鎂合金鑄造結晶器與電磁攪拌
2019-12-06 14:24 ?瀏覽：次
結晶器是鑄造變形鎂合金錠的模具，不僅決定了鑄錠的形狀和尺寸，而且直接影響著錠的品質和裂紋敏感性。鎂合金圓錠結晶器的結構形式與鋁合金的相同，但高度高一些。結晶器的尺寸見表1及表2。
鑄造裂紋敏感性較大的大直徑錠時，宜采用較高的結晶器，且噴水角應小些。不管是圓錠結晶器還是扁錠的，其內表面粗糙度應由于鎂合金扁錠尺寸較小，且鑄錠冷裂紋敏感性不大，因此沒有必要采用端頭小面帶缺口的結晶器。因為這種結晶器操作不便，尤其是見水有爆炸危險性的鎂合金更不宜采用。扁錠結晶器直接置于水箱上。水箱上有兩排水孔，與鑄錠分別呈90°及45°角，水孔直徑4mm~6mm，孔間距10mm。
液穴鎂合金熔體的電磁攪拌
在鎂合金熔鑄過程中，若僅用晶粒細化處理，往往不能獲得滿意的細晶粒組織，若鑄造時對液穴中熔體進行電磁攪拌則能獲得穩(wěn)定的細晶粒組織。熔體的黏滯運動可顯著細化凝固后的晶粒組織，因為電磁場造成的熔體運動可引起體積結晶，形成細晶組織，不過電磁攪拌也有一些負面作用，即有一些中間金屬化合物一次晶落進凝固著的錠中，成為一次晶缺陷，同時還會粗化枝晶，即使晶內結構粗化。
一般工頻感應器產生的磁場使液穴中的熔體發(fā)生定向運動，由一臺電壓380V、頻率50Hz的降壓變壓器作為電源，攪拌功率的調控由變壓器二次分接頭承擔，接頭電壓最大24V，電流為幾十kA至幾千kA。
鑄造直徑≥500mm的圓錠將感應器放在液穴上方，而鑄造小直徑錠則宜將它置于結晶器外圍。
鑄造MB1、MB8合金165mm×540mm扁錠時，感應器功率為20kW~100W，過小熔體運動不明顯，≥100kW時熔體運動又過于激烈，甚至可破壞氧化膜，將其卷入錠內。
電磁攪拌的作用可歸納為：
降低液穴內熔體溫度與使溫度均勻，結晶范圍間窄的合金則降低的少，只可能低于液相線2℃~3℃。
細化晶粒尺寸。實踐證明，形核數與熔體運動速度成正比，因此熔體攪動強度大晶粒越細，如電磁攪拌器的電流為0A時，晶粒平均尺寸為600mm2，電流強度90A時，晶粒平均尺寸為200mm2，而電流強度上升到150A，則晶粒細小到只有10mm2，再提高攪拌強度對晶粒尺寸就沒有影響了。
電磁攪拌明顯粗化枝晶和增加中間金屬化合物一次晶數。例如在鑄造MA8合金時（含1.8%Mn），沒有電磁攪拌時，試片上中間金屬化合物占的比例為0.02%，而攪拌電流為90A時，是間金屬化合物在試片上的比例達到0.2%，為沒有攪拌的10倍。
用功率為60kV·A的感應器磁場攪拌可以完全消除MB8合金錠的柱狀晶，而MB3合金只需要40kA感應器的磁場不但可以消除柱狀晶組織，而且晶粒細化到原有晶粒尺寸的1/100左右。
若將MB8合金的Mn含量控制在0.3%~0.55%，MB3合金的控制在0.4%~0.65%，則只要攪拌不管磁場大小都可以完全消除含Mn的一次晶化合物的聚焦。
由于電磁攪拌細化了晶粒，增大了結晶前沿壓力，改善了固液區(qū)的裂紋自行修復條件，可以鑄得熱裂紋少甚至沒有熱裂紋的錠。