1. Faktorët makroskopikë që kontribuojnë në formimin e çarjeve
1.1 Gjatë derdhjes gjysmë të vazhdueshme, uji ftohës spërkatet direkt mbi sipërfaqen e lingotit, duke krijuar një gradient të pjerrët të temperaturës brenda lingotit. Kjo rezulton në tkurrje të pabarabartë midis rajoneve të ndryshme, duke shkaktuar kufizim të ndërsjellë dhe duke gjeneruar strese termike. Nën fusha të caktuara stresi, këto strese mund të çojnë në çarje të lingotit.
1.2 Në prodhimin industrial, çarja e lingotave shpesh ndodh në fazën fillestare të derdhjes ose buron si mikroçarje që përhapen më vonë gjatë ftohjes, duke u përhapur potencialisht në të gjithë lingotin. Përveç çarjeve, defekte të tjera si mbylljet e ftohta, deformimi dhe varja mund të ndodhin edhe gjatë fazës fillestare të derdhjes, duke e bërë atë një fazë kritike në të gjithë procesin e derdhjes.
1.3 Ndjeshmëria e derdhjes direkte të ftohtë ndaj plasaritjes në të nxehtë ndikohet ndjeshëm nga përbërja kimike, shtesat e aliazhit kryesor dhe sasia e rafinerëve të kokrrizave të përdorur.
1.4 Ndjeshmëria ndaj çarjeve të nxehta të lidhjeve është kryesisht për shkak të streseve të brendshme që shkaktojnë formimin e boshllëqeve dhe çarjeve. Formimi dhe shpërndarja e tyre përcaktohen nga elementët e lidhjeve, cilësia metalurgjike e shkrirjes dhe parametrat e derdhjes gjysmë të vazhdueshme. Në mënyrë specifike, shufrat e mëdha të lidhjeve të aluminit të serisë 7xxx janë veçanërisht të prirura ndaj çarjeve të nxehta për shkak të elementëve të shumtë të lidhjeve, diapazoneve të gjera të ngurtësimit, streseve të larta të derdhjes, ndarjes së oksidimit të elementëve të lidhjeve, cilësisë relativisht të dobët metalurgjike dhe formueshmërisë së ulët në temperaturën e dhomës.
1.5 Studimet kanë treguar se fushat elektromagnetike dhe elementët aliazhues (duke përfshirë rafinuesit e kokrrave, elementët kryesorë aliazhues dhe elementët gjurmë) ndikojnë ndjeshëm në mikrostrukturën dhe ndjeshmërinë ndaj çarjeve në të nxehtë të aliazheve të serisë 7xxx me derdhje gjysmë të vazhdueshme.
1.6 Përveç kësaj, për shkak të përbërjes komplekse të aliazhit të aluminit 7050 dhe pranisë së elementëve që oksidohen lehtë, shkrirja tenton të thithë më shumë hidrogjen. Kjo, e kombinuar me përfshirjet e oksidit, çon në bashkëjetesën e gazit dhe përfshirjeve, duke rezultuar në një përmbajtje të lartë hidrogjeni në shkrirje. Përmbajtja e hidrogjenit është bërë një faktor kyç që ndikon në rezultatet e inspektimit, sjelljen e thyerjes dhe performancën e lodhjes së materialeve të përpunuara të shufrave. Prandaj, bazuar në mekanizmin e pranisë së hidrogjenit në shkrirje, është e nevojshme të përdoren media adsorbimi dhe pajisje filtrimi-rafinimi për të hequr hidrogjenin dhe përfshirjet e tjera nga shkrirja për të marrë një shkrirje aliazh shumë të pastruar.
2. Shkaqet mikroskopike të formimit të çarjeve
2.1 Plasaritja e nxehtë e lingotës përcaktohet kryesisht nga shkalla e tkurrjes së ngurtësimit, shkalla e ushqyerjes dhe madhësia kritike e zonës së butë. Nëse madhësia e zonës së butë tejkalon një prag kritik, do të ndodhë plasaritje e nxehtë.
2.2 Në përgjithësi, procesi i ngurtësimit të lidhjeve mund të ndahet në disa faza: furnizimi me shumicë, furnizimi ndërdendritik, ndarja e dendriteve dhe lidhja e dendriteve.
2.3 Gjatë fazës së ndarjes së dendriteve, krahët e dendriteve bëhen më të ngushtë dhe rrjedha e lëngut kufizohet nga tensioni sipërfaqësor. Përshkueshmëria e zonës së butë zvogëlohet, dhe tkurrja e mjaftueshme e ngurtësimit dhe stresi termik mund të çojnë në mikroporozitet ose edhe në çarje të nxehta.
2.4 Në fazën e lidhjes së dendritit, vetëm një sasi e vogël lëngu mbetet në kryqëzimet trefishe. Në këtë pikë, materiali gjysmë i ngurtë ka forcë dhe plasticitet të konsiderueshëm, dhe zvarritja në gjendje të ngurtë është mekanizmi i vetëm për të kompensuar tkurrjen e ngurtësimit dhe stresin termik. Këto dy faza kanë më shumë gjasa të formojnë boshllëqe tkurrjeje ose çarje të nxehta.
3. Përgatitja e shufrave të pllakave me cilësi të lartë bazuar në mekanizmat e formimit të çarjeve
3.1 Lingotat e pllakave me madhësi të madhe shpesh shfaqin çarje sipërfaqësore, porozitet të brendshëm dhe përfshirje, të cilat ndikojnë rëndë në sjelljen mekanike gjatë ngurtësimit të aliazhit.
3.2 Vetitë mekanike të aliazhit gjatë ngurtësimit varen kryesisht nga karakteristikat e brendshme strukturore, duke përfshirë madhësinë e kokrrizave, përmbajtjen e hidrogjenit dhe nivelet e përfshirjes.
3.3 Për lidhjet e aluminit me struktura dendritike, hapësira e krahëve të dendritit sekondar (SDAS) ndikon ndjeshëm si në vetitë mekanike ashtu edhe në procesin e ngurtësimit. SDAS më i imët çon në formimin më të hershëm të porozitetit dhe fraksione më të larta të porozitetit, duke zvogëluar stresin kritik për çarje të nxehtë.
3.4 Defekte të tilla si boshllëqet dhe përfshirjet e tkurrjes ndërdendritike e dobësojnë rëndë fortësinë e skeletit të ngurtë dhe e zvogëlojnë ndjeshëm stresin kritik të kërkuar për çarje në të nxehtë.
3.5 Morfologjia e kokrrizave është një tjetër faktor kritik mikrostrukturor që ndikon në sjelljen e çarjes së nxehtë. Kur kokrrizat kalojnë nga dendritet kolonare në kokrriza globulare të barabarta, lidhja shfaq një temperaturë më të ulët ngurtësie dhe përshkueshmëri të përmirësuar të lëngjeve ndërdendritike, e cila pengon rritjen e poreve. Përveç kësaj, kokrrizat më të imëta mund të akomodojnë sforcime dhe shkallë më të mëdha sforcimesh dhe paraqesin shtigje më komplekse të përhapjes së çarjeve, duke zvogëluar kështu tendencën e përgjithshme të çarjes së nxehtë.
3.6 Në prodhimin praktik, optimizimi i teknikave të trajtimit të shkrirjes dhe derdhjes - siç është kontrolli i rreptë i përfshirjes dhe përmbajtjes së hidrogjenit, si dhe struktura e kokrrizave - mund të përmirësojë rezistencën e brendshme të lingotave të pllakave ndaj çarjeve të nxehta. Të kombinuara me projektimin e optimizuar të veglave dhe metodat e përpunimit, këto masa mund të çojnë në prodhimin e lingotave të pllakave me rendiment të lartë, në shkallë të gjerë dhe me cilësi të lartë.
4. Rafinimi i kokrrave të shufrës
Lidhja e aluminit 7050 përdor kryesisht dy lloje rafinuesish gruri: Al-5Ti-1B dhe Al-3Ti-0.15C. Studimet krahasuese mbi aplikimin në linjë të këtyre rafinuesve tregojnë:
4.1 Lingotat e rafinuara me Al-5Ti-1B shfaqin madhësi dukshëm më të vogla të kokrrizave dhe një kalim më uniform nga skaji i lingotës në qendër. Shtresa me kokërrza të trasha është më e hollë dhe efekti i përgjithshëm i rafinimit të kokrrizave është më i fortë në të gjithë lingotën.
4.2 Kur përdoren lëndë të para të rafinuara më parë me Al-3Ti-0.15C, efekti i rafinimit të kokrrave të Al-5Ti-1B zvogëlohet. Për më tepër, rritja e shtimit të Al-Ti-B përtej një pike të caktuar nuk e rrit në mënyrë proporcionale rafinimin e kokrrave. Prandaj, shtimet e Al-Ti-B duhet të kufizohen në jo më shumë se 2 kg/t.
4.3 Lingotat e rafinuara me Al-3Ti-0.15C përbëhen kryesisht nga kokrriza të imëta, globulare me boshte të barabarta. Madhësia e kokrrizave është relativisht uniforme në të gjithë gjerësinë e pllakës. Një shtim prej 3–4 kg/t Al-3Ti-0.15C është efektiv në stabilizimin e cilësisë së produktit.
4.4 Vlen të përmendet se, kur përdoret Al-5Ti-1B në aliazhin 7050, grimcat TiB₂ kanë tendencë të ndahen drejt filmit oksid në sipërfaqen e lingotit në kushte të ftohjes së shpejtë, duke formuar grumbuj që çojnë në formimin e skorjeve. Gjatë ngurtësimit të lingotit, këto grumbuj tkurren nga brenda për të formuar palosje në formë kanali, duke ndryshuar tensionin sipërfaqësor të shkrirjes. Kjo rrit viskozitetin e shkrirjes dhe zvogëlon rrjedhshmërinë, gjë që nga ana tjetër nxit formimin e çarjeve në bazën e formës dhe në qoshet e faqeve të gjera dhe të ngushta të lingotit. Kjo rrit ndjeshëm tendencën për çarje dhe ndikon negativisht në rendimentin e lingotit.
4.5 Duke marrë parasysh sjelljen e formimit të aliazhit 7050, strukturën e kokrrizave të lingotave të ngjashme vendase dhe ndërkombëtare, si dhe cilësinë e produkteve përfundimtare të përpunuara, Al-3Ti-0.15C preferohet si rafinues kokrrizash në linjë për derdhjen e aliazhit 7050 - përveç nëse kushtet specifike kërkojnë ndryshe.
5. Sjellja e rafinimit të kokrrizave të Al-3Ti-0.15C
5.1 Kur rafinuesi i kokrrave shtohet në 720 °C, kokrrat përbëhen kryesisht nga struktura të barabarta me disa nënstruktura dhe janë më të voglat në madhësi.
5.2 Nëse shkrirja mbahet shumë gjatë pas shtimit të rafinuesit (p.sh., përtej 10 minutave), dominon rritja e trashë dendritike, duke rezultuar në kokrriza më të trasha.
5.3 Kur sasia e shtuar e rafinuesit të grurit është 0.010% deri në 0.015%, arrihen kokrriza të imëta të ekuivalentuara.
5.4 Bazuar në procesin industrial të lidhjes 7050, kushtet optimale të rafinimit të kokrrizave janë: temperatura e shtimit rreth 720 °C, koha nga shtimi deri në ngurtësimin përfundimtar e kontrolluar brenda 20 minutave dhe sasia e rafinuesit në afërsisht 0.01–0.015% (3–4 kg/t Al-3Ti-0.15C).
5.5 Pavarësisht ndryshimeve në madhësinë e lingotës, koha totale nga shtimi i rafinuesit të grurit pas daljes së shkrirjes, përmes sistemit në linjë, kanalit dhe formës, deri në ngurtësimin përfundimtar është zakonisht 15-20 minuta.
5.6 Në mjediset industriale, rritja e sasisë së rafinuesit të grurit përtej një përmbajtjeje Ti prej 0.01% nuk e përmirëson ndjeshëm rafinimin e grurit. Në vend të kësaj, shtimi i tepërt çon në pasurimin e Ti dhe C, duke rritur mundësinë e defekteve të materialit.
5.7 Testet në pika të ndryshme - hyrja e degazimit, dalja e degazimit dhe kanali i derdhjes - tregojnë ndryshime minimale në madhësinë e kokrrizave. Megjithatë, shtimi i rafinuesit direkt në kanalin e derdhjes pa filtrim rrit rrezikun e defekteve gjatë inspektimit tejzanor të materialeve të përpunuara.
5.8 Për të siguruar rafinim uniform të kokrrave dhe për të parandaluar akumulimin e rafinuesit, rafinuesi i kokrrave duhet të shtohet në hyrje të sistemit të degazimit.
Koha e postimit: 16 korrik 2025
