, производимые по этой технологии, известны своими высокими стандартами качества, выдающимися характеристиками, такими как гладкая поверхность, тонкая оболочка и однородная зернистая структура, и стали синонимом мировых стандартов качества для экструдированных алюминиевых круглых прутков. С момента внедрения этой технологии в начале 21 века уровень отечественного оборудования значительно улучшился благодаря постоянному освоению, поглощению и независимым инновациям. В последние годы отечественные предприятия внесли множество инноваций в структуру и герметизацию масляно-газовых скользящих кристаллизаторов: путем проектирования уплотнительных канавок на контактной поверхности между кольцевой адаптерной пластиной и уплотнительным кольцом газового тракта, оптимизации конструкции адаптерной пластины и предотвращения поломки графитовых колец при установке; Путем использования высокотемпературного герметика с равномерной толщиной и соответствующей высотой для герметизации, полностью исключается утечка газа. Также была разработана отечественная техническая схема двойного графитового кольца с раздельной подачей масла и газа, что еще больше оптимизирует эффект смешивания масла и газа и срок службы. В настоящее время в отечественной алюминиевой промышленности построено большое количество передовых гидравлических полунепрерывных литейных машин с различными концепциями проектирования гидравлических систем, но все более зрелыми. С растущим спросом на специальные сплавы в стране, как постепенно осваивать и поглощать гидравлическую систему импортных литейных машин и избавиться от зависимости от импорта стало важным вопросом в совершенствовании системы оборудования для обработки алюминия.