Principios básicos de la fundición de lubricación por aire con aceite

El impacto integral del moldeo por lubricación de aire y aceite en la calidad del producto

1. Desde la perspectiva de la transferencia de calor, el análisis del mecanismo de la calidad de la superficie muestra que el moldeo por lubricación de aire y aceite logra un control preciso del enfriamiento primario en el cristalizador. En el moldeo por colada continua tradicional, la masa fundida entra en contacto directo y se solidifica en la pared interior del cristalizador, y el calor se disipa rápidamente a través de la pared del cristalizador. La capa de solidificación inicial es gruesa y crea una brecha de aire entre ella y la pared del cristalizador, lo que resulta en una transferencia de calor inestable, fluctuaciones repetidas de la temperatura superficial, segregación y superficies rugosas. En el moldeo por deslizamiento de aceite y gas, la presencia de una capa de cojín de aire minimiza el enfriamiento primario, y la capa de solidificación inicial es delgada y no entra en contacto con la pared del cristalizador, eliminando los defectos superficiales causados por la fricción mecánica y la transferencia de calor desigual. La estabilidad del suministro de aceite y gas es la clave para garantizar la calidad de la superficie. Un suministro excesivo de aceite puede provocar la combustión del aceite lubricante residual, formando manchas negras o adherencia de humo en la superficie del lingote; un suministro de combustible insuficiente provocará una película de aceite y gas incompleta, causando un contacto local entre la capa de condensación inicial y el anillo de grafito, lo que resultará en engrosamiento por deformación o segregación. Por lo tanto, la tecnología de control preciso del suministro de aceite pulsado garantiza una lubricación uniforme de cada ronda de lingote a lo largo de toda su longitud.

2. Mejora del tejido subcutáneo. El tejido subcutáneo es el "gen" que determina la calidad superficial de los productos extruidos posteriores. El espesor de la capa de segregación en el moldeo por deslizamiento de aceite y gas es solo aproximadamente un tercio del que se encuentra en el moldeo por toper caliente ordinario: el espesor de la capa de segregación en lingotes con un diámetro inferior a 200 mm es inferior a 0,17 mm, en lingotes con un diámetro de 200-300 mm es inferior a 0,27 mm y en lingotes con un diámetro superior a 300 mm es inferior a 0,33 mm. La formación de esta capa de segregación ultradelgada se debe al efecto de aislamiento térmico de la película de aceite y gas, que reduce el gradiente de temperatura en la capa de solidificación inicial y disminuye la fuerza impulsora para la migración de fases eutécticas de bajo punto de fusión a lo largo de las dendritas hacia la superficie. Para las aleaciones de aluminio de la serie 6 (serie Al Mg Si), el adelgazamiento de la capa de segregación significa que la superficie del perfil extruido es menos propensa a diferencias de color y defectos de rayas, y la película anodizada es más uniforme y consistente. Para las aleaciones de aluminio de alta resistencia de la serie 2 (serie Al Cu) y la serie 7 (serie Al Zn Mg Cu), el adelgazamiento de la capa de segregación reduce la tendencia a la concentración de tensiones superficiales, lo que es beneficioso para el tratamiento térmico posterior y el trabajo en frío.

3. La mejora de la calidad metalúrgica interna incluye principalmente aspectos como la estructura de grano, la porosidad, el contenido de inclusiones y la uniformidad de la composición química. El moldeo por deslizamiento de aceite y gas ha demostrado ventajas significativas en estos aspectos. En primer lugar, la optimización del método de enfriamiento, que pasa de centrarse en la disipación de calor de la pared del cristalizador a un enfriamiento directo por agua, acelera la velocidad de solidificación, refina el tamaño de grano y reduce el gradiente de tejido desde el núcleo hasta los bordes. En segundo lugar, el estrechamiento de la cavidad líquida es beneficioso para la contracción uniforme del líquido metálico, reduciendo la probabilidad de defectos de contracción central. Nuevamente, al aplicar estrictamente sellador resistente a altas temperaturas a las áreas de contacto entre el anillo de grafito y el cuerpo del cristalizador y la placa adaptadora, es posible evitar por completo la fuga de gas de la superficie de contacto a la cavidad líquida, eliminando inclusiones de óxido y defectos de porosidad dentro del lingote causados por el arrastre de gas. Para campos con requisitos extremos de calidad interna, como aleaciones de aluminio de grado aeronáutico y aleaciones de aluminio para componentes estructurales de automóviles, el moldeo por deslizamiento de aceite y gas combinado con tecnologías posteriores de tratamiento en horno, como el desgasificado y la purificación por filtración, puede producir barras de aluminio de alta gama con alta densidad interna, bajo contenido de gas y mínimas inclusiones no metálicas.

4. La adaptabilidad de la aleación. La tecnología de moldeo por lubricación de aire y aceite tiene una amplia gama de adaptabilidad a sistemas de aleaciones y se puede aplicar al moldeo de barras redondas de diversas aleaciones de aluminio de 1XXX a 8XXX. Entre ellas, la aplicación de aleaciones de aluminio deformadas de la serie 6 (6063, 6061, 6082, etc.) es la más madura y extensa, ya que las aleaciones de la serie 6 tienen un rango de temperatura de cristalización moderado y buena fluidez, y pueden lograr una excelente calidad superficial e interna en condiciones de moldeo por deslizamiento de aceite y gas. Para las aleaciones de aluminio de aviación de la serie 2 (2024, 2A12, etc.) y la serie 7 (7075, 7050, etc.), debido a su alto contenido de elementos de aleación, amplio rango de temperatura de cristalización y alta tendencia a la fisuración en caliente, los requisitos de control para los parámetros del proceso de moldeo son más estrictos. Sin embargo, la tecnología de moldeo por deslizamiento de aceite y gas también demuestra ventajas. Por ejemplo, la tecnología ARC de Wagstaff se ha optimizado específicamente para barras redondas de aleación de aviación de gran diámetro, superiores a 520 mm. Para las aleaciones de la serie 5 (serie Al Mg), el moldeo por deslizamiento de aceite y gas puede reducir eficazmente la oxidación superficial y la segregación durante el proceso de moldeo de aleaciones de alto contenido de magnesio.

5. En comparación con los niveles avanzados a nivel nacional e internacional, la tecnología de moldeo por deslizamiento de aire AirSlip de Wagstaff representa el nivel más alto en este campo a nivel internacional. Las barras redondas producidas con esta tecnología son conocidas por sus altos estándares de calidad, con características sobresalientes como superficie lisa, capa delgada y estructura de grano uniforme, y se han convertido en sinónimo de los estándares de calidad globales para barras redondas de extrusión de aluminio. Desde la introducción de esta tecnología a principios del siglo XXI, el nivel de los equipos nacionales ha mejorado significativamente a través de la digestión, absorción e innovación independiente continuas. En los últimos años, las empresas nacionales han realizado múltiples innovaciones en la estructura y el sellado de los cristalizadores deslizantes de aceite y gas: diseñando ranuras de sellado en la superficie de contacto entre la placa adaptadora anular y el anillo de sellado de la ruta de gas, optimizando la estructura de la placa adaptadora y evitando la fractura de los anillos de grafito durante la instalación; utilizando sellador resistente a altas temperaturas con espesor uniforme y altura adecuada para el tratamiento de sellado, se elimina por completo la fuga de gas. También se ha desarrollado a nivel nacional una solución técnica para el suministro de aceite y gas dividido con doble anillo de grafito, optimizando aún más el efecto de mezcla de aceite y gas y la vida útil. En la actualidad, se han construido un gran número de máquinas de colada continua hidráulica avanzada en la industria nacional de procesamiento de aluminio, con diferentes conceptos de diseño de sistemas hidráulicos pero cada vez más maduros. Con la creciente demanda de productos de aleaciones especiales en el país, cómo digerir y absorber gradualmente el sistema hidráulico de las máquinas de moldeo importadas y liberarse de la dependencia de las importaciones se ha convertido en un problema importante para mejorar el sistema de equipos de procesamiento de aluminio.