Nguyên tắc cơ bản của đúc dầu bôi trơn bằng không khí

Tác động toàn diện của đúc bôi trơn khí dầu đến chất lượng sản phẩm

1. Từ góc độ truyền nhiệt, phân tích cơ chế chất lượng bề mặt cho thấy đúc bôi trơn khí dầu đạt được khả năng kiểm soát chính xác quá trình làm mát sơ cấp tại khuôn đúc. Trong đúc DC truyền thống, kim loại nóng chảy tiếp xúc trực tiếp và đông đặc trên thành trong của khuôn đúc, và nhiệt được tản nhanh chóng qua thành khuôn. Lớp vỏ đông đặc ban đầu dày và tạo ra một khoảng trống không khí giữa nó và thành khuôn, dẫn đến truyền nhiệt không ổn định, dao động nhiệt độ bề mặt lặp đi lặp lại, phân tách và bề mặt thô ráp. Trong đúc trượt dầu khí, sự hiện diện của lớp đệm khí làm giảm thiểu quá trình làm mát sơ cấp, và lớp vỏ đông đặc ban đầu mỏng và không tiếp xúc với thành khuôn, loại bỏ các khuyết tật bề mặt do ma sát cơ học và truyền nhiệt không đều. Sự ổn định của nguồn cung cấp dầu và khí là chìa khóa để đảm bảo chất lượng bề mặt. Cung cấp quá nhiều dầu có thể gây cháy dầu bôi trơn dư thừa, tạo ra các đốm đen hoặc bám khói trên bề mặt thỏi; Cung cấp nhiên liệu không đủ sẽ dẫn đến màng dầu khí không hoàn chỉnh, gây tiếp xúc cục bộ giữa lớp vỏ ngưng tụ ban đầu và vòng than chì, dẫn đến biến dạng hoặc phân tách dày lên. Do đó, công nghệ kiểm soát cung cấp dầu theo xung chính xác đảm bảo bôi trơn đồng đều cho mỗi vòng thỏi trong toàn bộ chiều dài của nó.

2. Cải thiện cấu trúc dưới bề mặt. Cấu trúc dưới bề mặt là "gen" quyết định chất lượng bề mặt của các sản phẩm ép đùn tiếp theo. Độ dày của lớp phân tách trong đúc trượt dầu khí chỉ bằng khoảng một phần ba so với đúc nóng thông thường - độ dày của lớp phân tách trong thỏi có đường kính dưới 200mm là dưới 0,17mm, trong thỏi có đường kính 200-300mm là dưới 0,27mm và trong thỏi có đường kính trên 300mm là dưới 0,33mm. Sự hình thành lớp phân tách siêu mỏng này là do hiệu ứng cách nhiệt của màng dầu khí, làm giảm gradient nhiệt độ trong lớp vỏ đông đặc ban đầu và giảm lực đẩy cho sự di chuyển của các pha eutectic có điểm nóng chảy thấp dọc theo cây phân nhánh ra bề mặt. Đối với hợp kim nhôm dòng 6 (dòng Al Mg Si), việc làm mỏng lớp phân tách có nghĩa là bề mặt của thanh ép đùn ít bị khác biệt màu sắc và khuyết tật sọc, và màng anot hóa đồng đều và nhất quán hơn. Đối với hợp kim nhôm cường độ cao dòng 2 (dòng Al Cu) và dòng 7 (dòng Al Zn Mg Cu), việc làm mỏng lớp phân tách làm giảm xu hướng tập trung ứng suất bề mặt, điều này có lợi cho quá trình xử lý nhiệt và gia công nguội tiếp theo.

3. Cải thiện chất lượng luyện kim bên trong chủ yếu bao gồm các khía cạnh như cấu trúc hạt, độ rỗ, hàm lượng tạp chất và độ đồng nhất thành phần hóa học. Đúc trượt dầu khí đã thể hiện những ưu điểm đáng kể về các khía cạnh này. Thứ nhất, tối ưu hóa phương pháp làm mát - chuyển từ tập trung vào tản nhiệt từ thành khuôn sang làm mát bằng nước trực tiếp - đẩy nhanh tốc độ đông đặc, làm mịn kích thước hạt và giảm gradient cấu trúc từ lõi đến các cạnh. Thứ hai, làm nông khoang lỏng có lợi cho sự co ngót đồng đều của kim loại lỏng, giảm xác suất các khuyết tật co ngót trung tâm. Một lần nữa, bằng cách áp dụng nghiêm ngặt chất bịt kín chịu nhiệt độ cao cho các khu vực tiếp xúc giữa vòng than chì và thân khuôn và tấm adapter, có thể ngăn chặn hoàn toàn khí thoát ra khỏi bề mặt tiếp xúc vào khoang lỏng, loại bỏ các tạp chất oxit và khuyết tật rỗ bên trong thỏi do khí cuốn theo. Đối với các lĩnh vực có yêu cầu cực cao về chất lượng bên trong như hợp kim nhôm cấp hàng không và hợp kim nhôm cho các bộ phận kết cấu ô tô, đúc trượt dầu khí kết hợp với các công nghệ xử lý lò tiếp theo như khử khí tinh luyện và lọc tinh có thể sản xuất thanh nhôm cao cấp với mật độ bên trong cao, hàm lượng khí thấp và tạp chất phi kim loại tối thiểu.

4. Khả năng thích ứng hợp kim công nghệ đúc bôi trơn khí dầu có khả năng thích ứng rộng với các hệ hợp kim và có thể được áp dụng cho đúc thanh tròn của nhiều loại hợp kim nhôm từ 1XXX đến 8XXX. Trong số đó, ứng dụng của hợp kim nhôm biến dạng dòng 6 (6063, 6061, 6082, v.v.) là trưởng thành và rộng rãi nhất, bởi vì hợp kim dòng 6 có phạm vi nhiệt độ kết tinh vừa phải và khả năng chảy tốt, và có thể đạt được chất lượng bề mặt và bên trong tuyệt vời trong điều kiện đúc trượt dầu khí. Đối với hợp kim nhôm hàng không dòng 2 (2024, 2A12, v.v.) và dòng 7 (7075, 7050, v.v.), do hàm lượng nguyên tố hợp kim cao, phạm vi nhiệt độ kết tinh rộng và xu hướng nứt nóng cao, yêu cầu kiểm soát các thông số quy trình đúc khắt khe hơn. Tuy nhiên, công nghệ đúc trượt dầu khí cũng thể hiện những ưu điểm. Ví dụ, công nghệ ARC của Wagstaff đã được tối ưu hóa đặc biệt cho các thanh tròn hợp kim hàng không đường kính lớn với đường kính vượt quá 520mm. Đối với hợp kim dòng 5 (dòng Al Mg), đúc trượt dầu khí có thể giảm hiệu quả quá trình oxy hóa bề mặt và phân tách trong quá trình đúc hợp kim magie cao.

5. So với các cấp độ tiên tiến trong và ngoài nước, công nghệ đúc AirSlip của Wagstaff đại diện cho cấp độ cao nhất trong lĩnh vực này trên toàn cầu. Các thanh tròn được sản xuất bằng công nghệ này nổi tiếng với các tiêu chuẩn chất lượng cao, với các đặc điểm nổi bật như bề mặt nhẵn, vỏ mỏng và cấu trúc hạt đồng nhất, và đã trở thành đồng nghĩa với các tiêu chuẩn chất lượng toàn cầu cho thanh nhôm ép đùn. Kể từ khi công nghệ này được giới thiệu vào đầu thế kỷ 21, trình độ thiết bị trong nước đã được cải thiện đáng kể thông qua việc tiêu hóa, hấp thụ và đổi mới độc lập liên tục. Trong những năm gần đây, các doanh nghiệp trong nước đã thực hiện nhiều đổi mới về cấu trúc và niêm phong của khuôn trượt dầu khí: bằng cách thiết kế các rãnh niêm phong trên bề mặt tiếp xúc giữa tấm adapter hình khuyên và vòng niêm phong đường khí, tối ưu hóa cấu trúc tấm adapter, và tránh gãy vòng than chì trong quá trình lắp đặt; Bằng cách sử dụng chất bịt kín chịu nhiệt độ cao với độ dày đồng nhất và chiều cao phù hợp để xử lý niêm phong, khí thoát ra được loại bỏ hoàn toàn. Một giải pháp kỹ thuật cho cung cấp dầu và khí tách đôi vòng than chì cũng đã được phát triển trong nước, tiếp tục tối ưu hóa hiệu quả trộn dầu khí và tuổi thọ. Hiện tại, một số lượng lớn máy đúc liên tục bán thủy lực tiên tiến đã được chế tạo trong ngành công nghiệp chế biến nhôm trong nước, với các khái niệm thiết kế hệ thống thủy lực khác nhau nhưng ngày càng trưởng thành. Với nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm hợp kim đặc biệt trong nước, làm thế nào để dần dần tiêu hóa và hấp thụ hệ thống thủy lực của máy đúc nhập khẩu và thoát khỏi sự phụ thuộc vào nhập khẩu đã trở thành một vấn đề quan trọng trong việc cải thiện hệ thống thiết bị chế biến nhôm.