التحكم في مسامية صهر برونز الألومنيوم وتحسين العمليات

في إنتاج المسبوكات البرونزية الألومنيوم الكبيرة, تعتبر أفران الحث هي الخيار المفضل بسبب التحريك الكهرومغناطيسي القوي, التدفئة السريعة, والقدرة على ضمان التجانس الكيميائي. لكن, ميل البرونز الألومنيوم (مثل ZCuAl10Fe3) لأكسدة وامتصاص الغاز بسهولة يمثل تحديات كبيرة.

التحليل الفني للتحكم في المسامية وتحسين العملية في صهر برونز الألومنيوم

أنا. آليات المسامية وعمليات التكرير/تفريغ الغاز

المسامية في برونز الألومنيوم ناتجة في المقام الأول عن الهيدروجين (ح₂) والألومينا المحبوسة (آل₂O₃) أفلام. عند درجات حرارة قريبة من نقطة الانصهار, يتفاعل الألومنيوم بسهولة مع بخار الماء:

2آل + 3H₂O → Al₂O₃ + 6[ح]

1. التكرير الديناميكي والتفريغ

بينما يضمن التحريك الكهرومغناطيسي ذوبانًا موحدًا, يمكنه أيضًا سحب أفلام الأكسيد السطحي إلى عمق المصهور.

• تطهير الغاز الخامل: قرب نهاية عملية الذوبان, استخدام أنبوب الجرافيت لحقن الأرجون عالي النقاء (آر) أو النيتروجين (ن₂) في الجزء السفلي من الفرن. تحمل الفقاعات المرتفعة الهيدروجين المذاب عبر اختلافات الضغط الجزئي.
• تكرير التدفق: استخدم تدفق تغطية يتكون من الكلوريدات والفلوريدات (على سبيل المثال,كلوريد الصوديوم, بوكل, Na₃AlF₆). يعمل هذا على عزل المادة المصهورة عن الهواء ويستخدم الإجراء الفيزيائي الكيميائي لتبليل وامتصاص خبث الألومينا العائم.

2. القابضة الساكنة

قبل صب, يجب قطع الطاقة أو الاحتفاظ بها عند طاقة منخفضة لفترة قصيرة. وهذا يسمح للفقاعات الصغيرة والشوائب بالطفو على السطح بسبب اختلافات الكثافة.

الثاني. اختيار بطانة الفرن وتراكم الخبث (الخبث المعلق) وقاية

الألومينا (آل₂O₃) يعد التراكم مشكلة سيئة السمعة في ذوبان برونز الألومنيوم. الخبث “تقشر” يلتصق بجدران الفرن, تقليل حجم الفرن, خفض الكفاءة الكهربائية, ومن المحتمل أن يتسبب في مسامية شديدة مرتبطة بالشمول إذا تقشر التراكم في الذوبان.

1. المواد الموصى بها

• بطانات محايدة أو أساسية: تجنب الحمضية (على أساس السيليكا) بطانات لأن الألومنيوم سوف يقلل Sio₂. المواد الموصى بها تشمل عالية الألومينا (آل₂O₃) أو المغنيسيوم والألومنيوم الإسبنيل (أهداب الشوق · Al₂O₃) خلطات الصدم الجاف.
• متطلبات الكثافة: يجب أن يتم تصنيف توزيع حجم الجسيمات لمواد البطانة بدقة لتقليل الاختراق المادي بواسطة الذوبان.

2. تقنيات مكافحة التراكم

• نعومة السطح: تأكد من أن الجدار الداخلي للفرن سلس قدر الإمكان أثناء عملية التبطين.
• تدفق مضاد للالتصاق: استخدم التدفقات المتخصصة التي تغير التوتر السطحي لخبث الأكسيد, إبقائه في حالة سائلة أو سائبة لتسهيل إزالته.
• الاستقرار الحراري: تقليل التقلبات الحادة في درجات الحرارة, والتي يمكن أن تسبب شقوقًا صغيرة في البطانة حيث يمكن أن يحدث خبث الأكسيد “تتجذر.”

ثالثا. استراتيجية التحكم في درجة الحرارة

درجة الحرارة هي الرافعة الأكثر مباشرة للتحكم في المسامية.

المبدأ الأساسي: “تذوب بسرعة, التحكم في درجة الحرارة, صب بسرعة.” الاستفادة من كثافة الطاقة العالية أفران التعريفي لتقليل الوقت الذي يقضيه المعدن أعلاه 1200درجة مئوية.

رابعا. إرشادات شاملة للوقاية من المسامية

1. تهمة المعالجة المسبقة: تهمة الفرن (بما في ذلك المرتجعات) يجب أن تكون نظيفة, جاف, وخالية من الزيت. تسخين الشحنة إلى الأعلى 200درجة مئوية يزيل الرطوبة السطحية بشكل فعال.
2. توقيت إضافة الألومنيوم: لأن الألومنيوم يتأكسد بسهولة, يتم إضافته عادةً في وقت متأخر من عملية الذوبان ويتم تغطيته على الفور بالتدفق.
3. نظام البوابات: للأجزاء البرونزية الكبيرة المصنوعة من الألومنيوم, استخدم أ صب القاع نظام بوابة للحفاظ على عملية تعبئة سلسة ومنع الاضطرابات التي تحبس الهواء.
4. تحضير القالب: يجب تجفيف قوالب الرمل جيدًا. في حالة استخدام القوالب المعدنية, ضع طبقة متساوية وقم بتسخينها مسبقًا.

ملاحظة الخبراء: ترتبط الأكسدة وامتصاص الغاز في برونز الألومنيوم ارتباطًا وثيقًا. إذا كان غطاء التدفق غير كاف, سوف تحمل أفلام الأكسيد المكسورة الرطوبة إلى الذوبان, توليد الهيدروجين الموضعي. لذلك, الحفاظ على غطاء التدفق الكامل على سطح الذوبان هي الأولوية القصوى.