Трещина в алюминиевом литье — это дефект, наносящий значительный ущерб, поскольку он нарушает целостность металлической структуры. В ходе последующей экструзии или каландрирования трещину невозможно сжать. Поэтому слиток с трещинами при контроле качества считается абсолютно бракованным. Наличие литейных трещин серьезно сказывается на эффективности производства и экономической выгоде предприятий по переработке алюминия. Поэтому необходимо систематически анализировать и изучать их, принимать эффективные меры на производстве, чтобы сократить количество дефектов в виде трещин и повысить выход готовых слитков.
Трещина в отливке
В зависимости от механизма образования трещины в отливках обычно подразделяются на горячие и холодные.
Горячие трещины — это трещины, образующиеся в зоне эффективной кристаллизации. На примере круглых слитков макроскопическими проявлениями таких трещин являются поверхностные трещины, центральные трещины, кольцевые трещины, радиальные трещины, трещины в литнике и т. д.
Под холодными трещинами понимаются трещины, образующиеся при температуре ниже температуры солидуса сплава, причем большинство из них возникает при температуре около 200 °C. Боковые трещины, трещины на дне и расколы в основном относятся к категории холодных трещин.
Холодные трещины часто возникают в растянутых участках отливок. К холодным трещинам особенно подвержены отливки с большими перепадами толщины стенок и сложной формой, в особенности крупные и тонкостенные отливки. Все факторы, способные увеличить напряжение в отливке, снизить её прочность и пластичность, способствуют образованию холодных трещин.
Термическое растрескивание — распространённый дефект литья, который трудно полностью устранить. За исключением сплава Al-Si, он встречается практически во всех промышленных деформируемых алюминиевых сплавах. Механизм образования термических трещин в основном включает теорию прочности, теорию жидкой плёнки и теорию образования трещин. Среди них теория прочности носит общий характер. На основании результатов исследований механических свойств сплава при высоких температурах считается, что все сплавы имеют “диапазон температур хрупкости”, характеризующийся крайне низкой прочностью и крайне низким удлинением в зоне твердого и жидкого состояний выше температуры солидуса. Когда сплав остывает в этом интервале, если напряжение, вызванное усадкой, превышает прочность металла в этот момент, либо деформация, вызванная напряжением, превышает пластичность металла, это приводит к образованию горячих трещин.
В процессе производства, как правило, не возникает ни чистых горячих трещин, ни чистых холодных трещин. В большинстве случаев сначала образуются горячие трещины, которые затем в процессе охлаждения перерастают в холодные трещины.
Ремонт литых алюминиевых деталей
Факторы, влияющие на образование трещин в отливках, в основном связаны с качеством расплава, литейным оборудованием, условиями литейного процесса и структурой зерна. Поэтому для предотвращения появления трещин в отливках можно принять соответствующие меры по этим четырём направлениям.
Снизить содержание примесей
Оптимизация химического состава позволяет улучшить формуемость сплава и снизить вероятность растрескивания слитка. При высоком содержании примесей искажение решетки в структуре сплава усиливается, внутреннее напряжение возрастает, а способность сопротивляться пластической деформации значительно снижается, в результате чего сплав становится склонным к растрескиванию.
Снизить содержание газа и включений
При плавке алюминия и алюминиевых сплавов печные газы и воздух должны вступать во взаимодействие с расплавленным алюминием на границе раздела фаз, что приводит к таким процессам, как соединение, разложение, растворение и диффузия. Алюминий окисляется и поглощает газ.
Поскольку доля водорода (H₂) в газе, поглощаемом расплавом, составляет более 85%, а растворимость водорода в расплаве снижается с понижением температуры. При кристаллизации и затвердевании расплава происходит выделение большого количества газа, в результате чего в слитке образуются поры. Включения и поры могут ослаблять связи между зернами, вызывая концентрацию напряжений, снижая пластичность и прочность слитка, что приводит к образованию литейных трещин.
Технологии AdTech позволяют устранить трещины в алюминиевых сплавах. Эти онлайновая установка дегазации и Блок фильтрации CFF Разработанная компанией AdTech технология позволяет удалять водород и другие примеси, а также снижать пористость и количество трещин в алюминиевых сплавах.