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鎂合金鑄造結晶器與電磁攪拌

2019-12-06 14:24 ?瀏覽:

 結晶器是鑄造變形鎂合金錠的模具,不僅決定了鑄錠的形狀和尺寸,而且直接影響著錠的品質和裂紋敏感性。鎂合金圓錠結晶器的結構形式與鋁合金的相同,但高度高一些。結晶器的尺寸見表1及表2。

  鑄造裂紋敏感性較大的大直徑錠時,宜采用較高的結晶器,且噴水角應小些。不管是圓錠結晶器還是扁錠的,其內表面粗糙度應由于鎂合金扁錠尺寸較小,且鑄錠冷裂紋敏感性不大,因此沒有必要采用端頭小面帶缺口的結晶器。因為這種結晶器操作不便,尤其是見水有爆炸危險性的鎂合金更不宜采用。扁錠結晶器直接置于水箱上。水箱上有兩排水孔,與鑄錠分別呈90°及45°角,水孔直徑4mm~6mm,孔間距10mm。

  液穴鎂合金熔體的電磁攪拌

  在鎂合金熔鑄過程中,若僅用晶粒細化處理,往往不能獲得滿意的細晶粒組織,若鑄造時對液穴中熔體進行電磁攪拌則能獲得穩定的細晶粒組織。熔體的黏滯運動可顯著細化凝固后的晶粒組織,因為電磁場造成的熔體運動可引起體積結晶,形成細晶組織,不過電磁攪拌也有一些負面作用,即有一些中間金屬化合物一次晶落進凝固著的錠中,成為一次晶缺陷,同時還會粗化枝晶,即使晶內結構粗化。

  一般工頻感應器產生的磁場使液穴中的熔體發生定向運動,由一臺電壓380V、頻率50Hz的降壓變壓器作為電源,攪拌功率的調控由變壓器二次分接頭承擔,接頭電壓最大24V,電流為幾十kA至幾千kA。

  鑄造直徑≥500mm的圓錠將感應器放在液穴上方,而鑄造小直徑錠則宜將它置于結晶器外圍。

  鑄造MB1、MB8合金165mm×540mm扁錠時,感應器功率為20kW~100W,過小熔體運動不明顯,≥100kW時熔體運動又過于激烈,甚至可破壞氧化膜,將其卷入錠內。

  電磁攪拌的作用可歸納為:

  降低液穴內熔體溫度與使溫度均勻,結晶范圍間窄的合金則降低的少,只可能低于液相線2℃~3℃。

  細化晶粒尺寸。實踐證明,形核數與熔體運動速度成正比,因此熔體攪動強度大晶粒越細,如電磁攪拌器的電流為0A時,晶粒平均尺寸為600mm2,電流強度90A時,晶粒平均尺寸為200mm2,而電流強度上升到150A,則晶粒細小到只有10mm2,再提高攪拌強度對晶粒尺寸就沒有影響了。

  電磁攪拌明顯粗化枝晶和增加中間金屬化合物一次晶數。例如在鑄造MA8合金時(含1.8%Mn),沒有電磁攪拌時,試片上中間金屬化合物占的比例為0.02%,而攪拌電流為90A時,是間金屬化合物在試片上的比例達到0.2%,為沒有攪拌的10倍。

  用功率為60kV·A的感應器磁場攪拌可以完全消除MB8合金錠的柱狀晶,而MB3合金只需要40kA感應器的磁場不但可以消除柱狀晶組織,而且晶粒細化到原有晶粒尺寸的1/100左右。

  若將MB8合金的Mn含量控制在0.3%~0.55%,MB3合金的控制在0.4%~0.65%,則只要攪拌不管磁場大小都可以完全消除含Mn的一次晶化合物的聚焦。

  由于電磁攪拌細化了晶粒,增大了結晶前沿壓力,改善了固液區的裂紋自行修復條件,可以鑄得熱裂紋少甚至沒有熱裂紋的錠。

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