金屬中的夾雜物、氣體對(duì)材料的強(qiáng)度疲勞抗力、耐腐蝕性、應(yīng)力腐蝕開裂性能等均有重大影響。有效地控制熔體的氧化夾雜物,以提高鑄棒的質(zhì)量是鋁業(yè)熔鑄共同追求的目標(biāo)。目前,廣泛采用過濾凈化方法去除鋁合金熔體中的夾雜物。
1.鋁合金中夾雜物的形成
鋁合金中的夾雜物一部分直接來自廢料,而大部分則是在熔煉和澆注過程中所形成的,主要是氧化物夾雜。在鑄造前的所有夾雜物稱為一次氧化夾雜,根據(jù)尺寸大小可分為兩類:一類是宏觀組織中分布不均勻的大塊夾雜物,它使合金組織不連續(xù),降低鑄件的致密性,成為腐蝕的根源和裂紋源,從而明顯降低合金的強(qiáng)度和塑性;另一類是細(xì)小的彌散夾雜,這類夾雜物經(jīng)過精煉也不能完全去除,它使熔體粘度增大,降低凝固時(shí)鋁液的補(bǔ)縮能力。二次氧化夾雜物主要是在澆注過程中形成的,在澆注時(shí),鋁液和空氣接觸,氧與鋁作用形成氧化夾雜物。鋁合金在熔煉過程中與爐氣中各種成分接觸,生成AL2O3等化合物。鋁液中的Al2O3會(huì)增加鋁合金熔體的氫含量,所以,鋁液中的AL2O3含量對(duì)鋁鑄件中氣孔的形成有很大的影響。
2.過濾凈化方法
泡沫陶瓷過濾技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代,采用泡沫陶瓷過濾板是清除鋁熔體中夾雜的最有效方法。至于金屬過濾網(wǎng)、纖維布過濾,只能除去鋁合金熔體中的大塊夾雜物,但對(duì)微米級(jí)以下的夾雜物無法去除,而且金屬濾網(wǎng)還會(huì)污染鋁合金。采用泡沫陶瓷過濾板,能濾除細(xì)小夾雜物,顯著提高鑄件的力學(xué)性能和外觀質(zhì)量,是熔鑄車間的首要選擇。
3.過濾板的使用和選擇
泡沫陶瓷過濾板安裝在爐口與分流盤之間的過濾箱里,過濾箱由“中耐五號(hào)”耐火材料制成,它能經(jīng)過于多次激冷激熱而不開裂,有著強(qiáng)度高、保溫性能好等優(yōu)點(diǎn),是目前制作過濾箱、流槽等最好的材料。過濾箱離分流盤越近越好,原因是這樣能縮短鋁液過濾后的流動(dòng)距離而減少或避免氧化物的再次產(chǎn)生。鋁液從爐口流出經(jīng)過過濾箱,再通過流槽流入分流盤。過濾裝置起動(dòng)時(shí),熔體過濾前后的落差約
4.過濾原理
泡沫陶瓷過濾板具有多層網(wǎng)絡(luò)、多維通孔,孔與孔之間連通。過濾時(shí),鋁液攜帶夾雜物沿曲折的通道和孔隙流動(dòng),與過濾板泡沫狀骨架接觸時(shí)受到直接攔截、吸附、沉積等作用。當(dāng)熔體在孔洞中流動(dòng)時(shí),過濾板通道是彎曲的,流經(jīng)通道的熔體改變流動(dòng)方向,其中的夾雜物與孔壁砧撞而牢固的粘附在孔壁上。
過濾板的主要效果是它的的尺寸和孔隙度來保證,過濾板的孔隙越大,除渣效果越差,對(duì)于要求很嚴(yán)格的鋁鑄件,應(yīng)選擇孔隙小的過濾板。
泡沫陶瓷過濾板是目前除去熔體中氧化夾雜物的最有效工具。