Жидкотекучесть алюминия

Жидкотекучесть металла

Жидкотекучесть – это чисто литейный термин и он отличается от общенаучного термина «текучесть». В обычной науке «текучесть» – это величина, обратная вязкости и, поэтому, ее можно точно численно измерить.

В литейном деле жидкотекучесть (ее также называют «литейная текучесть») определяют как расстояние, на которое жидкий металл проникнет в полость литейной формы при литье металлов, в том числе, при литье алюминия. Поэтому жидкотекучесть – это не абсолютная, относительная величина.

Когда расплавленный алюминий входит в полость литейной формы, то в ходе этого течения он теряет свою термическую энергию. В конце концов, алюминий начинает затвердевать и в некоторой точке полости прекращает течь.

zhidkotwkuchest-alyuminiya-neobxodimostРисунок 1 – Для таких сложных отливок с тонким элементами требуется высокая степень жидкотекучести металла

Влияние технологии литья на жидкотекучесть металла

Основными факторами, влияющими на жидкотекучесть металла, являются следующие.
1) Исходная температура металла.
2) Мощность отбора тепла от расплава материалом литейной формы, в том числе влияние термоизоляционных покрытий на литейной форме.
3) Кинетическая энергия металла. Гравитационное литье (литье в кокиль) и литье в песчаные формы полагаются на течение металла сверху вниз под собственным весом. Литье под низким и высоким давлением применяют различное, регулируемое давление для того, чтобы заставить металл течь в литейную форму.
4) Степень чистоты металла, то есть наличие в сплаве посторонних примесей также оказывает большое влияние на жидкотекучесть металла (рисунок 2).

zhidkotekuchest-alyuminiya-filtrРисунок 2 – Влияние фильтрования алюминиевого расплава на его жидкотекучесть

Роль жидкотекучести металла при литье

1) Недостаточная жидкотекучесть может приводить к неполному заполнению литейной формы и нечеткому повторению формы изделия.
2) Чрезмерная жидкотекучесть может приводить к проникновению металл сквозь песчаную форму или чрезмерное выплескивание металла при его движении по литейным каналам.
3) На практике жидкотекучесть металла контролируется путем выбора сплава, температурой расплава и температурой литейной формы.
4) Ухудшение жидкотекучести металла могут быть указанием на его загрязненность.
5) Можно ожидать изменения жидкотекучести металла при изменении  содержания примесей, введении добавок для измельчения зерна или модификации сплава.

Спиральная проба на жидкотекучесть

Спиральная проба – это заливка металла в спиральную песчаную форму (рисунок 3). Она является самым старым способом оценки жидкотекучести металла. Металл при тщательно контролируемой температуре заливают в литейную форму и измеряют длину, которую прошел  металл.

zhidkotekuchest-spiralnaya-probaРисунок 3 – Схема спиральной пробы на жидкотекучесть

Вакуумная проба на жидкотекучесть

Сущность вакуумной пробы на жидкотекучесть заключается в следующем (рисунок 4). Керамическая или кварцевая труба соединяется с вакуумной системой. Эта труба окунается в испытуемый расплав при заданной температуре. По высоте подъема металла судят о его жидкотекучести.

zhidkotekuchest-vakuumnaya-probaРисунок 4 – Схема вакуумной пробы на жидкотекучесть

Влияние легирующих элементов на жидкотекучесть алюминия

Влияние на жидкотекучесть алюминия содержания в нем легирующих элементов (медь и кремний) показано на рисунке 5.

zhidkotekuchest-alyuminiya-legirovanieРисунок 5 – Зависимость жидкотекучести алюминия
от содержания кремния и меди

Влияние на жидкотекучесть алюминия модификаторов (стронций), измельчителей зерна (титан, титан/бор) и примесей (железо) показано на рисунке 6.

zhidkotekuchest-alyuminiya-legiruyushchie-elementyРисунок 6 – Влияние на жидкотекучесть алюминиевого сплава А320 изменений содержания примесей, легирующих элементов и модифицирующих добавок

Влияние чистоты алюминия на его жидкотекучесть

Жидкотекучесть алюминия очень чувствительна к уровню его чистоты, как это видно из рисунка 7.

zhidkotekuchest-chistogo-alyuminiyaРисунок 7 – Резкое снижение жидкотекучести чистого алюминия с увеличением общего содержания примесей

Источник: European Aluminium Association, 2002