Requisiti fondamentali per la progettazione delle materie prime e della composizione
Selezione della materia prima ad alta-purezza: la fusione di leghe di metalli non-ferrosi (come leghe di alluminio e rame) richiede lingotti di metallo con una purezza maggiore o uguale al 99,7% (fare riferimento a GB/T 8733-2016). Il contenuto di elementi impuri (come Fe e Si) deve essere rigorosamente controllato al di sotto dello 0,1% per evitare l'infragilimento dei bordi del grano. Ad esempio, la lega di alluminio 7075 di grado aerospaziale richiede un contenuto di Zn del 5,6%~6,1% e un contenuto di Mg del 2,1%~2,5%. Una deviazione della composizione superiore a ±0,2% comporterà una diminuzione della resistenza del 10%~15%.
Controllo preciso delle proporzioni delle leghe: l'utilizzo della tecnologia di premiscelazione delle leghe intermedie garantisce una distribuzione uniforme degli oligoelementi (come Ti e B). Prendendo come esempio le leghe di rame, per ogni aumento dello 0,1% nell'aggiunta di Sn, la conduttività diminuisce di circa l'1,5% (dati dal *Non-Ferrous Metals Processing Handbook*). La composizione deve essere monitorata in tempo reale-utilizzando uno spettrometro; le fluttuazioni della composizione all'interno del forno fusorio devono essere inferiori o uguali a ±0,05%.
Parametri chiave per i processi di fusione e colata
Gestione della temperatura
Temperatura di fusione: le leghe di alluminio sono generalmente controllate a 700~750 gradi e le leghe di rame a 1100~1200 gradi. Il superamento di questa temperatura di 10 gradi aggraverà la formazione di scorie di ossido.
Temperatura di colata: adeguata al tipo di lega. Ad esempio, la temperatura di colata per la lega di alluminio ZL104 è di 680~720 gradi. Una temperatura troppo bassa porterà a difetti di chiusura a freddo.
Controllo del gas e delle inclusioni
Per garantire un contenuto di idrogeno inferiore o uguale a 0,15 mL/100 g (fare riferimento a ASTM E29), è necessario utilizzare la raffinazione dell'argon (portata 0,5~1,5 L/min·kg) o il rivestimento del flusso (come sale misto KCl+NaCl). Prima della colata, lasciare riposare la miscela per 5~10 minuti per consentire alle inclusioni di galleggiare in superficie; lo spessore dello strato di scorie dovrebbe essere<3 mm.
Controllo qualità e prevenzione dei difetti
Standard di test non-distruttivi
Ultrasonic testing (defect size >0,5 mm richiede rilavorazione) e ispezione-a raggi X (porosità<2% is acceptable) are industry-standard methods. For example, aluminum profiles for high-speed rail must meet the Class B testing requirements of EN 12004-2.
Soluzioni per difetti comuni
Cavità di ritiro: migliorate grazie al controllo della temperatura dello stampo (±5 gradi) e al design del montante (altezza maggiore o uguale a 1,5 volte lo spessore del getto).
Cracking a caldo: l'aggiunta di 0,01%~0,03% Sr o TiB₂ affina i grani e riduce il rischio di cracking.
Attrezzature e requisiti ambientali
Selezione dell'attrezzatura per la fusione
I forni a induzione a media-frequenza (efficienza maggiore o uguale all'85%) sono superiori ai forni a resistenza e devono essere dotati di un sistema di controllo automatico della temperatura (precisione ±3 gradi). I parametri di pressione della macchina di colata devono essere regolati in base alla fluidità della lega; ad esempio, la pressofusione della lega di magnesio richiede 150~300 MPa.
Laboratorio Controllo Ambientale
L'umidità deve essere<60%, dust concentration <5 mg/m³ (GBZ 2.1-2019) to prevent hydrogen absorption and oxidation of the metal.
