1. Faktor Makroskopik yang Menyumbang kepada Pembentukan Retak
1.1 Semasa tuangan separa berterusan, air penyejuk disembur terus ke permukaan jongkong, menghasilkan kecerunan suhu yang curam dalam jongkong. Ini mengakibatkan penguncupan tidak sekata antara kawasan yang berbeza, menyebabkan sekatan bersama dan menjana tegasan terma. Di bawah medan tegasan tertentu, tegasan ini boleh menyebabkan keretakan jongkong.
1.2 Dalam pengeluaran perindustrian, keretakan jongkong sering berlaku pada peringkat tuangan awal atau berpunca daripada retakan mikro yang kemudiannya merambat semasa penyejukan, yang berpotensi merebak ke seluruh jongkong. Selain keretakan, kecacatan lain seperti penutupan sejuk, meledingkan dan tergantung juga mungkin berlaku semasa peringkat tuangan awal, menjadikannya fasa kritikal dalam keseluruhan proses tuangan.
1.3 Kecenderungan tuangan sejuk terus kepada rekahan panas sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia, penambahan aloi induk, dan kuantiti penapisan bijirin yang digunakan.
1.4 Kepekaan retak panas aloi adalah disebabkan terutamanya oleh tegasan dalaman yang mendorong pembentukan lompang dan retak. Pembentukan dan pengedarannya ditentukan oleh unsur mengaloi, kualiti metalurgi cair, dan parameter tuangan separa berterusan. Khususnya, jongkong bersaiz besar aloi aluminium siri 7xxx terdedah terutamanya kepada rekahan panas disebabkan oleh pelbagai unsur pengaloian, julat pemejalan yang luas, tegasan tuangan yang tinggi, pengasingan pengoksidaan unsur aloi, kualiti metalurgi yang agak lemah dan kebolehbentukan yang rendah pada suhu bilik.
1.5 Kajian telah menunjukkan bahawa medan elektromagnet dan unsur mengaloi (termasuk penapisan bijirin, unsur pengaloian utama dan unsur surih) memberi kesan ketara kepada struktur mikro dan kerentanan retak panas bagi aloi siri 7xxx separa tuangan berterusan.
1.6 Selain itu, disebabkan oleh komposisi kompleks aloi aluminium 7050 dan kehadiran unsur yang mudah teroksida, leburan cenderung untuk menyerap lebih banyak hidrogen. Ini, digabungkan dengan kemasukan oksida, membawa kepada kewujudan bersama gas dan kemasukan, menghasilkan kandungan hidrogen yang tinggi dalam cair. Kandungan hidrogen telah menjadi faktor utama yang mempengaruhi keputusan pemeriksaan, tingkah laku patah, dan prestasi keletihan bahan jongkong yang diproses. Oleh itu, berdasarkan mekanisme kehadiran hidrogen dalam leburan, adalah perlu untuk menggunakan media penjerapan dan peralatan penapisan penapisan untuk mengeluarkan hidrogen dan kemasukan lain daripada leburan untuk mendapatkan leburan aloi yang sangat tulen.
2. Punca Mikroskopik Pembentukan Retak
2.1 Keretakan panas jongkong ditentukan terutamanya oleh kadar pengecutan pemejalan, kadar penyusuan, dan saiz kritikal zon lembik. Jika saiz zon lembik melebihi ambang kritikal, keretakan panas akan berlaku.
2.2 Secara amnya, proses pemejalan aloi boleh dibahagikan kepada beberapa peringkat: penyusuan pukal, penyusuan interdendritik, pengasingan dendrit, dan penyambungan dendrit.
2.3 Semasa peringkat pemisahan dendrit, lengan dendrit menjadi lebih rapat dan aliran cecair dihadkan oleh ketegangan permukaan. Kebolehtelapan zon lembik dikurangkan, dan pengecutan pemejalan yang mencukupi dan tegasan haba boleh menyebabkan keporositi mikro atau bahkan retak panas.
2.4 Dalam peringkat penyambungan dendrit, hanya sejumlah kecil cecair yang tinggal di persimpangan tiga. Pada ketika ini, bahan separa pepejal mempunyai kekuatan dan keplastikan yang besar, dan rayapan keadaan pepejal adalah satu-satunya mekanisme untuk mengimbangi pengecutan pemejalan dan tegasan haba. Kedua-dua peringkat ini adalah yang paling berkemungkinan membentuk lompang pengecutan atau rekahan panas.
3. Penyediaan Jongkong Papak Berkualiti Tinggi Berdasarkan Mekanisme Pembentukan Retak
3.1 Jongkong papak bersaiz besar selalunya mempamerkan keretakan permukaan, keliangan dalaman, dan kemasukan, yang memberi kesan teruk kepada tingkah laku mekanikal semasa pemejalan aloi.
3.2 Sifat mekanikal aloi semasa pemejalan sebahagian besarnya bergantung pada ciri struktur dalaman, termasuk saiz butiran, kandungan hidrogen dan tahap kemasukan.
3.3 Untuk aloi aluminium dengan struktur dendritik, jarak lengan dendrit sekunder (SDAS) memberi kesan ketara kepada kedua-dua sifat mekanikal dan proses pemejalan. SDAS yang lebih halus membawa kepada pembentukan keliangan yang lebih awal dan pecahan keliangan yang lebih tinggi, mengurangkan tegasan kritikal untuk rekahan panas.
3.4 Kecacatan seperti lompang pengecutan interdendritik dan kemasukan sangat melemahkan keliatan rangka pepejal dan dengan ketara mengurangkan tegasan kritikal yang diperlukan untuk rekahan panas.
3.5 Morfologi bijian merupakan satu lagi faktor mikrostruktur kritikal yang mempengaruhi tingkah laku rekahan panas. Apabila butiran beralih daripada dendrit kolumnar kepada butiran equiaxed globular, aloi menunjukkan suhu ketegaran yang lebih rendah dan kebolehtelapan cecair interdendritik yang lebih baik, yang menyekat pertumbuhan liang. Selain itu, bijirin yang lebih halus boleh menampung kadar terikan dan terikan yang lebih besar dan memberikan laluan perambatan retakan yang lebih kompleks, sekali gus mengurangkan kecenderungan rekahan panas secara keseluruhan.
3.6 Dalam pengeluaran praktikal, mengoptimumkan pengendalian leburan dan teknik tuangan—seperti mengawal ketat kemasukan dan kandungan hidrogen, serta struktur bijian—boleh meningkatkan rintangan dalaman jongkong papak kepada rekahan panas. Digabungkan dengan reka bentuk perkakas dan kaedah pemprosesan yang dioptimumkan, langkah-langkah ini boleh membawa kepada pengeluaran jongkong papak berskala besar dan berkualiti tinggi hasil tinggi.
4. Penapisan Bijian Jongkong
Aloi aluminium 7050 terutamanya menggunakan dua jenis penapisan bijirin: Al-5Ti-1B dan Al-3Ti-0.15C. Kajian perbandingan mengenai aplikasi dalam talian penapis ini menunjukkan:
4.1 Jongkong yang ditapis dengan Al-5Ti-1B mempamerkan saiz butiran yang jauh lebih kecil dan peralihan yang lebih seragam dari pinggir jongkong ke tengah. Lapisan berbutir kasar lebih nipis, dan kesan penghalusan bijirin keseluruhan lebih kuat merentasi jongkong.
4.2 Apabila bahan mentah yang sebelum ini ditapis dengan Al-3Ti-0.15C digunakan, kesan penapisan bijian Al-5Ti-1B berkurangan. Tambahan pula, meningkatkan penambahan Al-Ti-B melebihi titik tertentu tidak secara proporsional meningkatkan penghalusan bijirin. Oleh itu, penambahan Al-Ti-B hendaklah dihadkan kepada tidak lebih daripada 2 kg/t.
4.3 Jongkong yang ditapis dengan Al-3Ti-0.15C terdiri terutamanya daripada bijirin halus berbentuk bulat sama. Saiz butiran agak seragam merentasi lebar papak. Penambahan 3–4 kg/t Al-3Ti-0.15C berkesan dalam menstabilkan kualiti produk.
4.4 Terutamanya, apabila Al-5Ti-1B digunakan dalam aloi 7050, zarah TiB₂ cenderung untuk mengasingkan ke arah filem oksida pada permukaan jongkong di bawah keadaan penyejukan pantas, membentuk kelompok yang membawa kepada pembentukan sanga. Semasa pemejalan jongkong, kelompok ini mengecut ke dalam untuk membentuk lipatan seperti alur, mengubah ketegangan permukaan cair. Ini meningkatkan kelikatan cair dan mengurangkan kecairan, yang seterusnya menggalakkan pembentukan retak pada dasar acuan dan sudut muka lebar dan sempit jongkong. Ini dengan ketara meningkatkan kecenderungan keretakan dan memberi kesan negatif kepada hasil jongkong.
4.5 Memandangkan gelagat membentuk aloi 7050, struktur butiran jongkong domestik dan antarabangsa yang serupa, dan kualiti produk akhir yang diproses, Al-3Ti-0.15C diutamakan sebagai penapis bijirin sebaris untuk menuang aloi 7050—melainkan keadaan tertentu memerlukan sebaliknya.
5. Kelakuan Penapisan Bijian Al-3Ti-0.15C
5.1 Apabila penapisan bijirin ditambah pada 720 °C, bijirin terdiri terutamanya daripada struktur equiaxed dengan beberapa substruktur dan merupakan saiz yang paling halus.
5.2 Jika leburan disimpan terlalu lama selepas menambah penapis (cth, melebihi 10 minit), pertumbuhan dendritik kasar mendominasi, menghasilkan butiran yang lebih kasar.
5.3 Apabila jumlah penambahan penapis bijian ialah 0.010% hingga 0.015%, butiran equiaxed halus dicapai.
5.4 Berdasarkan proses perindustrian aloi 7050, keadaan penapisan bijian yang optimum ialah: suhu penambahan sekitar 720 °C, masa dari penambahan kepada pemejalan akhir dikawal dalam masa 20 minit, dan jumlah penapis pada kira-kira 0.01–0.015% (3–4 kg/t Al-3Ti-0.15C).
5.5 Walaupun terdapat variasi dalam saiz jongkong, jumlah masa daripada menambah penapis bijirin selepas keluar cair, melalui sistem dalam talian, palung dan acuan, kepada pemejalan akhir biasanya 15–20 minit.
5.6 Dalam tetapan industri, meningkatkan jumlah penapisan bijirin melebihi kandungan Ti sebanyak 0.01% tidak meningkatkan penghalusan bijirin dengan ketara. Sebaliknya, penambahan yang berlebihan membawa kepada pengayaan Ti dan C, meningkatkan kemungkinan kecacatan material.
5.7 Ujian pada titik yang berbeza—salur masuk degas, salur keluar degas dan palung tuangan—menunjukkan perbezaan minimum dalam saiz butiran. Walau bagaimanapun, menambah penapis terus pada palung tuangan tanpa penapisan meningkatkan risiko kecacatan semasa pemeriksaan ultrasonik bahan yang diproses.
5.8 Untuk memastikan penapisan bijirin seragam dan mengelakkan pengumpulan penapis, penapis bijian hendaklah ditambah pada salur masuk sistem penyahgas.
Masa siaran: Jul-16-2025
