Ang kalidad ng aluminyo haluang metal pamumuhunan paghahagis sa panimula ay tinutukoy ng integridad ng pagkatunaw. Ang pagkamit ng mataas na integridad na pagkatunaw ay nangangailangan ng tumpak na kontrol sa temperatura, komposisyon ng kemikal, at nilalaman ng gas. Ang pangunahing layunin ay upang makabuo ng malinis, homogenous na likidong metal na walang mga oxide, hydrogen porosity, at mga inklusyon bago ito pumasok sa ceramic shell.
Para sa mga foundry engineer at metallurgist, ang kritikal na takeaway ay iyon ang paghahanda ng tunawin ay nagkakahalaga ng higit sa 60% ng mga depekto sa panghuling casting . Wastong degassing, grain refinement, at mahigpit na pamamahala ng temperatura sa pagitan 700°C at 760°C ay mga hindi mapag-usapan na hakbang. Ang pagpapabaya sa mga parameter na ito ay humahantong sa mga pinababang mekanikal na katangian, hindi magandang pagtatapos sa ibabaw, at pagtaas ng mga rate ng pagtanggi sa aerospace at automotive na mga aplikasyon.
Pagpili ng Melting Furnace at Pagkontrol sa Temperatura
Ang pagpili ng melting furnace ay may malaking epekto sa kalinisan ng aluminum alloy. Ang mga induction furnace ay ginustong para sa investment casting dahil sa kanilang mabilis na mga kakayahan sa pag-init at electromagnetic stirring, na nagtataguyod ng homogeneity. Gayunpaman, ang labis na pagpapakilos ay maaaring makapasok ng hangin, na humahantong sa pagbuo ng oksido.
Pinakamainam na Temperatura ng Pagtunaw
Ang mga aluminyo na haluang metal ay karaniwang natutunaw sa paligid ng 660°C, ngunit ang pagbuhos ng temperatura para sa investment casting ay dapat na mas mataas upang matiyak ang pagkalikido sa mga kumplikadong ceramic molds. Ang perpektong hanay ng pagbuhos ay 700°C hanggang 760°C . Ang paglampas sa 800°C ay kapansin-pansing nagpapataas ng hydrogen solubility at mga rate ng oksihenasyon. Para sa bawat 10°C na pagtaas sa itaas ng 760°C, ang hydrogen absorption ay maaaring tumaas ng 15-20% , na humahantong sa malubhang mga isyu sa porosity sa solidification.
Pagkakatugma ng Materyal ng Crucible
Ang paggamit ng silicon carbide (SiC) o graphite-clay crucibles ay pamantayan. Ang mga materyales na ito ay dapat na pinahiran ng isang proteksiyon na glaze upang maiwasan ang reaksyon sa tinunaw na aluminyo. Ang isang nakompromisong crucible lining ay nagpapakilala ng mga kontaminant ng bakal at silikon, na binabago ang mga mekanikal na katangian ng haluang metal. Regular na inspeksyon at pagpapalit ng mga crucibles bawat 50-100 natutunaw ay inirerekomenda upang mapanatili ang pagkakapare-pareho.
Degassing at Hydrogen Removal Techniques
Ang hydrogen ay ang tanging gas na may makabuluhang solubility sa tinunaw na aluminyo. Habang ang metal ay nagpapatigas, ang hydrogen ay namuo, na bumubuo ng mga pores na nagpapahina sa paghahagis. Ang mabisang degassing samakatuwid ay ang pinakamahalagang hakbang sa paghahanda ng tunawin.
Rotary Degassing gamit ang Argon/Nitrogen
Ang pamantayan ng industriya para sa mataas na kalidad na paghahagis ng pamumuhunan ay rotary impeller degassing. Ang isang graphite rotor ay umiikot sa 300-500 RPM habang nag-iinject ng inert gas (Argon o Nitrogen) sa melt. Lumilikha ito ng magagandang bula na kumukuha ng hydrogen sa pamamagitan ng pagsasabog. Karaniwang tumatagal ang proseso 10-15 minuto at maaaring bawasan ang mga antas ng hydrogen mula sa 0.30 ml/100g hanggang mas mababa sa 0.10 ml/100g .
Solid Degassing Tablets
Para sa mas maliliit na foundry, ang hexachloroethane-based na mga tablet ay isang alternatibo. Kapag lumubog, naglalabas sila ng chlorine gas, na tumutugon sa hydrogen upang bumuo ng HCl gas. Bagama't mabisa, ang pamamaraang ito ay gumagawa ng mga nakakalason na usok at nag-iiwan ng mga residue ng salt slag na dapat linisin. Ito ay hindi gaanong pare-pareho kaysa rotary degassing at sa pangkalahatan ay hindi inirerekomenda para sa mga bahagi ng aerospace-grade.
| Method | Kahusayan | Epekto sa Kapaligiran | Consistency |
|---|---|---|---|
| Rotary Inert Gas | Mataas (>90%) | Mababa (Hindi nakakalason) | Mahusay |
| Mga Chlorine Tablet | Katamtaman (70-80%) | Mataas (Mga Nakakalason na Usok) | Variable |
| Pag-vacuum Degassing | Napakataas (>95%) | wala | Mahusay |
Pagpino at Pagbabago ng Butil
Ang microstructure ng solidified aluminum alloy ay nagdidikta sa mekanikal na pagganap nito. Ang mga magaspang na butil ay humahantong sa mahinang ductility at tumaas na pagkamaramdamin sa mainit na pagkapunit. Ang pagpino at pagbabago ng butil ay mahahalagang metalurhiko na paggamot na ginagawa sa panahon ng pagkatunaw.
Titanium-Boron Refiner
Ang pagdaragdag ng Al-Ti-B master alloys (karaniwang 5% Ti, 1% B) ay nagtataguyod ng heterogenous nucleation. Nagreresulta ito sa isang pinong equiaxed na istraktura ng butil. Ang karaniwang rate ng karagdagan ay 0.1-0.2% ayon sa timbang ng kabuuang natutunaw. Ang sobrang pagdaragdag ay maaaring humantong sa pagbuo ng magaspang na TiAl3 intermetallics, na nagsisilbing stress concentrators at nagpapababa ng buhay ng pagkapagod.
Strontium Modification para sa Silicon Alloys
Para sa hypoeutectic Al-Si alloys (hal., A356), ang strontium (Sr) modification ay binabago ang coarse plate-like silicon eutectic sa isang fine fibrous structure. Ito ay makabuluhang nagpapabuti sa pagpahaba at lakas ng makunat. Ang pinakamainam na konsentrasyon ng Sr ay 150-200 ppm . Mahalagang tandaan na kumukupas si Sr sa paglipas ng panahon; samakatuwid, ang pagbabago ay dapat isagawa kaagad bago ibuhos, sa isip sa loob 30-45 minuto .
Pag-alis ng Pagsasama at Pag-filter ng Melt
Kahit na may maingat na pagtunaw, ang mga non-metallic inclusion tulad ng oxides (Al2O3) at refractory particle ay nananatiling nakasuspinde sa pagkatunaw. Ang mga pagsasama na ito ay nagsisilbing mga lugar ng pagsisimula para sa mga bitak at dapat na alisin bago ang pag-cast.
Mga Ceramic Foam Filter (CFF)
Ang mga filter ng ceramic foam ay inilalagay sa gating system o ladle. Gumagana ang mga ito sa pamamagitan ng depth filtration, na nagtatakip ng mga particle na mas malaki kaysa sa kanilang laki ng butas. Ang mga karaniwang laki ng butas ay 10, 20, o 30 PPI (pores per inch) . Ang isang 10 PPI filter ay nag-aalis ng malaking dumi, habang ang isang 30 PPI na filter ay nakakakuha ng mas pinong mga oxide. Ang paggamit ng isang dual-stage na sistema ng pagsasala ay maaaring mapabuti ang kalinisan hanggang sa 40% kumpara sa unfiltered melts.
Skimming at Settling
Bago ang pagsasala, ang manu-mano o mekanikal na skimming ay nag-aalis ng bulk oxide layer sa ibabaw ng natutunaw. Hinahayaan ang matunaw na manirahan 10-15 minuto pagkatapos ng degassing ay nagbibigay-daan sa mas mabibigat na inklusyon na lumubog at mas magaan na dumi na lumutang, na nagpapadali sa pag-alis. Ang pagmamadali sa hakbang na ito ay kadalasang nagreresulta sa magulong pagbuhos, na muling nagpasok ng mga oxide sa likidong stream.
Sa konklusyon, ang paggawa ng mataas na kalidad na aluminum alloy investment castings ay nangangailangan ng isang disiplinadong diskarte sa pamamahala ng pagtunaw. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa temperatura, epektibong pag-degas, pagpino sa istraktura ng butil, at pag-filter ng mga inklusyon, matitiyak ng mga tagagawa ang higit na mahusay na mga mekanikal na katangian at minimal na mga rate ng depekto.
