La influencia de la temperatura de fusión no existe de forma aislada, sino que actúa junto con el tiempo de aislamiento para determinar la calidad final del fundido. Controlar simplemente la temperatura máxima ignorando el tiempo de residencia a alta temperatura no puede lograr una calidad de fundido estable.
El doble efecto de la duración del aislamiento en la calidad del fundido
La función principal del aislamiento en el proceso de fusión es garantizar la temperatura uniforme del fundido, la difusión suficiente de los elementos de aleación y el tiempo suficiente para que las inclusiones y las burbujas floten y se separen. Extender el tiempo de aislamiento de forma adecuada dentro de un rango razonable de temperatura y duración es beneficioso para mejorar la uniformidad de los componentes y la limpieza del fundido.
Pero cuanto más tiempo de aislamiento, mejor. Cuando el tiempo de aislamiento excede el valor crítico, la calidad del fundido continuará deteriorándose: por un lado, el aislamiento prolongado permitirá que la reacción de oxidación continúe, causando la acumulación de inclusiones de oxidación y aumentando la pérdida de aluminio; Por otro lado, si el fundido entra en contacto con el gas del horno durante mucho tiempo, el contenido de hidrógeno aumentará continuamente, especialmente en ambientes húmedos. Después de 2 horas de aislamiento, el contenido de hidrógeno puede aumentar en más del 30% en comparación con el final del aislamiento. Además, el aislamiento prolongado a alta temperatura puede provocar la combustión continua y la volatilización de los elementos de aleación, lo que resulta en desviaciones de composición.
Para la mayoría de las aleaciones de aluminio, el tiempo óptimo de aislamiento estático después del refinado es de 15 a 30 minutos. Si es inferior a 10 minutos, la escoria y las burbujas no flotarán lo suficiente, y si supera los 40 minutos, la calidad del fundido comenzará a disminuir, lo que provocará el fenómeno anormal de "más defectos después de estar parado por más tiempo".
2. El principio de coincidencia coordinada entre temperatura y duración del aislamiento
El principio fundamental del control coordinado de la temperatura y la duración del aislamiento es una estancia corta a alta temperatura y un aislamiento prolongado a baja temperatura. Mediante la coincidencia razonable de ambos, se minimiza el impacto negativo de la alta temperatura al tiempo que se garantiza una composición uniforme y una producción fluida.
En primer lugar, controle estrictamente el tiempo de residencia durante la etapa de alta temperatura. Para mejorar la eficiencia durante la etapa de fusión, la temperatura se puede establecer cerca del límite superior del rango. Sin embargo, una vez que el material del horno se ha fundido por completo y se ha completado el ajuste de la composición, debe enfriarse inmediatamente a la temperatura de refinado para reducir el tiempo total de residencia del fundido en la zona de alta temperatura. Está estrictamente prohibido esperar a altas temperaturas durante mucho tiempo después de completar la fusión, que es la razón principal de la alta pérdida de aluminio y el contenido excesivo de hidrógeno en muchos talleres.
En segundo lugar, el aislamiento se puede extender apropiadamente en el rango de temperatura media y baja. Cuando la temperatura del fundido se controla en el límite inferior del rango de proceso y las tasas de oxidación y absorción de hidrógeno son bajas, el tiempo estático después de la agitación se puede extender apropiadamente para permitir que la escoria y las burbujas floten completamente, lo que en realidad es beneficioso para mejorar la calidad del fundido. Por ejemplo, cuando una aleación de la serie 5 se deja reposar a 710 °C durante 30 minutos, su limpieza del fundido es mucho mayor que cuando se deja reposar a 740 °C durante 10 minutos.
En tercer lugar, controle el tiempo total de exposición al calor. El efecto acumulativo de "temperatura x tiempo", es decir, la exposición total al calor, tiene un impacto en la calidad del fundido. Si el choque de alta temperatura a corto plazo se enfría rápidamente, su daño puede ser menor que el del aislamiento a temperatura media a largo plazo. Por lo tanto, la planificación de la producción debe minimizar el tiempo de espera del fundido en el horno tanto como sea posible, lograr el objetivo de "refinar y colar tan pronto como se funda" y acortar la duración total de todo el proceso.
3. Control de temperatura segmentado durante todo el proceso de fusión
Para lograr un control coordinado preciso de la temperatura y el tiempo, el proceso de fundición completo debe dividirse en diferentes etapas y se debe implementar un control diferenciado de temperatura y duración.
3.1 Período de fusión
Una vez completada la carga, la temperatura comienza a aumentar, con el objetivo de fundir rápidamente el material del horno y acortar el tiempo de oxidación a alta temperatura de los metales sólidos. La temperatura se controla en el límite superior del rango de temperatura de fusión, y se realiza la primera agitación cuando el material del horno se funde en un 70% ~ 80%, rompiendo la zona de alta temperatura local y evitando el sobrecalentamiento del fundido en el fondo del horno. El tiempo total de fusión se controla según la capacidad del horno. Un horno de fusión de 10 toneladas generalmente se controla dentro de 2-3 horas para evitar un calentamiento prolongado.
3.2 Período de ajuste de composición
Una vez que la carga del horno se ha fundido por completo, enfríela inmediatamente a la temperatura de ajuste de composición (generalmente 10-20 °C por debajo de la temperatura de fusión), tome muestras para análisis espectral y agregue elementos de aleación según los resultados. Revuelva uniformemente al agregar, luego mantenga caliente durante 5-10 minutos hasta que los ingredientes estén uniformes, y tome otra muestra para confirmación. Está estrictamente prohibido el uso de altas temperaturas durante esta etapa para evitar la quema significativa de los elementos de aleación recién agregados.
3.3 Período de refinado
Ajuste a la temperatura de refinado de la aleación correspondiente, con fluctuaciones de temperatura controladas dentro de ± 10 °C, y refine estrictamente de acuerdo con la duración requerida del proceso. Comience a enfriar inmediatamente después del refinado, reduciendo la temperatura del fundido al rango de temperatura de fundición sin retención a alta temperatura.
3.4 Período de fundición estática
Mantenga a temperatura ambiente durante 15-30 minutos, durante los cuales está estrictamente prohibido agitar y destapar con frecuencia para reducir el contacto entre el fundido y el aire. Después de la sedimentación, transfiera a la fundición lo antes posible para evitar la degradación de la calidad causada por la espera prolongada de aislamiento.
Además, es necesario calibrar regularmente el termopar del horno y detectar la temperatura real del fundido para evitar el problema oculto de "temperatura de visualización normal pero sobrecalentamiento real del fundido" causado por la desviación del termopar. Al mismo tiempo, asegure un calentamiento uniforme del cuerpo del horno y evite que las temperaturas de áreas locales excedan en gran medida la temperatura promedio, lo que resulta en un sobrecalentamiento oculto.