Contenido de hidrógeno de la fundición de aleación de aluminio A356 de fundición a baja presión y su influencia en los poros de fundición

La aleación de aluminio A356 tiene las características de baja densidad, excelente conformabilidad y resistencia a la corrosión, y tiene un importante valor de aplicación en el campo del peso ligero de los automóviles. Debido a las características de absorción de hidrógeno de la masa fundida de aluminio, es fácil de mezclar con el vapor de agua en el aire durante la fundición y la producción de fundición. La reacción aumenta el contenido de hidrógeno de la masa fundida. La solubilidad del hidrógeno en el aluminio líquido es aproximadamente 19,1 veces mayor que en el aluminio sólido. Durante el proceso de solidificación, el exceso de hidrógeno precipitará en forma de gas para formar defectos como poros y poros, lo que dará como resultado una superficie de fundición rugosa. A medida que aumenta el grado, el rendimiento y la capacidad de servicio de la fundición se deteriorarán. Por lo tanto, para obtener piezas fundidas de aleaciones de aluminio de alta calidad, se debe controlar estrictamente el contenido de hidrógeno en la masa fundida de aluminio.

En la actualidad, la investigación sobre el control del contenido de hidrógeno en la fundición de aluminio se centra principalmente en el proceso de refinación por desgasificación, que incluye principalmente la purga de gas, la desgasificación por chorro rotativo, la desgasificación al vacío y la desgasificación por ultrasonidos, entre las cuales la más utilizada es la desgasificación por chorro rotativo. Existen muchas tecnologías nuevas en la purificación y desgasificación de masas fundidas en el país y en el extranjero, como el método RID, el método Alpur y el método RDU, que mejoran en gran medida la eficiencia de desgasificación de las masas fundidas y pueden reducir el contenido de hidrógeno en las masas fundidas de aluminio a 0,10 ml/(100 gAl). Sin embargo, en comparación con el proceso de desgasificación que ha sido ampliamente estudiado, se ha prestado menos atención al comportamiento de absorción de hidrógeno de la masa fundida de aluminio en el proceso posterior de desgasificación y refinado, especialmente porque hay muchos informes sobre el comportamiento de absorción de hidrógeno de la masa fundida de aluminio bajo la influencia de factores.

El profesor asociado Zhang Huarui del Instituto de Investigación de Innovación de Ningbo de la Universidad de Beihang y otros publicaron un artículo titulado "El contenido de hidrógeno de la aleación de aluminio A356 fundida en fundición a baja presión y su efecto en la fundición por orificios". aire comprimido, contenido de Sr y otros factores sobre la absorción de hidrógeno de la masa fundida de aluminio Influidos por el análisis de defectos de poros de fundición bajo diferentes contenidos de hidrógeno de la masa fundida. Los resultados muestran que el enlace de transferencia es una parte relativamente importante de la absorción de hidrógeno, y el contenido absoluto de agua del aire y el contenido de Sr son los principales factores que afectan la absorción de hidrógeno de la masa fundida. Con diferentes contenidos de hidrógeno. En estas condiciones, la pieza fundida contiene ambos orificios puntiformes. y poros reticulares distribuidos entre las dendritas, y la porosidad aumenta con el aumento del contenido de hidrógeno en la masa fundida. Bajo la premisa de asegurar el efecto de modificación, reducir la adición de Sr es beneficioso para reducir el contenido de hidrógeno de la masa fundida y reducir la generación de poros en las piezas fundidas.

【Materiales de prueba y esquema】

Las materias primas incluyen principalmente aleación de aluminio A356 (consulte la composición en la Tabla 1), refinador Al-5Ti-1B, modificador Al-10Sr, agente de refinación sólido (compuesto principalmente de KCl y NaCl) y nitrógeno de alta pureza (pureza ≥ 99,99%).
Después de fundir el lingote de aluminio A356, se transfiere a una cuchara de transferencia para desgasificar y refinar (agente de refinación + gas nitrógeno de soplado rotatorio), así como para el tratamiento de refinamiento y modificación; La bolsa de transferencia se inyecta en el horno de mantenimiento de la máquina de fundición a baja presión. De acuerdo con los requisitos reales del ciclo de producción, se transfiere una vez cada 2 horas y el tiempo de inyección es de 30 segundos cada vez. Al mismo tiempo, se introduce aire comprimido en el horno de mantenimiento y la masa fundida de aluminio se presiona de abajo hacia arriba en la cavidad y finalmente se enfría y solidifica para formar una pieza fundida. Después de completar la desgasificación y el refinado, se toman muestras de la masa fundida de aluminio y se analiza en los enlaces estáticos, de transferencia y de fundición a baja presión, y se registra el contenido absoluto de agua del aire, el contenido de Sr y el caudal de cada muestra. Parámetros como la temperatura del punto de rocío del aire comprimido que ingresa al horno de mantenimiento.
El contenido de hidrógeno de la masa fundida de aluminio se mide mediante el método de solidificación por descompresión. Los pasos específicos son: colocar el crisol que contiene el aluminio fundido en la cámara de vacío del detector de hidrógeno de solidificación por descompresión para su descompresión. Pesar y calcular la densidad de la muestra después de la descompresión y solidificación.

Se utilizó espectrometría de plasma acoplado inductivamente de alta frecuencia con un espectrómetro de lectura directa (ARLeasySpark1160) para medir el contenido de Sr en la masa fundida de aluminio. Se utilizó un microscopio metalográfico para observar la microestructura de las piezas fundidas y las muestras se prepararon mediante técnicas metalográficas estándar. La superficie de la muestra se pule hasta obtener una superficie de espejo con papel de lija y se observa la estructura metalográfica en un estado no corroído. La tasa de poros y el diámetro promedio de los poros se calculan utilizando el software ImageJ, y se toman al azar no menos de 10 fotografías metalográficas de cada muestra para fines estadísticos.

【Resultados gráficos】
Fig.1 Cambios en el contenido de hidrógeno en el aluminio fundido bajo diferentes contenidos absolutos de agua en el aire en la etapa estática

Fig.2 Cambios en el contenido de hidrógeno en la masa fundida de aluminio bajo diferentes condiciones de contenido de Sr en el proceso estático


Fig.3 Cambios en el contenido de hidrógeno en el aluminio fundido bajo diferentes contenidos de humedad absoluta del aire en el proceso de transferencia
Fig.4 Cambios en el contenido de hidrógeno en la masa fundida de aluminio bajo diferentes condiciones de contenido de Sr en el enlace de transferencia

(a) Período de 12:00 a 24:00

(b) Periodo de 0:00 a 12:00

Fig.5 Efecto de la temperatura del punto de rocío del aire comprimido sobre el contenido de hidrógeno de la masa fundida en el proceso de fundición
(a) 0,15 ml/(100 gAl), baja potencia

(b) 0,15 ml/(100 gAl), alta potencia

(c) 0,26 ml/(100 gAl), baja potencia

(d) 0,26 ml/(100 gAl), alta potencia

(e) 0,52 ml/(100 gAl), baja potencia

(f) 0,52 ml/(100 gAl), alta potencia

(g)0,70 ml/(100 gAl), baja potencia

(h) 0,70 ml/(100 gAl), alta potencia

(i) 0,76 ml/(100 gAl), baja potencia

(j) 0,76 ml/(100 gAl), alta potencia


Cuando el contenido absoluto de agua del aire fue (17,21 ± 2,26) g/m3 y el contenido de Sr fue 0,01%, el contenido de hidrógeno de la masa fundida de aluminio en el proceso de transferencia aumentó de 0,15 ml/(100 gAl) a 0,76 ml/(100 gAl), un aumento de 4,07 veces. Durante el proceso de transferencia, la masa fundida de aluminio puede estar completamente en contacto con el aire, es la premisa de la absorción de hidrógeno. El alto contenido absoluto de agua del aire y el contenido de Sr de la masa fundida son las razones principales de la gran absorción de hidrógeno de la masa fundida. La premisa de asegurar el efecto metamórfico. En estas condiciones, reducir adecuadamente la cantidad de Sr añadido es beneficioso para reducir el contenido de hidrógeno de la masa fundida de aluminio.

Existen principalmente dos tipos de poros en las piezas fundidas: en forma de punta y en forma de red. La tasa de poros y el tamaño medio de los poros aumentan con el aumento del contenido de hidrógeno de la masa fundida en su conjunto. Cuando el contenido de hidrógeno de la masa fundida aumenta de 0,15 ml/(100 gAl) a 0,76 ml/(100 gAl), la tasa de poros aumentó del 0,68 % al 2,48 % y el diámetro medio de los poros aumentó de 60 μm a aproximadamente 100 μm.

Formato de cita para este artículo:

Zhang Huarui, Ma Hanyu, Du Ming y otros. Contenido de hidrógeno de la fundición de aleación de aluminio A356 a baja presión y su influencia en los poros de fundición [J]. Fundición especial y aleaciones no ferrosas, 2022,42(11):1 321-1 325.

ZHANG HR, MA HY, DU M, et al. Contenido de hidrógeno de la fundición de aleación de aluminio A356 de fundición a baja presión y su influencia en las piezas fundidas sin orificios [J]. Fundición especial y aleaciones no ferrosas, 2022, 42 (11): 1 321-1 325.