金属液面
发布时间:2022-03-02 16:49:45 点击次数:39 文章作者:
——熔融后的液态金属表面。“铸造”是液态金属成形工艺。处于高温的液态金属,在大气中表面会被氧化,并产生氧化膜。钢液表面产生的氧化物不会有氧化膜夹层所造成的各种问题。铝合金和镁合金的情况则与此完全不同,铝在液态下的活性很强,铝液表面极易与大气中的氧作用生成Al2O3薄膜。Al2O3的熔点比液态铝合金的温度高得多,而且非常稳定。Al2O3的密度又略高于铝液。因此,Al2O3薄膜易悬浮在铝液中,不会聚集而与铝合金液分离。在铝合金液发生扰动时,表面的Al2O3薄膜就会折叠成夹层,并被卷入金属液中,从而造成许多铝合金所特有的问题。铝合金在熔炼过程中、自熔炉内倾出时、变质处理过程中、以高气流速度进行喷吹净化处理时以及浇注过程中,铝合金液都会受到强烈的扰动。液态金属表面的扰动,会拉动其表面上的氧化膜,使之扩展、折叠、断开。氧化膜断开处露出的清洁合金液面,又会被氧化而产生新的氧化膜。氧化膜的折叠会使其朝向大气一侧的干燥表面互相贴合,并在两干燥表面间裹入少量空气,成为‘氧化膜夹层’。氧化膜夹层易于卷入金属液中,还会在扰动的金属液作用下被挤成小团。由于Al2O3的熔点比铝合金液的温度高一千多摄氏度,而且具有高度的化学稳定性,小团不会熔合,也不会溶于铝合金中。虽然Al2O3的密度略高于铝合金液,但裹入空气后的氧化膜夹层的密度就比较接近于铝合金液。因此,除在大型保温炉内长时间静置过程中氧化膜夹层可能下沉外,在一般铸造生产条件下,都会比较稳定地悬浮于铝合金液中。已经悬浮有氧化膜夹层的铝合金液,再次受到扰动时,又会产生更多的氧化膜夹层。铸件生产过程中,合金的熔炼、自熔炉倾出、变质处理、净化处理、浇注等作业都会使铝合金液产生强烈的扰动,铝合金液中除保留原有的氧化膜夹层外,还会因再次扰动而不断增加新的氧化膜夹层。因此,进入型腔的金属液中都含有大量微小的氧化膜夹层。对于铝合金铸件,氧化膜夹层是使材质力学性能降低、导致铸件产生针孔气孔类缺陷的主要原因。为提高材质的力学性能,提高铸件的致密度,采取措施消除氧化膜夹层比加强脱气净化作业更为重要。合金熔炼过程中,应尽量避免液面氧化膜的扰动。但液面以下金属液的对流和搅动不会导致氧化膜卷入;采用喷吹净化处理,也有脱除悬浮于金属液中的氧化膜的作用,但处理时应尽量降低气流速度,使其对液面氧化膜的破坏作用降到最低程度;采用‘浇包浇注’方式时,最好采用茶壶嘴式浇包,以减轻对液面氧化膜的扰动;采用低压铸造工艺时,如能保持液流平稳地进入型腔,则铸件本体的力学性能会明显高于用常规工艺制造的铸件;工艺设计时,必须力求浇注系统中的金属液流平稳,不产生紊流,最好采用底注方式。此外,应特别注意作为炉料的铝合金锭的质量。