Литье с воздушным обдувом также называется литьем с газовым давлением в верхней части формы. Это новая технология литья, разработанная на основе технологии «горячей головки», при которой в место соединения нижнего края «горячей головки» и формы вводится смесь воздуха и смазочного масла, благодаря чему между расплавом или слитками и формой образуется смазочная тепловая завеса из масляно-газовой смеси.
Масло и газ образуют систему непрерывной смазки, создавая смешанную масляно-газовую смазочную воздушную завесу между формой и расплавом, регулируя давление и расход масла и газа таким образом, чтобы образовавшаяся масляно-воздушная завеса оставалась стабильной и неподвижной относительно расплава. Изменения давления уравновешиваются. Под действием давления газа жидкий металл или слиток не соприкасается со стенкой формы, а масло само по себе является изолятором. Теплопотери расплава через стенку формы замедляются, и даже первичное охлаждение, вызванное стенкой формы, устраняется. Вторичное охлаждение приводит к затвердеванию в слиток, благодаря чему кристаллические зерна получаются мелкими, а поверхность — гладкой.
Факторы, влияющие на литье «горячей головки» методом воздушного скольжения
Точность кристаллизатора. При литье с «горячей головкой» с воздушным скольжением давление, создаваемое маслом или газом, используется для уравновешивания статического давления расплава в «горячей головке», что способствует формированию расплава. Расплав непосредственно охлаждается и затвердевает в слиток без контакта с формой, а точка охлаждения находится вблизи границы раздела «твердое-жидкое»; профиль затвердевания при литье с газовым скольжением аналогичен профилю при электромагнитном литье. Поэтому литье с воздушным скольжением Форма должна быть изготовлена с высокой точностью.
Высота кристаллизатора. В кристаллизаторе любое изменение скорости отвода тепла в начальной точке затвердевания слитка чувствительно влияет на формирование оболочки конденсата. При усадке в процессе затвердевания между оболочкой конденсата и кристаллизатором образуется воздушный зазор, что может легко привести к сегрегации и повлиять на качество поверхности слитка. Уменьшение высоты кристаллизатора позволяет уменьшить площадь контакта полутвердой оболочки с кристаллизатором, сократить время пребывания расплава в зоне первичного охлаждения, уменьшить степень вторичного переплава и обеспечить хорошее качество поверхности слитка.
Интенсивность охлаждения. Кристаллизатор с воздушным обдувом характеризуется коротким периодом высокой температуры, при этом первичное охлаждение практически отсутствует. При затвердевании расплава тепло отводится почти исключительно за счет воды вторичного охлаждения. Для обеспечения стабильной высоты жидкой полости и предотвращения подъёма линии затвердевания, а также возникновения расплавления и утечки алюминия необходимо, чтобы расход воды вторичного охлаждения был равномерным, вода точно распылялась в зоне слитка, а интенсивность охлаждения была соответствующей.
Количество и давление смазочного масла. Подходящая система масляно-воздушной смазки является основой литья методом «воздушного скольжения». В связи с изменением уровня расплава алюминия и алюминиевых сплавов в «горячей верхней части» и фазовыми превращениями сплава статическое давление, непосредственно действующее на форму, также соответственно изменяется. Между кожухом конденсатора и формой возникает значительная сила трения, и вслед за этим изменяется интенсивность первичного охлаждения.
Для устранения негативных последствий необходимо создать надлежащую изолирующую и смазочную пленку между формой и расплавом. При литье с воздушным скольжением используется смазочная система, состоящая из смазочного масла и сжатого воздуха, для создания в форме стабильного противодавления масла и газа, соответствующего условиям окружающей среды. Это противодавление можно сравнить с предварительным напряжением, которое формирует смазочную воздушную завесу из смеси масла и газа, уравновешивает статическое давление расплава на форму, а также позволяет использовать воду вторичного охлаждения для непосредственного опрыскивания участка теплопередачи в верхней части оболочки слитка с целью контроля процесса затвердевания и формы, что обеспечивает требуемое качество слитка. Если сжатый воздух не подается в кристаллизатор, расплав напрямую воздействует на внутреннюю стенку кристаллизатора, и тепло расплава отводится за счет первичного охлаждения, что приводит к образованию конденсированной оболочки. При подаче сжатого воздуха расплав не соприкасается непосредственно со стенкой формы, образуя воздушную завесу.