1. Pitzadurak eratzen laguntzen duten faktore makroskopikoak
1.1 Erdi-jarraitutako galdaketan, hozteko ura zuzenean ihinztatzen da lingotearen gainazalean, tenperatura-gradiente handi bat sortuz lingotearen barruan. Horren ondorioz, uzkurdura irregularra gertatzen da eskualde ezberdinen artean, elkarrekiko lotura eraginez eta tentsio termikoak sortuz. Tentsio-eremu jakin batzuetan, tentsio horiek lingotearen pitzadurak eragin ditzakete.
1.2 Industria-ekoizpenean, lingoteen pitzadurak hasierako galdaketa-fasean gertatzen dira maiz, edo mikroarraildu gisa sortzen dira, geroago hoztean hedatzen direnak, lingote osoan zehar zabalduz. Pitzaduraz gain, beste akats batzuk ere gerta daitezke hasierako galdaketa-fasean, hala nola itxiera hotzak, deformazioak eta zintzilikarioak, eta horrek galdaketa-prozesu osoko fase kritikoa bihurtzen du.
1.3 Hozte bidezko galdaketa zuzenak beroan pitzatzeko joera du, eta horrek eragin handia du konposizio kimikoaren, aleazio nagusiaren gehikuntzen eta erabilitako ale-fintzaileen kantitatearen arabera.
1.4 Aleazioen bero-haustura sentikortasuna batez ere hutsuneak eta pitzadurak eratzen dituzten barne-tentsioen ondorioz gertatzen da. Haien eraketa eta banaketa aleazio-elementuen, urtutako metalurgia-kalitatearen eta erdi-jarraitutako galdaketa-parametroen araberakoak dira. Zehazki, 7xxx serieko aluminio-aleazioen lingote handiak bereziki joera dute bero-haustura izateko, aleazio-elementu anitzen, solidotze-tarte zabalen, galdaketa-tentsio handien, aleazio-elementuen oxidazio-bereizketaren, metalurgia-kalitate nahiko eskasaren eta giro-tenperaturan formagarritasun txikiaren ondorioz.
1.5 Ikerketek erakutsi dute eremu elektromagnetikoek eta aleazio-elementuek (ale-fintzaileak, aleazio-elementu nagusiak eta oligoelementuak barne) eragin handia dutela 7xxx serieko aleazio erdi-jarraituetan galdaketan mikroegitura eta pitzadura beroen suszeptibilitatean.
1.6 Gainera, 7050 aluminio aleazioaren konposizio konplexua eta erraz oxidatzen diren elementuen presentzia direla eta, urtutako materialak hidrogeno gehiago xurgatzeko joera du. Honek, oxido inklusioekin batera, gasaren eta inklusioen koexistentzia dakar, eta, ondorioz, hidrogeno eduki handia sortzen du urtutako materialan. Hidrogeno edukia faktore gakoa bihurtu da ikuskapen emaitzetan, haustura-portaeran eta prozesatutako lingote materialen nekearen errendimenduan. Beraz, urtutako materialan hidrogenoaren presentziaren mekanismoan oinarrituta, beharrezkoa da adsorzio-euskarriak eta iragazketa-fintze ekipoak erabiltzea hidrogenoa eta beste inklusio batzuk urtutako materialetik kentzeko, aleazio urtu oso purua lortzeko.
2. Pitzadurak eratzeko arrazoi mikroskopikoak
2.1 Lingotearen pitzadura beroa batez ere solidotze-uzkurduraren abiadurak, elikatze-abiadurak eta eremu bigunaren tamaina kritikoak zehazten dute. Eremu bigunaren tamaina atalase kritiko bat gainditzen badu, pitzadura beroa gertatuko da.
2.2 Oro har, aleazioen solidotze-prozesua hainbat etapatan bana daiteke: kopuru handitan elikatzea, dendriten arteko elikatzea, dendriten bereizketa eta dendriten zubiak sortzea.
2.3 Dendrita bereizketa fasean, dendrita besoak estuago elkartzen dira eta likido-fluxua mugatzen da gainazaleko tentsioagatik. Eremu bigunaren iragazkortasuna murrizten da, eta solidotze-uzkurdura eta tentsio termiko nahikoa izateak mikroporositatea edo pitzadura beroak ere sor ditzake.
2.4 Dendrita zubi-fasean, likido kantitate txiki bat baino ez da geratzen hirukoitz lotura-puntuetan. Puntu honetan, material erdi-solidoak erresistentzia eta plastizitate handia du, eta egoera solidoko mugimendua da solidotze-uzkurdura eta tentsio termikoa konpentsatzeko mekanismo bakarra. Bi fase hauek dira uzkurdura-hutsuneak edo pitzadura beroak sortzeko aukera gehien dutenak.
3. Kalitate handiko xafla lingoteen prestaketa pitzadurak sortzeko mekanismoetan oinarrituta
3.1 Tamaina handiko xafla lingoteek askotan gainazaleko pitzadurak, barneko porositatea eta inklusioak erakusten dituzte, eta horrek eragin handia du aleazioaren solidotzean zeharreko portaera mekanikoan.
3.2 Aleazioaren propietate mekanikoak solidotzean zehar barne-ezaugarri estrukturalen araberakoak dira neurri handi batean, besteak beste, aleen tamaina, hidrogeno-edukia eta inklusio-mailak.
3.3 Egitura dendritikoak dituzten aluminiozko aleazioetan, bigarren mailako dendrita besoen arteko tarteak (SDAS) eragin handia du bai propietate mekanikoetan bai solidotze-prozesuan. SDAS finagoak porositatearen eraketa goiztiarragoa eta porositate-frakzio handiagoak dakartza, eta horrek beroan pitzatzeko tentsio kritikoa murrizten du.
3.4 Dendriten arteko uzkurdura-hutsuneak eta inklusioak bezalako akatsek eskeleto solidoaren gogortasuna ahultzen dute eta nabarmen murrizten dute beroan pitzatzeko behar den tentsio kritikoa.
3.5 Aleen morfologia pitzadura beroaren portaeran eragina duen beste faktore mikroestruktural kritiko bat da. Aleek dendrita zutabedunetatik ale globular ekieidarretara igarotzen direnean, aleazioak zurruntasun-tenperatura baxuagoa eta likido interdendritikoen iragazkortasun hobea erakusten ditu, eta horrek poroen hazkundea murrizten du. Gainera, ale finek deformazio eta deformazio-tasa handiagoak jasan ditzakete eta pitzadura-hedapen bide konplexuagoak aurkeztu, eta horrela pitzadura beroaren joera orokorra murriztuz.
3.6 Praktikan ekoizpenean, urtutako metalaren manipulazio eta galdaketa teknikak optimizatzeak —inklusio eta hidrogeno edukia zorrotz kontrolatzeak, baita aleen egitura ere— xafla lingoteen barne-erresistentzia hobetu dezake beroan pitzadurarekiko. Tresnen diseinu eta prozesatzeko metodo optimizatuekin konbinatuta, neurri hauek errendimendu handiko, eskala handiko eta kalitate handiko xafla lingoteak ekoiztea ekar dezakete.
4. Lingotearen ale-fintzea
7050 aluminiozko aleazioak bi ale-fingailu mota erabiltzen ditu batez ere: Al-5Ti-1B eta Al-3Ti-0.15C. Fingailu hauen lineako aplikazioaren inguruko ikerketa konparatiboek erakusten dute:
4.1 Al-5Ti-1B-rekin findutako lingoteek ale-tamaina nabarmen txikiagoak eta lingotearen ertzetik erdigunerako trantsizio uniformeagoa erakusten dute. Ale lodiko geruza meheagoa da, eta ale-fintze efektu orokorra indartsuagoa da lingote osoan.
4.2 Al-3Ti-0.15C-rekin aurretik findutako lehengaiak erabiltzen direnean, Al-5Ti-1B-ren ale-fintze efektua gutxitu egiten da. Gainera, Al-Ti-B gehikuntza puntu jakin batetik gora handitzeak ez du proportzionalki hobetzen ale-fintzea. Beraz, Al-Ti-B gehikuntzak gehienez 2 kg/t-ra mugatu behar dira.
4.3 Al-3Ti-0.15C-rekin findutako lingoteak batez ere ale fin, globular eta ekieidarrez osatuta daude. Aleen tamaina nahiko uniformea da xaflaren zabalera osoan. 3-4 kg/t Al-3Ti-0.15C gehitzea eraginkorra da produktuaren kalitatea egonkortzeko.
4.4 Aipagarria da, Al-5Ti-1B 7050 aleazioan erabiltzen denean, TiB₂ partikulak lingotearen gainazaleko oxido-filmerantz banantzeko joera dutela hozte azkarrean, zeparen eraketa eragiten duten multzoak sortuz. Lingotea solidotzen den bitartean, multzo hauek barrurantz uzkurtzen dira ildaska itxurako tolesturak sortzeko, urtutako materialaren gainazaleko tentsioa aldatuz. Horrek urtutako materialaren biskositatea handitzen du eta fluidotasuna murrizten du, eta horrek, aldi berean, pitzadurak eratzea sustatzen du moldearen oinarrian eta lingotearen aurpegi zabal eta estuen izkinetan. Horrek nabarmen handitzen du pitzadura-joera eta negatiboki eragiten du lingotearen errendimenduan.
4.5 7050 aleazioaren eraketa-portaera, antzeko lingote nazional eta internazionalen ale-egitura eta azken prozesatutako produktuen kalitatea kontuan hartuta, Al-3Ti-0.15C hobesten da 7050 aleazioa galdaketarako lineako ale-fingailu gisa, baldin eta baldintza espezifikoek bestelakorik eskatzen ez badute behintzat.
5. Al-3Ti-0.15C-ren ale-finketaren portaera
5.1 Ale-fintzailea 720 °C-tan gehitzen denean, aleak batez ere azpiegitura batzuekin egitura ekuaiardatzez osatuta daude, eta tamaina finenekoak dira.
5.2 Fintzailea gehitu eta gero urtutako materiala denbora gehiegi mantentzen bada (adibidez, 10 minutu baino gehiago), hazkunde dendritiko lodia nagusitzen da, eta horren ondorioz ale lodiagoak sortzen dira.
5.3 Ale-fintzailearen gehikuntza % 0,010etik % 0,015era bitartekoa denean, ale fin eta axialak lortzen dira.
5.4 7050 aleazioaren industria-prozesuan oinarrituta, alearen fintze-baldintza optimoak hauek dira: gehitze-tenperatura 720 °C ingurukoa, gehitzetik azken solidotzera arteko denbora 20 minututan kontrolatua, eta fintzaile-kantitatea % 0,01-0,015 ingurukoa (3-4 kg/t Al-3Ti-0,15C).
5.5 Lingote-tamainaren aldaketak egon arren, urtutako materiala irten ondoren ale-fintzailea gehitzen denetik, lineako sistematik, ubidetik eta moldetik igaroz, azken solidotzeraino igarotzen den denbora osoa normalean 15-20 minutukoa da.
5.6 Ingurune industrialetan, ale-fingailuaren kantitatea % 0,01eko Ti edukiaren gainetik handitzeak ez du ale-finketa nabarmen hobetzen. Horren ordez, gehiegizko gehikuntzak Ti eta C aberastea dakar, material-akatsen probabilitatea handituz.
5.7 Puntu ezberdinetan egindako probek —gasa kentzeko sarrera, gasa kentzeko irteera eta galdaketa-kanala— ale-tamainaren aldetik alde txikiak erakusten dituzte. Hala ere, fintzailea zuzenean galdaketa-kanalera iragazketarik gabe gehitzeak akatsen arriskua handitzen du prozesatutako materialen ultrasoinu-ikuskapenean.
5.8 Ale-fintze uniformea bermatzeko eta findegi-materiala pilatzea saihesteko, ale-findegia desgasifikazio-sistemaren sarreran gehitu behar da.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 16
