ความเข้มข้นของการหล่อเย็น: "สวิตช์หลัก" สำหรับการปรับปรุงองค์กร

ความเข้มข้นของการหล่อเย็นโดยทั่วไปหมายถึงผลกระทบรวมของอัตราการไหล ความดัน และอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นทุติยภูมิ เป็นคันโยกที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการควบคุมโครงสร้างการแข็งตัว

1. ผลเชิงปริมาณของความเข้มข้นของการหล่อเย็นต่อจุลภาค การวิจัยแสดงให้เห็นว่าภายในช่วงที่กำหนด เมื่อความเข้มข้นของการหล่อเย็นเพิ่มขึ้น อัตราการตกผลึกของของเหลวจะเพิ่มขึ้น และธาตุที่ละลายในของเหลวไม่มีเวลาในการแพร่กระจาย ส่งผลให้เกิดการเย็นตัวเกิน การเพิ่มขึ้นของนิวเคลียสของผลึก และการก่อตัวของเม็ดละเอียด ในขณะเดียวกัน ขนาดของโซนเปลี่ยนผ่านจะลดลง ความหนาแน่นของแท่งจะเพิ่มขึ้น แนวโน้มที่จะหลวมจะลดลง และระดับของการแบ่งแยกตามภูมิภาคจะลดลง การศึกษาเกี่ยวกับการหล่อแบบกึ่งต่อเนื่องของโลหะผสมอลูมิเนียม 6061 ใกล้กับเส้นของเหลวชี้ให้เห็นเพิ่มเติมว่า การลดลงของความเข้มข้นของการหล่อเย็นปฐมภูมิและการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของการหล่อเย็นทุติยภูมิเป็นประโยชน์ต่อการก่อตัวของโครงสร้างทรงกลมที่สม่ำเสมอและละเอียด เมื่อความเร็วในการหล่อถึง 150 มม./นาที และความเข้มข้นของการหล่อเย็นทุติยภูมิเพิ่มขึ้น จะได้จุลภาคของแท่งกึ่งของแข็ง 6061 ที่มีขนาดเล็ก สม่ำเสมอ และเกือบเป็นทรงกลม

2. ผลกระทบชายขอบของความเข้มข้นของการหล่อเย็น ควรสังเกตว่าความเข้มข้นของการหล่อเย็นที่แรงกว่าไม่จำเป็นต้องดีกว่า ในด้านหนึ่ง การหล่อเย็นทุติยภูมิที่มากเกินไปสามารถสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิที่สำคัญระหว่างพื้นผิวและแกนกลางของแท่ง ส่งผลให้: การแข็งตัวอย่างรวดเร็วของพื้นผิว → ผลึกคอลัมน์ที่พัฒนาขึ้น → และแม้แต่ผลึกขนนก; การเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันของความเค้นจากความร้อน → รอยแตกที่พื้นผิวและแนวโน้มการแตกร้าวจากความร้อนภายในของแท่งเพิ่มขึ้น สำหรับโลหะผสมบางชนิด (เช่น 5052) การหล่อเย็นที่มากเกินไปสามารถทำให้การตกผลึกที่ไม่สมดุลแย่ลงและส่งเสริมการก่อตัวของก้อนแบ่งแยก ในทางกลับกัน เมื่อปริมาณน้ำหล่อเย็นเพิ่มขึ้นถึงขีดจำกัดที่แน่นอน สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนมีแนวโน้มที่จะอิ่มตัว การเพิ่มอัตราการไหลของน้ำต่อไปมีผลเพียงเล็กน้อยในการปรับปรุงอัตราการแข็งตัว แต่กลับทำให้เกิดการสิ้นเปลืองทรัพยากรน้ำและความปั่นป่วนของแท่ง

3. หน้าต่างกระบวนการสำหรับแรงดันน้ำหล่อเย็น: การทดสอบทางอุตสาหกรรมโดยใช้โลหะผสมอลูมิเนียม 5052 เป็นตัวอย่างแสดงให้เห็นว่า การเพิ่มความเข้มข้นของแรงดันน้ำหล่อเย็นเป็น 0.20 MPa สามารถยับยั้งการก่อตัวของก้อนแบ่งแยกที่พื้นผิวของแท่งได้อย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลนี้ให้ข้อมูลอ้างอิงทางวิศวกรรมที่สำคัญ: มีหน้าต่างที่เหมาะสมที่ชัดเจนสำหรับแรงดันน้ำหล่อเย็น ซึ่งต่ำกว่านั้นเนื้องอกที่แบ่งแยกอาจควบคุมได้ยาก และสูงกว่านั้นอาจทำให้เกิดรอยแตกเล็กๆ ที่พื้นผิวของแท่ง