Az alumíniumolvasmány minősége: gáztalanítás, szűrés és oxidok
A nyomásos öntőgép csak azt tudja önteni, amit az olvasztóüzem szállít. Az oldott hidrogén, az oxidrétegek és egyéb zárványok a fémmel együtt jutnak be az öntőhüvelybe, és végül az öntvényben kötnek ki. A tiszta, megfelelően előkészített olvadék ezért elengedhetetlen feltétele az alacsony selejtaránynak, a szivárgásmentes alkatrészeknek, valamint a megbízható megmunkálásnak, hőkezelésnek és hegesztésnek.
Mi határozza meg az alumíniumolvaszték minőségét?
Három tényező játszik meghatározó szerepet: az oldott hidrogén, amely a megszilárdulás során gázpórusokat képezhet; az oxidok és a zárványok, amelyek gyengítik az öntvényt és zavarják az áramlást; valamint a hőmérséklet-szabályozás, amely mindkettőre hatással van. Az inert gázzal történő gáztalanítás csökkenti a hidrogéntartalmat, a szűrés visszatartja az oxidokat és a részecskéket, a gondos kezelés pedig megakadályozza az új szennyeződések keletkezését.
Az olvadék minőségét mérni kell, nem pedig feltételezni. Az egyszerű gyártósori vizsgálatok láthatóvá teszik a változásokat, mielőtt azok selejt formájában jelentkeznének.
Hidrogén: a láthatatlan szennyező anyag
A hidrogén az egyetlen gáz, amely jelentős mennyiségben oldódik az olvadt alumíniumban. Oldhatósága a folyékony állapotban sokkal nagyobb, mint a szilárd fémben, és a hőmérséklet emelkedésével növekszik. A megszilárdulás során a felesleges hidrogén távozik, és pórusokat képezhet.
A fő forrása a nedvesség. A vízgőz reakcióba lép az olvadt alumíniummal, oxidot képezve és hidrogént bocsátva ki az olvadékba. A nedvesség származhat a párás levegőből, nedves vagy szennyezett alapanyagból, nem megfelelően szárított szerszámokból, kanalakból és tűzálló bélésanyagokból, valamint a tüzelőanyaggal fűtött kemencék égésgázaiból.
A nagynyomású öntésnél a porozitás nagy része nem a hidrogénnek, hanem a beszorult levegőnek és a megszilárdulási zsugorodásnak köszönhető. Az oldott gáz azonban továbbra is fontos tényező, különösen olyan alkatrészek esetében, amelyeket hőkezelnek, hegesztenek vagy amelyeknek nyomásállónak kell lenniük, mivel a kis gázpórusok hólyagképződést vagy szivárgást okozhatnak.
Oxidok, salak és egyéb zárványok
Az olvadt alumíniumot azonnal vékony oxidréteg borítja. Amíg ez a felszínen marad, ártalmatlan. Ha a felületet turbulens öntés, nagy esési magasság vagy keverés miatt megszakítják, az oxidrétegek az olvadt anyagba kerülnek. Ezek a rétegek repedésekként jelenhetnek meg az öntvényben, és pórusok kialakulásának kiindulópontjául szolgálhatnak.
| Szennyező anyag | Jellemző forrás | Ellenintézkedés |
|---|---|---|
| Oldott hidrogén | A levegőből, az adagolt anyagból, a szerszámokból, a tűzálló anyagokból és az égésből származó nedvesség | A töltet és a szerszámok szárítása, inert gázzal történő gáztalanítás, szabályozott hőmérséklet |
| Oxidrétegek | Turbulens átvitel, nagy esési magasság, oxidált visszatérő anyagok | Nyugodt átvitel, kis esési magasságok, lefejtés, szűrés |
| Tűzálló részecskék | Kopott vagy sérült kemence- és öntőedény-bélés | Bélés karbantartása, szűrés |
| Iszap (intermetallikus fázisok) | Magas vas-, mangán- és krómtartalom alacsony tartási hőmérséklet mellett | Ötvözet-szabályozás, az ötvözetnek megfelelő tartási hőmérséklet, rendszeres kemence-tisztítás |
Az iszap esetében gyakran használnak egy empirikus iszap-tényezőt mutatóként: Fe + 2 × Mn + 3 × Cr, mindegyik tömegszázalékban kifejezve. A kritikus érték a tartási hőmérséklettől függ, és azt az ötvözet-beszállítóval kell egyeztetni.
Gáztalanítás: hidrogén eltávolítása inert gázzal
Az alumíniumöntödékben a leggyakoribb módszer a rotációs gáztalanítás. Egy forgó grafit járókerék finom buborékokra osztja szét az inert gázt, általában argont vagy nitrogént. A hidrogén az olvadt fémből a buborékokba diffundál, és velük együtt a felszínre emelkedik. A felfelé emelkedő buborékok az oxidokat is magukkal viszik, ahol azokat a salakkal együtt le lehet szedni.
Előkészítés
Melegítsük elő a rotort és a tengelyt, ellenőrizzük a rotor kopását, és állítsuk be az olvadékot a kezelési hőmérsékletre.
Kezelés
Állítsa be a meghatározott gázáramot, rotorfordulatszámot és időtartamot; kerülje az olyan örvényt, amely oxidokat szív be az olvadt anyagba.
Lerakódás eltávolítása és ellenőrzés
Óvatosan távolítsa el a salakot, és ellenőrizze az eredményt az olvadékminőségi vizsgálattal.
Azonnali felhasználás
A kezelt olvadék idővel, különösen nedves körülmények között, újra felveheti a hidrogént.
A gáztalanítás helyszíne az olvasztóüzem elrendezésétől függ: átviteli kanálban, külön kezelőállomáson vagy a kemencében. A különböző kemencetípusok szerepét cikkünkben „Adagoló-, olvasztó- vagy tartókemence?”című cikkünkben ismertetjük.
Szűrés: az oxidok és részecskék visszatartása
A szűrők mechanikusan visszatartják az oxidrétegeket és a szilárd részecskéket. A pórusméret szerint osztályozott kerámiahab- szűrőket széles körben használják a csatornákban, a kemence kivezetéseinél vagy az adagolókemencékben. A finomabb szűrő visszatartja a kisebb zárványokat, de nagyobb áramlási ellenállást jelent és hamarabb eltömődik, ezért a szűrő kiválasztásakor figyelembe kell venni az áteresztőképességet és a cserélési időközöket.
A szűrés nem távolítja el az oldott hidrogént, és a gáztalanítás önmagában nem távolítja el az összes zárványt. A két eljárás kiegészíti egymást. Mindkettő csak akkor hatékony, ha a fémet utána nem szennyezik újra, például a betöltőhüvelybe történő turbulens öntéssel. A töltési feltételek porózusságra gyakorolt hatását a formatöltésről és a vákuumról szóló cikkünkben tárgyaljuk.
Hogyan vizsgálják az olvadék minőségét
Csökkentett nyomású vizsgálat
Az egyik mintát légköri nyomáson, a másodikat pedig meghatározott vákuumban hagyják megszilárdulni. A gázok és az oxidok miatt a vákuumban lévő mintában több pórus alakul ki, ezért sűrűsége alacsonyabb. A sűrűségi index összehasonlítja a két értéket.
Zárványvizsgálatok
Egyszerű mintákon végzett törésvizsgálatok során az oxidrétegek láthatóvá válnak a törésfelületen. Részletesebb elemzés céljából laboratóriumi módszerekkel mennyiségileg meghatározzák a szűrt fémminta zárványait.
Sűrűségi index [%] = (ρatm −ρvac) /ρatm × 100
ρatm = a légköri nyomáson megszilárdult minta sűrűsége, ρvac = a csökkentett nyomáson megszilárdult minta sűrűsége, mindkettő g/cm³-ben kifejezve. Az eredmények csak azonos minta méret, nyomás és eljárás esetén összehasonlíthatók.
Olvadékminőségi ellenőrzőlista a napi üzemeltetéshez
- Az adagolóanyagot és a visszavett anyagot szárazon, tisztán és fedett helyen tárolják
- Az öntőkanalakat, szerszámokat és habszedőket bevonattal kell ellátni és előmelegíteni, mielőtt érintkezésbe kerülnek az olvadt anyaggal
- A kemence és az öntőedény bélését ellenőrizni kell sérülések és lerakódások szempontjából
- Az olvadék hőmérséklete az ötvözet és a folyamat számára meghatározott tartományon belül legyen
- A gáztalanítási paramétereket dokumentálják, és ellenőrzik a rotor állapotát
- A salakot gondosan eltávolítják anélkül, hogy az oxidokat visszakevernék az olvadt fémbe
- Az áteresztőképességnek megfelelő szűrők kiválasztása és meghatározott időközönkénti cseréje
- Az átfejtés és az öntés alacsony turbulenciával és rövid esési magassággal történik
- A sűrűségi index vagy azzal egyenértékű vizsgálat rendszeres elvégzése és rögzítése
Gyakran feltett kérdések
Szükséges-e a gáztalanítás a nagynyomású öntésnél?
Ez az alkatrész követelményeitől függ. Hőkezelt, hegesztett vagy nyomásálló alkatrészek esetében általában fontos a szabályozott hidrogéntartalom és a tiszta olvadék. A szükséges szintet termékenként kell meghatározni.
A szűrés helyettesíti a gáztalanítást?
Nem. A szűrők visszatartják a szilárd zárványokat és az oxidrétegeket, de nem távolítják el az oldott hidrogént. A gáztalanítás és a szűrés különböző problémákat old meg.
Miért változik az olvadék minősége az időjárás függvényében?
A páratartalom hidrogénforrás. Párás napokon az olvadt fém több hidrogént vehet fel a levegővel, a szerszámokkal és az anyagokkal való érintkezés során, ezért hasznos a rendszeres vizsgálat.
A magasabb olvadékhőmérséklet javítja a minőséget?
Nem feltétlenül. A magasabb hőmérséklet növeli a hidrogén oldhatóságát és az oxidációt. A hőmérsékletnek annyira magasnak kell lennie, amennyire a folyamat megköveteli, de nem magasabbnak.
A FISS használt olvasztó-, tartó- és adagolókemencéket kínál.
Az állandó minőségű olvadék előállítása a megfelelő kemencetechnológiával kezdődik. A FISS használt kemencéket kínál öntödék és nyomásos öntés számára, és segítséget nyújt annak felmérésében, hogy melyik berendezés felel meg az Ön ötvözetének, termelési kapacitásának és cellakialakításának.
