Nichtmetallische Einschlüsse in Aluminiumbarren-Säulen

Nichtmetallische Einschlüsse

Alle Aluminiumbarren-Säulen zum Pressen enthalten immer eine bestimmte Menge nichtmetallische Einschlüsse. Es gibt verschiedene Arten von nichtmetallischen Einschlüssen in Aluminiumstangen., wie Aluminiumoxide, Magnesiumoxide, Ofenauskleidung Partikel, Spinelle und Karbide. Quantitative Angaben zum zulässigen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen in einer Aluminiumschmelze, Barrenstangen und Aluminiumprofile sind sehr selten.

Daher waren wir sehr an einem Masterstudium an einer schwedischen Universität interessiert.. Meister – Das, sicher, Jung und, kann sein, unerfahrener Schüler, aber dieses Diplom wurde von drei seiner wissenschaftlichen Leiter und Berater genehmigt - ganz, Sie müssen verstehen, reif und erfahren Schwedisch Wissenschaftler.

Diese Arbeit liefert praktische quantitative Daten zum Problem nichtmetallischer Einschlüsse in Säulen aus Aluminiumbarrenlegierungen. 6060 und 6063, Analoga unserer Aluminiumlegierung AD31 nach GOST 4784-97 oder GOST 22233-2001. Denken, es wird für alle interessant sein, der sich mit dem Strangpressen von Aluminium oder dem Gießen von Aluminiumbarren-Säulen beschäftigt.

Herstellung von Aluminiumbarren-Säulen

Interessant, dass die Qualität der beiden Schwedisch Hersteller – mit der bewusst hohen Qualität der Produkte - Säulen von primär Aluminium und Säulen sekundär Aluminium, das heißt aus umgeschmolzenem Aluminiumschrott. Beide Hersteller setzten sehr moderne Technik ein., einschließlich:

  1. Erhalten der anfänglichen Schmelze von Aluminium.
  2. Entschlackung.
  3. Legierungselemente in die Schmelze laden – Magnesium und Silizium, wieder mischen und verschlacken.
  4. Kippen des Ofens und Zuführen der Schmelze in die Rutsche zur Übergabe an die Gießmaschine.
  5. Entgasung der Schmelze auf einer SNIF-Rotationsanlage durch Einblasen von Argon mit einer Durchflussmenge von ca 15 ich3/h - die Einschlüsse werden entfernt, Verunreinigungen von alkalischen Elementen, und vor allem - Wasserstoff.
  6. Filtration der Schmelze auf einem Keramikschaumfilter.
  7. Zuführen des Al-Ti-B-Stabs in die Schmelze zum Mahlen von Getreide in einer Menge von ca 1 kg pro 1 tonne schmelze. Diese Bar, übrigens, ist eine Quelle nichtmetallischer Einschlüsse TiB2.
  8. Gießen von Masten auf einer vertikalen Gießmaschine.
  9. Homogenisierung von Barren bei Temperatur 550 ºС für mehrere Stunden.

Der Hersteller von Primäraluminiumbarren verwendete nur einen Ofenmischer, in die flüssiges Aluminium geladen wurde. Der zweite Barrenhersteller verwendete zwei Öfen: einen Schmelzofen – zum Schmelzen von Schrott und Mischer - zum Aufbereiten der Schmelze und Zuführen zur Gießmaschine.

Einschlüsse in einer Aluminiumschmelze

Über die Klassifizierung von Einschlüssen in geschmolzenem Aluminium, ihre Quellen und Reinigungsmethoden, siehe. Einschlüsse in Aluminiumbarren-Säulen zum Pressen.

Messung von Einschlüssen in geschmolzenem Aluminium

Für die Gießerei ist es sehr wichtig, Informationen über Anzahl und Größe der Einschlüsse in einer Aluminiumschmelze zu haben.. Es gibt mehrere instrumentelle Methoden zur Beurteilung des Gehalts an nichtmetallischen Einschlüssen in einer Aluminiumschmelze - sehr aufwendig und teuer.. Jeder von ihnen hat Vor- und Nachteile.. Hier sind einige davon - die LiMCA-Methode, PoDFA-Methode, метод Prefil-Fußabdrucker, Ultraschall-Einschlusserkennungsmethode. Cm. Methoden zur Messung von Einschlüssen in einer Aluminiumschmelze.

Die metallographische Methode ist die praktischste

Die zugänglichste Methode zur Beurteilung des Gehalts an nichtmetallischen Einschlüssen in einem Aluminiumbarren ist die klassische Metallographie. Es enthält einen Ausschnitt, Mahlen, Polieren, manchmal chemische Behandlung von Proben, und dann mit bloßem Auge oder unter einem Mikroskop untersuchen.

Mechanische Probenvorbereitung

  • Querschablonen mit einer Dicke von 15-20 mm in einem bestimmten Abstand vom Anfang oder Ende des Barrens.
  • Eine der Oberflächen der Schablone wird auf einer Schleifscheibe bearbeitet. Die Bearbeitung erfolgte solange, bis alle Spuren des Sägeschnitts und Kratzer vollständig entfernt waren., und auch um eine ebene Oberfläche zu erhalten. Schleifscheibendrehzahl - von 2000 zu 1400 U/min je nach Probenrauheit.
  • Dann wird die Oberfläche zuerst auf einem groben Schleifpapier (Anzahl 20 nach GOST 3647), und dann - auf einem dünneren (Zahl 4). Dadurch erreichen sie eine möglichst glatte Oberfläche., da sich auf einer rauen Oberfläche Einschlüsse hinter Unregelmäßigkeiten verbergen und nach dem Tiefätzen nicht sichtbar sind.

Tiefenalkalisches Ätzen von Proben

Das sogenannte Tiefenätzverfahren wird verwendet, um die Anzahl und Verteilung von nichtmetallischen Einschlüssen über den Querschnitt von Proben zu beurteilen.. Einer der Vorteile dieser Methode zur Analyse von Einschlüssen in Aluminiumpolen ist, dass, dass man damit die Verteilung der Einschlüsse entlang der Säule abschätzen kann, was für andere Methoden unmöglich ist.

Mit tiefem alkalisches Ätzen anwenden 15 %-Lösung von Natriumhydroxid (NaOH) bei einer Temperatur 65 ºS. Zur Zubereitung zuerst die benötigte Wassermenge in einem geeigneten Gefäß erhitzen., und dann nach und nach Natriumhydroxid hinzufügen und mischen. Es ist wichtig, die Temperatur mit einem Thermometer zu kontrollieren.. Nach jeweils drei Versuchen wird die Lösung gewechselt.

Wenn die Lösungstemperatur 65 ºС Proben werden darin eingetaucht. Zuerst sinkt die Temperatur der Lösung, und dann nimmt es zu. Die Probe ist geätzt für 15 Protokoll, dann gründlich mit Wasser abspülen und alle Plaquespuren auf der Oberfläche entfernen. Die Dicke der geätzten Oberfläche beträgt ca. 0,3 mm.

Ätzgruben an der Einschlussstelle

Beim tiefen alkalischen Ätzen werden nichtmetallische Einschlüsse geätzt. An ihrer Stelle bilden sich Gruben, die mit bloßem Auge sichtbar sind. Diese Vertiefungen zeigen die Lage der Einschlüsse., aber ihre Größe ist ungefähr 10 mal mehr, als die Größe echter Einschlüsse (Abbildung 1).

yamki-travleniyaBild 1 - Geätzte Ätzgruben

Zählen der Ätzgruben

Für eine quantitative Beurteilung der Verteilung der Einschlüsse über den Querschnitt der Säule wurde deren Querschnitt in drei flächengleiche Bereiche unterteilt, wie auf dem bild gezeigt 1 - zentrales C, mittel M und Oberfläche S.

3 KreisBild 2 - Schnittbild des Säulenquerschnitts

Alle Gruben, die mit bloßem Auge sichtbar sind, mit schwarzem Marker markiert. Auf einem Fotokopierer eine Papierkopie der Oberfläche mit markierten Vertiefungen angefertigt.

Je nach Größe der Gruben wurden sie in zwei Gruppen eingeteilt: groß und klein. Gruben mit einem Durchmesser größer als 0,5 mm als groß angesehen, weniger 0,5 mm - klein. Das heisst, dass Einschlüsse größer sind 50 μm gelten als groß.

Verteilung nichtmetallischer Einschlüsse in Säulen

Die Messergebnisse zeigten folgendes:

  1. Querschnittsverteilung der Einschlüsse - hauptsächlich in der zentralen Zone.
  2. Die Anzahl und Verteilung der Einschlüsse über die Länge der Säulen hängt von der Haltedauer der Schmelze im Ofen vor dem Gießen der Säulen ab.. Halten Sie die Schmelze für 10 Minuten sind nicht genug. Erhöhen der Belichtungszeit über 30 Minuten ergeben kein positives Ergebnis.
  3. Mit einer Verringerung des Volumens des "Sumpfes" im Ofen am Ende des Gießens der Säulen führt dies zu einer Erhöhung der Anzahl der Einschlüsse am Ende der Säulen des letzten Gusses.

Einschlüsse in einem primären Aluminiumpfosten

Typische Verteilung von Einschlüssen in einer Säule mit einem Durchmesser 152 mm Primärmetall sind in den Abbildungen dargestellt 1 und 2, Poldurchmesser 228 mm aus recyceltem Metall - im Bild 3.

Feigea) der Anfang der Säule
fig-bb) das Ende des Beitrags

Bild 3 - Verteilung von Einschlüssen in einer Säule mit einem Durchmesser 152 mm von Primäraluminium: a) der Anfang der Spalte, b) das Ende des Beitrags

grafikBild 4 - Verteilung der Einschlüsse über die Länge einer Säule aus Primäraluminium mit einem Durchmesser 152 mm

Einschlüsse in Sekundäraluminiumpfosten

Grafiker228Bild 5 - Verteilung von Einschlüssen über die Länge eines Pfostens aus Sekundäraluminium mit einem Durchmesser 228 mm - erster Guss

440-shlifBild 6 - Blick auf die Ätzgruben in der Säulenprobe aus der Ferne 440 cm vom Ende des Beitrags – letztes Casting

OxidBild 7 - Schliffbild des Oxidfilms aus dem "Sumpf" des Ofens

btorichnyy-1-2Bild 8 - Unterschied in der Verteilung der Einschlüsse
erster und letzter Säulenguss

Eine Quelle: Ghadir Razaz, Gießpraxis beeinflusst die Einschlussverteilung in Al-Blöcken, Universität Karlstad, 2012.