Содержание водорода в расплаве алюминиевого сплава A356, отлитого под низким давлением, и его влияние на отверстия при литье

Алюминиевый сплав A356 обладает характеристиками низкой плотности, отличной формуемостью и коррозионной стойкостью, а также имеет важное прикладное значение в области облегчения автомобилей. Благодаря свойствам абсорбции водорода алюминиевым расплавом он легко смешивается с парами воды в воздухе во время плавки и литья. Реакция увеличивает содержание водорода в расплаве. Растворимость водорода в жидком алюминии примерно в 19,1 раза выше, чем в твердом алюминии. В процессе затвердевания избыток водорода будет выделяться в виде газа, образуя дефекты, такие как микроотверстия и поры, что приводит к шероховатой поверхности отливки. По мере увеличения степени характеристики литья и удобство эксплуатации ухудшаются. Поэтому для получения качественных отливок из алюминиевых сплавов необходимо строго контролировать содержание водорода в алюминиевом расплаве.

В настоящее время исследования по контролю содержания водорода в алюминиевом расплаве в основном сосредоточены на дегазационном процессе рафинирования, который в основном включает в себя газовую продувку, ротационно-струйную дегазацию, вакуумную дегазацию и ультразвуковую дегазацию, среди которых наиболее широко используется роторно-струйная дегазация. Существует множество новых технологий очистки и дегазации расплавов в стране и за рубежом, такие как метод RID, метод Альпура и метод RDU, которые значительно повышают эффективность дегазации расплавов и позволяют снизить содержание водорода в алюминиевых расплавах до 0,10 мл/( 100 гАл). Однако по сравнению с процессом дегазации, который был широко изучен, меньше внимания уделялось поведению абсорбции водорода алюминиевым расплавом в последующем процессе дегазации и рафинирования, особенно из-за того, что их много. Поведение водородопоглощения алюминиевых расплавов под влиянием факторов.

Доцент Чжан Хуаруй из Нинбоского научно-исследовательского института инноваций Университета Бэйхан и другие опубликовали статью под названием «Содержание водорода в расплаве алюминиевого сплава A356 при литье под низким давлением и его влияние на точечное отверстие при литье. В статье анализируются изменения содержания водорода в расплаве алюминиевого сплава A356. во время выдержки, переноса и литья, а также исследует влияние таких факторов, как абсолютное содержание воды в воздухе, температура точки росы сжатого воздуха, содержание Sr и других факторов, на абсорбцию водорода алюминиевым расплавом. Под влиянием анализа точечных дефектов литья при различных содержание водорода в расплаве.Результаты показывают, что звено переноса является относительно серьезной частью процесса водородопоглощения, а абсолютная водосодержание воздуха и содержание Sr являются основными факторами, влияющими на водородопоглощение расплава. содержание. В этих условиях в отливке наблюдаются как точечные, так и сетчатые отверстия, распределенные между дендритами, причем пористость увеличивается с увеличением содержания водорода в расплаве. С точки зрения обеспечения эффекта модификации уменьшение добавления Sr полезно для снижения содержания водорода в расплаве и уменьшения образования микропор в отливках.

【Материалы и схема испытаний】

Сырье в основном включает алюминиевый сплав А356 (состав см. в таблице 1), рафинер Al-5Ti-1B, модификатор Al-10Sr, твердый рафинирующий агент (в основном состоящий из KCl и NaCl) и азот высокой чистоты (чистота ≥ 99,99%). .
После выплавки алюминиевого слитка А356 его передают в передаточный ковш для дегазационного рафинирования (рафинирующий агент + роторная продувка газообразным азотом), а также рафинирования и модификационной обработки; Передаточный мешок впрыскивается в раздаточную печь машины для литья под низким давлением. В соответствии с фактическими требованиями производственного цикла он передается один раз каждые 2 часа, а время впрыска каждый раз составляет 30 секунд. В то же время в раздаточную печь подается сжатый воздух, а расплав алюминия находится под давлением снизу вверх. Входит в полость и, наконец, охлаждается и затвердевает, образуя отливку. После завершения дегазации и рафинирования отбирают и анализируют пробы алюминиевого расплава в статическом, трансферном и звене литья под низким давлением, фиксируя абсолютное содержание воды в воздухе, содержание Sr и расход каждой пробы. Такие параметры, как температура точки росы сжатого воздуха, поступающего в раздаточную печь.
Содержание водорода в расплаве алюминия измеряют методом декомпрессионной кристаллизации. Конкретные шаги: поместите тигель, содержащий расплав алюминия, в вакуумную камеру детектора водорода для декомпрессии и затвердевания для декомпрессии. Взвесьте и рассчитайте плотность образца после декомпрессии и затвердевания.

Для измерения содержания Sr в алюминиевом расплаве использовали высокочастотную спектрометрию с индуктивно связанной плазмой на спектрометре прямого считывания (ARLeasySpark1160). Для наблюдения за микроструктурой отливок использовали металлографический микроскоп, образцы готовили стандартными металлографическими методами. Поверхность образца полируется до зеркальной поверхности наждачной бумагой, металлографическая структура наблюдается в некорродированном состоянии. Частота точечных отверстий и средний диаметр точечных отверстий рассчитываются с помощью программного обеспечения ImageJ, и для статистики из каждого образца случайным образом делается не менее 10 металлографических фотографий ｡

【Графические результаты】
Рис.1 Изменение содержания водорода в алюминиевом расплаве при разном абсолютном содержании воды в воздухе в статической стадии

Рис.2 Изменение содержания водорода в алюминиевом расплаве при различных условиях содержания Sr в статическом процессе


Рис.3 Изменение содержания водорода в алюминиевом расплаве при разной абсолютной влажности воздуха в процессе переноса
Рис.4 Изменение содержания водорода в алюминиевом расплаве при различных условиях содержания Sr в передаточном звене

(а) период времени с 12:00 до 24:00.

(б) период времени 0:00~12:00

Рис.5 Влияние температуры точки росы сжатого воздуха на содержание водорода в расплаве в процессе литья
(а) 0,15 мл/(100 гAl), малая мощность

(б) 0,15 мл/(100 гАл), высокая мощность

(в) 0,26 мл/(100 гАл), малая мощность

(г) 0,26 мл/(100 гАл), высокая мощность

(д) 0,52 мл/(100 гАл), низкая мощность

(f) 0,52 мл/(100 гAl), высокая мощность

(г)0,70мл/(100гАл), низкая мощность

(h) 0,70 мл/(100 гAl), высокая мощность

(i) 0,76 мл/(100 гAl), низкая мощность

(j) 0,76 мл/(100 гAl), высокая мощность


При абсолютной влажности воздуха (17,21±2,26) г/м3 и содержании Sr 0,01% содержание водорода в алюминиевом расплаве в процессе переноса увеличивалось с 0,15 мл/(100 гAl) до 0,76 мл/( 100 гАл), увеличение в 4,07 раза. В процессе транспортировки расплав алюминия может полностью контактировать с воздухом, что является предпосылкой поглощения водорода. Высокое абсолютное содержание воды в воздухе и содержание Sr в расплаве являются основными причинами большого количества водородопоглощения расплава. Предпосылка обеспечения метаморфического эффекта. В этих условиях соответствующее снижение количества добавляемого Sr полезно для снижения содержания водорода в алюминиевом расплаве.

В отливках в основном встречаются отверстия двух типов: точечные и сетчатые. Скорость микропор и средний размер пор увеличиваются с увеличением содержания водорода в расплаве в целом. Когда содержание водорода в расплаве увеличивается с 0,15 мл/(100 гAl) до 0,76 мл/(100 гAl), количество микропор увеличивается с 0,68% до 2,48%, а средний диаметр пор увеличивается с 60 мкм до примерно 100 мкм.

Формат цитирования для этой статьи:

Чжан Хуаруй, Ма Ханьюй, Ду Мин и др. Содержание водорода в расплаве алюминиевого сплава А356, отлитого под низким давлением, и его влияние на образование пор при литье [J]. Специальное литье и цветные сплавы, 2022,42(11):1321-1325.

ЧЖАН ХР, МА ХИ, ДУ М и др. Содержание водорода в расплаве алюминиевого сплава A356, отлитого под низким давлением, и его влияние на отливки с точечными отверстиями [J]. Специальное литье и цветные сплавы, 2022, 42 (11): 1 321-1 325.