Желоб для расплавленного алюминия является важной частью любого литейного цеха. Грамотно спроектированные желоба способствуют бесперебойной и эффективной работе литейного производства, где быстрая перекачка расплава между печами имеет решающее значение. Чистые желоба с низким уровнем турбулентности играют важную роль в производстве высококачественной продукции.
В связи с нестабильными поставками алюминия, желоба для расплавленного алюминия часто подвержены образованию трещин от термической усталости. Температура литья расплавленного алюминия составляет около 680 °C. Когда расплавленный алюминий высокой температуры проходит через литьевой желоб, температура его рабочей поверхности быстро повышается вследствие теплопроводности.
Поскольку толщина стенок алюминиевого желоба составляет 4 мм × 5 мм, в направлении толщины проходного канала возникает температурный градиент, а расширение материала в зоне высокой температуры ограничено, в результате чего возникают сжимающие напряжения.
Когда расплавленный алюминий высокой температуры проходит через литьевой канал, температура рабочей поверхности быстро снижается, при этом в поперечном направлении канала сохраняется температурный градиент, что приводит к неравномерной деформации материала канала.
Усадка материала в области низких температур ограничена, в результате чего возникают растягивающие напряжения. Периодические переменные напряжения приводят к появлению термических усталостных трещин на рабочей поверхности, и по мере увеличения количества термических циклов трещины продолжают расширяться, что в конечном итоге приводит к разрыву пропускной камеры, в результате чего расплавленный алюминий неравномерно поступает в камеру давления, из-за чего процесс литья под давлением не может быть завершен.
В то же время существуют два фактора, которые ускоряют повреждение литникового канала из расплавленного алюминия в результате термической усталости. Во-первых, в процессе эксплуатации литниковый канал подвергается сильному окислению: образование и отслоение поверхностной оксидной корки, а также окисление материала по обе стороны от трещины и в области ее вершины приводят к повышению хрупкости материала.
После того как расплавленный алюминий, проникший в трещину, затвердеет и окислится, это будет равносильно внедрению в материал примесей высокой твердости, что приведет к ускорению скорости распространения трещины. Повреждение и разрушение алюминиевой ванны создадут серьезную угрозу безопасности производственного оборудования и персонала.
В настоящее время широко применяемым методом защиты является Краска BN рабочей поверхности желоба и лотка для расплавленного алюминия с целью защиты от нагрева и коррозии. Однако такое покрытие с трудом выдерживает эрозионное воздействие высокотемпературного расплавленного алюминия и быстро теряет свои защитные свойства.