Teor de hidrogênio do derretimento da liga de alumínio A356 da fundição de baixa pressão e sua influência nos furos da fundição

A liga de alumínio A356 possui características de baixa densidade, excelente conformabilidade e resistência à corrosão, e tem importante valor de aplicação na área de peso leve para automóveis. Devido às características de absorção de hidrogênio do alumínio fundido, é fácil misturá-lo com o vapor de água do ar durante a fundição e a produção de fundição. A reação aumenta o teor de hidrogênio do fundido. A solubilidade do hidrogênio no alumínio líquido é cerca de 19,1 vezes maior que no alumínio sólido. Durante o processo de solidificação, o excesso de hidrogênio será precipitado na forma de gás para formar defeitos como furos e poros, resultando em uma superfície de fundição áspera. À medida que o grau aumenta, o desempenho da fundição e a facilidade de manutenção irão deteriorar-se. Portanto, para obter peças fundidas de liga de alumínio de alta qualidade, o teor de hidrogênio no fundido de alumínio deve ser rigorosamente controlado.

Atualmente, a pesquisa sobre o controle do teor de hidrogênio no fundido de alumínio está focada principalmente no processo de refino por desgaseificação, que inclui principalmente purga de gás, desgaseificação por jato rotativo, desgaseificação a vácuo e desgaseificação ultrassônica, entre as quais a mais utilizada é a desgaseificação por jato rotativo. Existem muitas novas tecnologias na purificação e desgaseificação de fundidos no país e no exterior, como o método RID, o método Alpur e o método RDU, que melhoram muito a eficiência de desgaseificação dos fundidos e podem reduzir o teor de hidrogênio nos fundidos de alumínio para 0,10mL/(100gAl). No entanto, em comparação com o processo de desgaseificação que tem sido extensivamente estudado, menos atenção tem sido dada ao comportamento de absorção de hidrogénio do fundido de alumínio no processo subsequente de desgaseificação e refinação, especialmente pelo facto de existirem muitos. Existem poucos relatos sobre o comportamento de absorção de hidrogénio dos fundidos de alumínio sob a influência de factores.

O professor associado Zhang Huarui do Instituto de Pesquisa de Inovação de Ningbo da Universidade Beihang e outros publicaram um artigo intitulado "O conteúdo de hidrogênio da liga de alumínio A356 derretida na fundição de baixa pressão e seu efeito na fundição Pinhole O artigo analisa as mudanças no teor de hidrogênio da liga de alumínio A356 fundida durante o repouso, transferência e fundição, e explora a influência de fatores como teor absoluto de água do ar, temperatura do ponto de orvalho do ar comprimido, teor de Sr e outros fatores na absorção de hidrogênio do fundido de alumínio Influenciado pela análise de defeitos de furo de fundição sob diferentes teores de hidrogênio do fundido. Os resultados mostram que a ligação de transferência é uma parte relativamente importante da absorção de hidrogênio, e o teor absoluto de água do ar e o teor de Sr são os principais fatores que afetam a absorção de hidrogênio do fundido. Em diferentes teores de hidrogênio Sob estas condições, a peça fundida contém tanto pontos furos e furos reticulares distribuídos entre os dendritos, e a porosidade aumenta com o aumento do teor de hidrogênio no fundido. Sob a premissa de garantir o efeito de modificação, reduzir a adição de Sr é benéfico para reduzir o teor de hidrogênio do fundido e reduzir a geração de furos nas peças fundidas.

【Materiais e esquema de teste】

As matérias-primas incluem principalmente liga de alumínio A356 (ver Tabela 1 para composição), refinador Al-5Ti-1B, modificador Al-10Sr, agente de refino sólido (composto principalmente de KCl e NaCl) e nitrogênio de alta pureza (pureza ≥ 99,99%).
Após o lingote de alumínio A356 ser derretido, ele é transferido para uma panela de transferência para refino de desgaseificação (agente de refino + gás nitrogênio por sopro rotativo), bem como refinamento e tratamento de modificação; A bolsa de transferência é injetada no forno de retenção da máquina de fundição de baixa pressão. De acordo com os requisitos reais do ciclo de produção, ele é transferido uma vez a cada 2 horas e o tempo de injeção é de 30 segundos de cada vez. Ao mesmo tempo, o ar comprimido é introduzido no forno de retenção e o alumínio fundido sob pressão de baixo para cima entra na cavidade e, finalmente, esfria e solidifica para formar uma peça fundida. O fundido de alumínio é amostrado e analisado nos links de fundição estática, de transferência e de baixa pressão após a conclusão da desgaseificação e do refino, e o teor absoluto de água do ar, o teor de Sr e a vazão de cada amostra são registrados. Parâmetros como a temperatura do ponto de orvalho do ar comprimido que entra no forno de retenção.
O teor de hidrogênio do alumínio fundido é medido pelo método de solidificação por descompressão. As etapas específicas são: colocar o cadinho contendo o alumínio fundido na câmara de vácuo do detector de hidrogênio de solidificação de descompressão para descompressão. Pesar e calcular a densidade da amostra após descompressão e solidificação.

Espectrômetro de leitura direta (ARLeasySpark1160) espectrometria de plasma indutivamente acoplado de alta frequência foi usada para medir o teor de Sr no fundido de alumínio. Microscópio metalográfico foi utilizado para observar a microestrutura das peças fundidas, e as amostras foram preparadas por técnicas metalográficas padrão. A superfície da amostra é polida até formar uma superfície espelhada com lixa, e a estrutura metalográfica é observada em estado não corroído. A taxa de furo e o diâmetro médio do furo são calculados usando o software ImageJ, e pelo menos 10 fotos metalográficas são tiradas aleatoriamente de cada amostra para estatísticas ｡

【Resultados gráficos】
Fig.1 Mudanças no teor de hidrogênio no alumínio fundido sob diferentes teores absolutos de água no ar no estágio estático

Fig.2 Mudanças no teor de hidrogênio no alumínio fundido sob diferentes condições de teor de Sr no processo estático


Fig.3 Mudanças no teor de hidrogênio no alumínio fundido sob diferentes teores de umidade absoluta do ar no processo de transferência
Fig.4 Mudanças no teor de hidrogênio no alumínio fundido sob diferentes condições de teor de Sr no link de transferência

(a) Período das 12h00 às 24h00

(b) Período de 0h00 a 12h00

Fig.5 Efeito da temperatura do ponto de orvalho do ar comprimido no teor de hidrogênio do fundido no processo de fundição
(a) 0,15mL/(100gAl), baixa potência

(b) 0,15mL/(100gAl), alta potência

(c) 0,26mL/(100gAl), baixa potência

(d) 0,26mL/(100gAl), alta potência

(e) 0,52mL/(100gAl), baixa potência

(f) 0,52mL/(100gAl), alta potência

(g)0,70mL/(100gAl), baixa potência

(h) 0,70mL/(100gAl), alta potência

(i) 0,76mL/(100gAl), baixa potência

(j) 0,76mL/(100gAl), alta potência


Quando o teor absoluto de água do ar era (17,21±2,26) g/m3 e o teor de Sr era 0,01%, o teor de hidrogênio do fundido de alumínio no processo de transferência aumentou de 0,15 mL/(100 gAl) para 0,76 mL/(100 gAl), um aumento de 4,07 vezes. Durante o processo de transferência, o alumínio fundido pode estar totalmente em contato com o ar, é a premissa da absorção de hidrogênio. O alto teor absoluto de água do ar e o teor de Sr do fundido são as principais razões para a grande quantidade de absorção de hidrogênio do fundido. A premissa de garantir o efeito metamórfico Nessas condições, reduzir adequadamente a quantidade de Sr adicionado é benéfico para reduzir o teor de hidrogênio do fundido de alumínio.

Existem principalmente dois tipos de furos nas peças fundidas: formato de ponta e formato de rede. A taxa de furos e o tamanho médio dos poros aumentam com o aumento do teor de hidrogênio do fundido como um todo. Quando o teor de hidrogênio do fundido aumenta de 0,15mL/(100gAl) para 0,76mL/(100gAl), a taxa de furo aumentou de 0,68% para 2,48%, e o diâmetro médio dos poros aumentou de 60μm para cerca de 100μm.

Formato de citação para este artigo:

Zhang Huarui, Ma Hanyu, Du Ming e outros. Teor de hidrogênio no fundido da liga de alumínio A356 fundida a baixa pressão e sua influência nos furos de fundição [J]. Fundição Especial e Ligas Não Ferrosas, 2022,42(11):1 321-1 325 .

ZHANG HR, MA HY, DU M, et al.Conteúdo de hidrogênio no derretimento da liga de alumínio A356 fundida a baixa pressão e sua influência nas fundições pinhole sin[J].Fundição especial e ligas não ferrosas,2022,42(11):1 321-1 325.