La fusión y el tratamiento de ADC12

1. Las características básicas de la aleación de aluminio

La aleación de aluminio-silicio ADCI2 de Japón tiene un buen rendimiento de fundición, y la fundición tiene alta resistencia, bajo coeficiente de expansión térmica, alta resistencia a la corrosión y buen rendimiento de astillado. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en la producción de carburadores, bloques de cilindros, culatas de cilindros y reductores de locomotoras para automóviles.

Vibradores, cajas de cambios de motores, cajas de cambios de maquinaria agrícola, cuerpos de cámaras, cuerpos de herramientas eléctricas y otras partes. En los últimos años, con el rápido desarrollo de las industrias del automóvil y las motocicletas, se han utilizado más ampliamente en la producción de carcasas de bombas de freno para automóviles pequeños y carcasas de amortiguadores de motocicletas y otras piezas pequeñas y medianas producidas en masa con formas complejas. y precisión de alta resistencia.

En las fundiciones de aleación de aluminio ADC12, la fase a-Al es la estructura más importante. En el estado fundido, la fase a-Al es dendrítica y relativamente tosca, y su orientación no tiene cierta regularidad y es bastante desordenada, lo que hace que su rendimiento no sea muy bueno. ; El Si en la aleación se utiliza principalmente para mejorar el rendimiento de la fundición, la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas. Cu y Mg forman las fases CuAl2 y Mg2Si para fortalecer la aleación, pero si el contenido es demasiado alto, la plasticidad se reducirá y el Cu también puede aumentar el rendimiento a altas temperaturas, pero reducirá la resistencia a la corrosión; El Mn forma principalmente la fase AIFeMnS, reduce los efectos nocivos de las impurezas de Fe y puede mejorar la resistencia al calor de las piezas fundidas. El Fe se considera generalmente como el elemento de impureza más dañino en las aleaciones de Al. La fase Fe es la fase a-Fe (AlgSiFez) y la fase B-Fe (AIsSiFe). La fase β-Fe acicular dura y quebradiza destruirá la fuerza de conexión de la matriz metálica y reducirá en gran medida las propiedades mecánicas de la aleación (como la resistencia a la tracción), el Fe en la aleación de Al como elemento nocivo reducirá significativamente: las propiedades mecánicas de la aleación, afectan la rugosidad de la fractura y así sucesivamente.

2.El proceso de control de las materias primas de aleación de aluminio

Hoy en día, la mayoría de la industria de fundición a presión compra lingotes de aleación de aluminio de las plantas de producción de lingotes de aleación de aluminio. Los lingotes de aleación de aluminio preparados de este tipo son en su mayoría productos de aluminio secundario reciclado como material principal, y se ajusta la composición (se añaden lingotes de aluminio puro y algunos intermedios). Aleación). Por lo tanto, el costo y el precio de venta de este lingote de aleación de aluminio son más bajos que los del lingote de aluminio puro como material principal, pero el contenido de impurezas es mayor. En vista de esta situación, es necesario inspeccionar la composición química de los lingotes de aleación de aluminio comprados y realizar los ajustes necesarios al firmar los requisitos técnicos con el fabricante de lingotes de aleación de aluminio de acuerdo con GB / T8733, y luego avanzar de acuerdo con los requisitos. de aleación de aluminio fundido a presión- Ajuste escalonado. Debido a los requisitos del contenido de gas y los puntos duros en la aleación de aluminio, la planta de producción de lingotes de aluminio debe realizar refinado, desgasificación y escoriación para evitar que el alto contenido de gas y muchas impurezas en el lingote de aluminio se hereden en la fundición a presión. líquido de aluminio. Se requiere el lingote de aluminio. La superficie es lisa (después de eliminar la espuma), la fractura es fina y no hay grano de cristal brillante de silicio cristalino. Las burbujas de aire en la superficie del lingote de aluminio se deben a que la pintura de la lingotera tiene una gran cantidad de agua y no se ha secado. La superficie no es brillante porque la escoria no se ha raspado. La fractura del lingote de aluminio tiene granos de cristal brillantes porque la temperatura de vertido es demasiado alta y hay cristales de silicio. En la producción de fundición a presión, hay del 30% al 60% del material reciclado. Si el material reciclado es aceitoso, se debe quemar y luego presionar en el líquido de aluminio. La escoria de aluminio triturada debe tamizarse y espolvorearse, y la arena y la grava deben eliminarse antes de regresar al horno. Dónde se utiliza el material reciclado La cantidad de aluminio fundido, agente de refinado y eliminador de escoria debe aumentarse de manera adecuada y, en general, debe controlarse de acuerdo con la relación límite superior. Al fundir, el lingote de aluminio agregado debe estar seco.

3. La fusión de la aleación de aluminio

El horno de fundición utilizado por la empresa es ATM-1500. La empresa requiere que el horno de fundición se cueza cada vez que se abre el turno para eliminar la humedad en el horno, y el horno después del horneado debe cumplir con los requisitos de proceso especificados. Durante el proceso de fundición, se requiere la temperatura de fundición: (680 ~ 750) C; la temperatura del horno de refinación: (730 + 10) C. Durante todo el proceso de fundición de la aleación de aluminio, la carga comienza a fundirse cuando se calienta, realizando la transformación de sólido a líquido. Durante este proceso de transformación, el metal se oxidará, se quemará y obtendrá gas. La oxidación y combustión del metal no solo afectará la composición química de la aleación, sino que también la inclusión de escoria causada por la oxidación es uno de los defectos más dañinos de los lingotes de aleación de aluminio. La inhalación del metal hará que el lingote sea demasiado tarde o imposible durante el proceso de solidificación. Se escapa y existe en el lingote en forma de poros sueltos. Por lo tanto, la corrección del proceso de fusión de la aleación de aluminio está directamente relacionada con la calidad de la masa fundida. No solo afecta a su composición química, sino que también afecta a la calidad del lingote e incluso al final. La calidad de los productos procesados ​​está estrechamente relacionada. El aluminio es muy activo, a excepción de los gases inertes, reacciona con casi todos los gases:

Además, estas reacciones son irreversibles. Una vez reaccionado, el metal no se puede reducir, lo que provoca la pérdida del metal. Además, los productos (óxidos, carburos, etc.) que entran en la masa fundida contaminarán el metal y provocarán defectos en la estructura interna del lingote. Por lo tanto, en el proceso de fusión de las aleaciones de aluminio, hay una selección estricta de equipos de proceso (como el tipo de horno, método de calentamiento, etc.) y una selección y medidas estrictas para el flujo del proceso, como acortar el tiempo de fusión y controlar el velocidad de fusión adecuada. Use fundente para cubrir y así sucesivamente.

• Debido a la actividad del aluminio, a la temperatura de fundición, reaccionará químicamente con la humedad de la atmósfera y la humedad, aceite, hidrocarburos, etc. en una serie de procesos. Por un lado, aumenta el contenido de gas en la masa fundida, provocando holgura y poros, y por otro lado, el producto puede manchar el metal. Por lo tanto, se deben tomar todas las medidas para minimizar la humedad durante el proceso de fusión, y el equipo del proceso, las herramientas y las materias primas deben mantenerse estrictamente secos y teñidos con aceite.
• La empresa utiliza un método de fundición continua, este método se alimenta de forma continua y se descarga de forma intermitente. Para la fundición de aleaciones de aluminio, debido a la estructura del horno, el tiempo de residencia de la masa fundida debe ser lo más corto posible. Debido a que el tiempo de residencia de la masa fundida se prolonga, especialmente a temperaturas de fusión más altas, una gran cantidad de núcleos de cristal no espontáneos se desactivan, lo que provoca granos de cristal de lingote gruesos, lo que da como resultado un desperdicio de fundición de lingotes y una mayor succión de metal, lo que hace que la masa fundida no se inclusiones metálicas y aumenta el contenido de gas.
• El gas en la atmósfera en el horno para fundir metal es una de las fuentes de gas más importantes. Dependiendo del tipo y estructura del horno de fundición utilizado y del método de combustión o calentamiento del combustible utilizado, la atmósfera del horno a menudo contiene varias proporciones de hidrógeno (H2), oxígeno (O2), vapor de agua (H2O), dióxido de carbono ( CO2) y monóxido de carbono. (CO), nitrógeno (N2), dióxido de azufre (SO2) además de varios hidrocarburos. Por supuesto, estos resultados son incompletos y el rango de composición es muy amplio. Esto se debe a que el producto de combustión en el gas del horno-horno cambia mucho y es muy inestable. Aquí presentamos principalmente el proceso de absorción de hidrógeno (H) en un líquido de aleación de aluminio, que incluye principalmente tres procesos: adsorción, difusión y disolución.

Debido a que el hidrógeno es un gas unitario con una estructura relativamente simple, sus átomos o moléculas son muy pequeños, es más fácil de disolver en metales y es fácil de difundir rápidamente a altas temperaturas. Por tanto, el hidrógeno es un gas que se disuelve fácilmente en metales.

El proceso de disolución del hidrógeno en aluminio fundido: adsorción física + adsorción química →> difusión

El hidrógeno no reacciona químicamente con el aluminio, pero existe en los huecos de la red cristalina en un estado iónico, formando una solución sólida intersticial. En ausencia de una película de óxido en la superficie del metal líquido, la velocidad de difusión del gas en el metal es inversamente proporcional al espesor del metal, proporcional a la raíz cuadrada de la presión del gas, y aumenta al aumentar la temperatura.

Donde: v velocidad de difusión n-constante d-espesor del metal E-energía de activación p-gas presión parcial R-gas constante T-temperatura K Por lo tanto, antes de alcanzar la solubilidad de saturación del gas, cuanto mayor sea la temperatura de fusión, la disociación del hidrógeno moléculas Cuanto más rápida sea la velocidad, más rápida será la velocidad de difusión, por lo que mayor será el contenido de gas en la masa fundida.

En las condiciones de producción, no importa qué tipo de horno de fundición se utilice para producir la aleación de aluminio, la masa fundida está directamente en contacto con el aire, es decir, con el aire.

El oxígeno del gas está en contacto con el nitrógeno. El aluminio es un metal relativamente activo. Una vez que entra en contacto con el oxígeno, inevitablemente producirá una fuerte oxidación para formar alúmina.

Una vez que el aluminio se oxida, se convierte en escoria oxidada y se convierte en una pérdida irreversible. La alúmina es una sustancia sólida muy estable, si se mezcla con la masa fundida, se convertirá en escoria oxidada. Debido a la alta afinidad del aluminio y el oxígeno, la reacción entre el oxígeno y el aluminio es muy intensa. Sin embargo, el aluminio de la superficie reacciona con el oxígeno para producir Al2O3 y el volumen molecular de Al2O es mayor que el del aluminio, por lo que la capa superficial de aluminio se oxida para formar A12O; la película es densa, lo que puede evitar que los átomos de oxígeno se difundan hacia adentro a través de la película de óxido. Al mismo tiempo, también puede evitar que los iones de aluminio se difundan hacia afuera, evitando así una mayor oxidación del aluminio.

4.Tratamiento de la aleación de aluminio

El tratamiento de la aleación de aluminio incluye principalmente la eliminación de escoria y el refinado.

• (1) En el proceso de fundición de la aleación de aluminio con escoria, debido a la eliminación y purificación ineficaces de la escoria, se disuelve una pequeña cantidad de escoria en la masa fundida, lo que da como resultado la formación de manchas de nieve en la superficie de la aleación de aluminio, lo que afecta gravemente la calidad de la aleación de aluminio. Si la remoción de escoria no es limpia, causará inclusiones de escoria y otras trampas, y la fundición será desechada. El aluminio es un tipo de metal activo. Es fácil producir óxidos de aluminio durante el proceso de fundición. Algunas inclusiones no metálicas también son fáciles de introducir en la masa fundida. Las inclusiones son muy dañinas para los productos de aluminio. La eliminación de inclusiones se ha convertido en la principal tarea de la purificación de aluminio fundido. En la práctica de producción, las inclusiones comunes en las fundiciones de aleación de aluminio son Al203, SiO2, MgO, etc. Provocará la impureza del metal fundido, las inclusiones afectarán la fluidez de la masa fundida, la polimerización producirá burbujas durante el proceso de solidificación, lo que afectará el grado de contracción. Debido a que la densidad de las partículas finas de óxido es similar a la del aluminio, generalmente están suspendidas en aluminio fundido y es difícil eliminarlas estando quietas. El óxido eliminado suele contener mucho aluminio. Aunque el fundente tiene muchos otros usos, la reducción de la oxidación del aluminio y la eliminación de las inclusiones oxidadas son las principales razones para utilizar el fundente. escoria y agua, y extraiga la escoria separada del horno, porque el agente de escoria contiene NajAIF. (O KzSiFg), esta sal tiene la capacidad de adsorber fuertemente Al2O3, así como Na2SiF. La primera reacción puede comer parte de Al2O3, y la tercera reacción separa la escoria y el agua, y extrae la escoria del horno para lograr el propósito de la eliminación de escoria. Al mismo tiempo, también genera NaAlF%, que tiene el efecto de adsorber fuertemente el r-Al2O3, haciendo que la escoria y el aluminio se separen del líquido. El propósito del proceso de eliminación de la escoria de la aleación de aluminio es eliminar las impurezas y la escoria de óxido que ingresan al aluminio fundido. A menudo, la escoria contiene aluminio fundido durante la eliminación de la escoria. Por lo tanto, se espera que el aluminio fundido contenido en la escoria sea lo mínimo posible y que la escoria se revuelva nuevamente. El propósito de freír la ceniza es exprimir el aluminio fundido de la escoria y hundirlo hasta el fondo del wok, de modo que la escoria se rompa suavemente y se disperse en la parte superior, de modo que la escoria y el aluminio fundido se separen. Para lograr esto, se debe seleccionar un buen fundente eliminador de escoria. . El método de eliminación de la escoria se basa en la cantidad de aluminio fundido en el horno de fundición, se coloca uniformemente en el eliminador de escoria según la proporción requerida, se agita a una velocidad constante y luego se extrae la escoria del filtro después de permanecer quieto durante 8- 10 minutos. La escoriación requiere que la temperatura del aluminio fundido sea 720-740C.
• (2) Refinación: Las propiedades químicas del aluminio son 17 veces más activas. Por lo tanto, incluso si el contenido de hidrógeno en el líquido de aleación es muy bajo, una gran cantidad de hidrógeno precipitará durante la solidificación, formando poros e inclusiones en las piezas fundidas, lo que afectará seriamente las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio. Mejorar la calidad de la fundición de aleación de aluminio y purificar el líquido de la aleación es uno de los temas clave en la fundición de aleación de aluminio, y también es una forma y un medio eficaz de mejorar la calidad del producto y la competitividad del mercado de las piezas de fundición de aluminio. Proceso de refinado irrazonable, la desgasificación de la aleación no es limpia, las piezas fundidas son propensas a los poros. Para aumentar el efecto de desgasificación, es necesario aumentar la cantidad de agente de refinado agregado. Sin embargo, si la cantidad es demasiado, es fácil provocar la quema por oxidación del Mg. Al, Ti y otros elementos, y formación de escoria de oxidación. Para esto, es esencial un proceso clave de refinación de aleación de aluminio. Los estudios han demostrado que cuanto menor es la distancia requerida para que el hidrógeno llegue a la burbuja, más rápida es la velocidad de desgasificación. Nuestra empresa eligió un desaireador de rotor giratorio desarrollado por FOSECO para desairear el líquido de aleación de aluminio. Su principio de funcionamiento es el siguiente: el rotor rotatorio rompe las grandes burbujas de gas inerte ordinario en pequeñas burbujas y las dispersa en el metal fundido. Al reducir el diámetro de las burbujas, el área de superficie de las burbujas aumenta bruscamente y hay más inercia. La superficie de la burbuja está en contacto con el hidrógeno y las impurezas en el metal fundido, mejorando así la eficiencia de desgasificación. La desgasificación del rotor giratorio está reconocida como uno de los mejores procesos de desgasificación. El diagrama de estructura de la máquina desgasificadora de rotor giratorio es: el motor impulsa la varilla giratoria y el rotor de grafito para girar, y el gas inerte ingresa a la varilla giratoria a través del acoplamiento giratorio. La varilla giratoria y el rotor de grafito tienen un orificio central que permite que el gas inerte pase y se pulverice en el líquido metálico. El rotor de grafito giratorio rompe las burbujas de gas inerte en burbujas muy finas, que se difunden por todo el metal fundido. Al ajustar y controlar el caudal del gas inerte y la velocidad del rotor de grafito, se controla el tamaño de las burbujas y se mejora el efecto de purificación. Al mismo tiempo, el agente de refinado colocado en la máquina de desgasificación se agrega al líquido de aluminio procesado en una cierta proporción para asegurar que la espuma de óxido se elimine aún más durante la desgasificación. Requisitos del proceso de refinación: transfiera el agua de aluminio en el horno de fundición al desaireador giratorio con una bolsa de agua de transferencia: la presión de nitrógeno debe controlarse a 0.1-0.3mpa para evitar que el aluminio salpique y dañe; el tiempo para refinar y desgasificar Controlado dentro de 5min. La eliminación de escoria y el refinado de la aleación de aluminio fundido a presión es un proceso de tiempo, que no se puede completar rápidamente. Es una operación incorrecta acortar el tiempo de refinado. Tanto la adsorción de gas en el aluminio fundido como la flotación de impurezas requieren un tiempo fijo, solo una garantía Hay suficiente tiempo de adsorción y tiempo de flotación de impurezas para lograr el propósito de refinado. Durante el refinado, asegúrese de que el líquido de aluminio esté en pleno contacto con las burbujas. Es necesaria una agitación constante. Se elimina el gas en el líquido de aluminio y se eliminan las impurezas para asegurar los poros del producto.

5.Conclusion

La elección de un proceso de fundición razonable en el proceso de producción de la aleación de aluminio fundido a presión es el primer paso para obtener una excelente calidad del producto de fundición a presión. El control estricto de las materias primas es un paso clave en la fundición. Al mismo tiempo, es necesario tener una comprensión simple de los efectos de diferentes elementos en la aleación antes de la fundición. La eliminación y el refinado de la escoria son procesos muy importantes en el proceso de fundición de las aleaciones de aluminio. A través de una investigación teórica sobre eliminación y desgasificación de escorias, se ha obtenido un proceso de fundición adecuado para nuestra empresa.

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