Литье алюминия методом «горячей головки» обладает такими преимуществами, как превосходное качество внутренней структуры и поверхности слитка, а также простота производства и эксплуатации, поэтому для производства круглых слитков из алюминиевого сплава выбирается именно процесс литья методом «горячей головки». При условии, что состав сплава и оборудование для литья с горячей головкой определены, параметры процесса литья играют очень важную роль в производстве высококачественных круглых слитков из алюминиевого сплава большого диаметра.
Параметры процесса литья в основном включают скорость литья, температуру литья и прочность слитка при охлаждении. Производство высококачественных круглых слитков из алюминиевого сплава фактически является результатом оптимального сочетания этих трех основных параметров.
(1) Скорость литья. Существует втулка подъемника в кристаллизаторе литья с горячей верхней частью, который обеспечивает охлаждение и смазку в процессе охлаждения. Поскольку ширина втулки литникового канала фиксирована, высота охлаждения слитка также фиксирована. Выбор скорости литья должен основываться на обеспечении хорошей формуемости круглого слитка из алюминиевого сплава, то есть на том, чтобы на круглом слитке из алюминиевого сплава не появлялись трещины и он имел хорошее качество поверхности. С учётом вышеуказанных факторов, а также большого диаметра слитка, более целесообразно производить литье круглых слитков из алюминиевого сплава с относительно небольшой скоростью литья, поэтому скорость литья выбирается на уровне 20–30 мм/мин.
(2) Температура литья. Выбор температуры литья обусловлен необходимостью обеспечения хорошей текучести расплава алюминиевого сплава после литья с разъемной формой в процессе литья. Ведь только хорошая текучесть может гарантировать хорошие заполняющие свойства расплава алюминиевого сплава.
К факторам, влияющим на температуру литья, относятся расстояние течения расплавленного алюминия (длина литникового канала), падение температуры во время течения (длина литникового канала и температура окружающей среды), состав сплава, технические характеристики слитка и расход расплава в литейный желоб. Как правило, температура литья должна быть на 50–100 градусов Цельсия выше температуры ликвидуса сплава. Кроме того, из-за большого диаметра круглого слитка из алюминиевого сплава в процессе литья скорость затвердевания внутренней и внешней частей слитка неравномерна, что может привести к появлению дефектов, связанных с недостаточной плотностью. Если температура литья низкая, центральная часть слитка не может быть эффективно и своевременно наполнена, что может привести к появлению серьезных дефектов рыхлости, которые впоследствии при экструзии вызовут трещины в экструдированном изделии, что серьезно повлияет на качество. Поэтому температура литья выбирается на уровне 680–690 градусов Цельсия.
(3) Интенсивность охлаждения. Интенсивность охлаждения оказывает большое влияние на структуру слитка, его эксплуатационные характеристики, склонность к растрескиванию и качество поверхности. Расход, скорость потока и температура охлаждающей воды, конструкция кристаллизатора и температура литья — вот три основных фактора, определяющих интенсивность охлаждения. В промышленном производстве литья алюминиевых сплавов из расплава для данной марки сплава и спецификации слитка конструкция кристаллизатора и температура литья в основном фиксированы, и интенсивность охлаждения слитка можно регулировать только путем изменения расхода и давления охлаждающей воды. Поэтому давление охлаждающей воды выбирается в пределах 0,05–0,10 МПа.