품질 알루미늄 합금 투자 주조 근본적으로 용융물의 완전성에 의해 결정됩니다. 높은 무결성의 용융물을 얻으려면 온도, 화학 성분, 가스 함량을 정밀하게 제어해야 합니다. 주요 목적은 세라믹 쉘에 들어가기 전에 산화물, 수소 다공성 및 함유물이 없는 깨끗하고 균질한 액체 금속을 생산하는 것입니다.
주조 엔지니어와 야금학자에게 중요한 시사점은 다음과 같습니다. 용융 준비는 최종 주조 결함의 60% 이상을 차지합니다. . 적절한 탈기, 입자 미세화 및 엄격한 온도 관리 700°C 및 760°C 협상할 수 없는 단계입니다. 이러한 매개변수를 무시하면 항공우주 및 자동차 응용 분야에서 기계적 특성이 감소하고 표면 마감이 불량하며 거부율이 높아집니다.
용해로 선택 및 온도 제어
용해로의 선택은 알루미늄 합금의 청결도에 큰 영향을 미칩니다. 유도로는 빠른 가열 능력과 균질성을 촉진하는 전자기 교반으로 인해 매몰 주조에 선호됩니다. 그러나 과도하게 교반하면 공기가 혼입되어 산화물이 형성될 수 있습니다.
최적의 녹는점
알루미늄 합금은 일반적으로 약 660°C에서 녹지만, 정밀 주조의 경우 복잡한 세라믹 주형에 유동성을 보장하려면 주입 온도가 더 높아야 합니다. 이상적인 붓는 범위는 700°C ~ 760°C . 800°C를 초과하면 수소 용해도와 산화 속도가 극적으로 증가합니다. 760°C 이상에서 10°C 증가할 때마다 수소 흡수는 다음과 같이 증가할 수 있습니다. 15-20% , 응고 시 심각한 다공성 문제가 발생합니다.
도가니 재료 호환성
실리콘 카바이드(SiC) 또는 흑연 점토 도가니를 사용하는 것이 표준입니다. 이러한 재료는 용융된 알루미늄과의 반응을 방지하기 위해 보호 유약으로 코팅되어야 합니다. 손상된 도가니 라이닝은 철 및 실리콘 오염 물질을 유입하여 합금의 기계적 특성을 변경합니다. 도가니 정기 점검 및 교체 50-100 용해 일관성을 유지하는 것이 좋습니다.
탈기 및 수소 제거 기술
수소는 용융된 알루미늄에서 상당한 용해도를 갖는 유일한 가스입니다. 금속이 응고됨에 따라 수소가 침전되어 주물을 약화시키는 기공이 형성됩니다. 따라서 효과적인 탈기는 용융물 준비에서 가장 중요한 단계입니다.
아르곤/질소를 이용한 회전식 탈기
고품질 매몰 주조의 업계 표준은 회전식 임펠러 탈기입니다. 흑연 로터가 회전합니다. 300-500RPM 불활성 가스(아르곤 또는 질소)를 용융물에 주입하는 동안. 이는 확산을 통해 수소를 포획하는 미세한 기포를 생성합니다. 프로세스는 일반적으로 지속됩니다. 10~15분 수소 수준을 다음과 같이 줄일 수 있습니다. 0.30ml/100g ~ 0.10ml/100g 이하 .
고체 탈기 정제
소규모 주조장의 경우 헥사클로로에탄 기반 정제가 대안입니다. 물에 잠기면 염소 가스가 방출되고, 이는 수소와 반응하여 HCl 가스를 형성합니다. 이 방법은 효과적이지만 독성 연기를 생성하고 제거해야 하는 소금 슬래그 잔류물을 남깁니다. 이는 회전식 탈기보다 일관성이 낮으며 일반적으로 항공우주 등급 부품에는 권장되지 않습니다.
| 방법 | 효율성 | 환경에 미치는 영향 | 일관성 |
|---|---|---|---|
| 회전식 불활성 가스 | 높음(>90%) | 낮음(무독성) | 우수 |
| 염소 정제 | 중간(70-80%) | 높음(독성 가스) | 변수 |
| 진공 탈기 | 매우 높음(>95%) | 없음 | 우수 |
곡물 정제 및 수정
응고된 알루미늄 합금의 미세 구조는 기계적 성능을 결정합니다. 거친 입자는 연성을 저하시키고 열간 인열에 대한 민감성을 증가시킵니다. 결정립 미세화 및 변형은 용융 단계에서 수행되는 필수적인 야금 처리입니다.
티타늄-붕소 정제기
Al-Ti-B 마스터 합금(일반적으로 Ti 5%, B 1%)을 추가하면 이질적인 핵 생성이 촉진됩니다. 이는 미세한 등축 결정립 구조를 초래합니다. 표준추가율은 중량으로 0.1-0.2% 전체 용융량 중 과도하게 첨가하면 응력 집중 장치 역할을 하고 피로 수명을 단축시키는 거친 TiAl3 금속간 화합물이 형성될 수 있습니다.
실리콘 합금을 위한 스트론튬 변형
아공융 Al-Si 합금(예: A356)의 경우 스트론튬(Sr) 개질은 거친 판형 실리콘 공융을 미세한 섬유 구조로 변환합니다. 이는 신율과 인장 강도를 크게 향상시킵니다. 최적의 Sr 농도는 150-200ppm . Sr은 시간이 지남에 따라 희미해진다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 수정 작업은 붓기 직전, 이상적으로는 1시간 이내에 수행되어야 합니다. 30~45분 .
개재물 제거 및 용융 여과
조심스럽게 용융하더라도 산화물(Al2O3) 및 내화성 입자와 같은 비금속 개재물은 용융물에 부유 상태로 남아 있습니다. 이러한 개재물은 균열이 시작되는 지점으로 작용하므로 주조 전에 제거해야 합니다.
세라믹 폼 필터(CFF)
세라믹 폼 필터는 게이팅 시스템이나 국자에 배치됩니다. 이 필터는 심층 여과를 통해 작동하여 기공 크기보다 큰 입자를 포착합니다. 일반적인 기공 크기는 다음과 같습니다. 10, 20 또는 30 PPI(인치당 기공) . 10 PPI 필터는 큰 불순물을 제거하고, 30 PPI 필터는 더 미세한 산화물을 포착합니다. 이중 단계 여과 시스템을 사용하면 청결도를 최대로 향상시킬 수 있습니다. 40% 여과되지 않은 용융물과 비교.
스키밍 및 정착
여과하기 전에 수동 또는 기계적 스키밍을 통해 용융물 표면의 벌크 산화물 층을 제거합니다. 용융물이 정착되도록 허용 10~15분 탈기 후 더 무거운 개재물은 가라앉고 가벼운 드로스가 뜨게 하여 더 쉽게 제거할 수 있습니다. 이 단계를 서두르면 종종 난류가 발생하여 산화물이 액체 흐름에 다시 유입됩니다.
결론적으로, 고품질 알루미늄 합금 매몰 주조품을 생산하려면 용융 관리에 대한 체계적인 접근 방식이 필요합니다. 온도를 제어하고, 효과적으로 가스를 제거하고, 입자 구조를 정제하고, 함유물을 필터링함으로써 제조업체는 우수한 기계적 특성과 최소 결함률을 보장할 수 있습니다.
