Comu cuntrullari la cunnuttività termica di matiriali di liga duranti la fusioni a vascia prissioni

Comu cuntrullari la cunnuttività tèrmica dî matiriali di liga duranti li vasci-Fusioni a prissioni

Prisintazzioni
La fusioni a vascia prissioni è n'avanzata Prucessu di fusioni di mitalli. È assai usatu nta l'ariuspazziu, l'automobbili, la pruduzzioni di màchini e autri campi picchì po prudùciri fusi di auta qualità e di furmi cumplessi. Lega di alluminnu, comu unu dî matiriali usati cumunimenti nfusioni a vascia prissioni, havi li vantaggi di pisu liggiru, auta risistenza e risistenza â curruzzioni. Com’è-è, nta certi scinari di applicazzioni spicìfici, comu li radiatura e li parti dû muturi, si ponnu fari riquisiti cchiù auti pâ cunnuttività tèrmica dî lighi di alluminnu. Stu artìculu esplora ‘n prufunnità comu cuntrullari ‘n manera efficaci la cunnuttività tèrmica dî matiriali ‘n liga ‘ntraversu vari menzi duranti la fusioni a vascia prissioni pi rispùnniri â li bisogni di diversi clienti.

I. Canuscenzi di basi dâ cunnuttività tèrmica dî matiriali di liga
(I) Difinizzioni e mpurtanza dâ cunnuttività tèrmica
La cunnuttività tèrmica si rifirisci â capacità di nu matiriali di trasfiriri lu caluri, ca di sòlitu veni misurata dâ cunnuttività tèrmica (Cunnuttività tèrmica), cu l'unità di W/(m·K). Ntê prudutti di liga di alluminnu fusu a vascia prissioni, na bona cunnuttività tèrmica è funnamintali pi migghiurari li pristazzioni e l'efficienza dû pruduttu. Pir esempiu, ntâ testa dû cilìnnaru, ntô pistuni e ntâ autri parti dû muturi dâ màchina, lu caluri havi a èssiri dissipatu ‘n tempu pi assicurari lu funziunamentu nurmali dû muturi e allungari la sò durata; ntô radiaturi di l’apparicchiaturi elèttronici, na cunnuttività tèrmica efficienti pò arriddùciri efficacimenti la timpiratura di funziunamentu dî cumpunenti elèttronici e migghiurari la stabbilità e l’affidabbilità di l’apparicchiaturi.
(II) Fattura ca nfruènzanu la cunnuttività tèrmica dî lighi di alluminnu
Elimenti di liga e cumpusizzioni di fasi: diversi elimenti di liga ànnu na sulubbilità diffirenti nnâ matrici di alluminu e li diversi fasi furmati, ca nfruènzanu lu gradu di distursiuni dû riticulu e accussì cancianu la cunnuttività tèrmica. ‘N ginirali, la prisenza di elimenti di liga arridduci la cunnuttività tèrmica di lighi di alluminnu a vari gradi. Pi diri, nnê lighi tradizziunali di Al-Si, cu l’aumentu dû cuntinutu di silicuni, la cunnuttività tèrmica dâ liga diminuisci.
Impurità e difetti: l’elimenti e li difetti di l’impurità (comu li pori, l’inclusioni, ecc.) nnâ liga frinanu seriamenti lu trasfirimentu di caluri e arridduciunu la cunnuttività tèrmica. L’àtumi di mpurità ntirfirìsciunu cû muvimentu di l’elittruna lìbbiri nnâ matrici di alluminnu, aumintanu l’effettu di diffusioni e arridùciunu lu nùmmaru di elittruna lìbbiri pi nu trasfirimentu di caluri efficaci; li difetti arridùciunu la dinsità dû matiriali, e lu caluri si diffunni facilmenti e si rifletti ntê difetti duranti lu prucessu di trasfirimentu, arridducennu accussì la cunnuttività tèrmica.
Trattamentu tèrmicu prucessu: lu trattamentu tèrmicu po nfruenzari la cunnuttività tèrmica canciannu la struttura di fasi, la grannizza dû granu e l'unifurmità dâ liga. Nu trattamentu tèrmicu apprupriatu po uttimizzari la micrustruttura dâ liga, arriddùciri la pricipitazzioni di fasi sfavurevuli e la sigrigazzioni di l’impurità ntê cunfini dû granu, e migghiurari la cunnuttività tèrmica cumplissiva dû matiriali.

2. Mètudi pi cuntrullari la cunnuttività tèrmica di matiriali di liga duranti la fusioni a vascia prissioni

(I) Ottimizzari lu pruggettu dâ cumpusizzioni dâ liga

Scegghiri na liga di matrici adatta: ‘n basi ê riquisiti spicìfici dû pruduttu e di l’ambienti d’usu, scègghiri na liga di alluminnu di basi cu na bona cunnuttività tèrmica. Pir esempiu, pî cumpunenti di dissipazzioni di caluri ca ànnu bisognu di na cunnuttività tèrmica cchiù auta, la cunnuttività tèrmica di l’alluminu puru è cchiù auta, ed è pussìbbili cunzidirari l’aumentu dû cuntinutu di l’alluminu puru ‘n manera apprupriata; pi applicazzioni ca ànnu bisognu di risistenza e cunnuttività tèrmica, si ponnu scègghiri seri Al-Cu, seri Al-Mg e autri lighi, e li pristazzioni ponnu èssiri bilanciati uttimizzannu la prupurzioni di autri elimenti di liga.

Aggiungiri elimenti di micruliga: agghiuncennu na quantità nica di elimenti di micruliga, comu Zn, Mn, Ti, ecc., li grani dâ liga ponnu èssiri raffinati, la struttura urganizzativa po èssiri migghiurata, e accussì la cunnuttività tèrmica po èssiri migghiurata. Pi diri, l’agghiunta di Zn po migghiurari la risistenza dâ liga di alluminnu nzinu a na certa misura, avennu puru n’effettu rilativamenti nicu ncapu la cunnuttività tèrmica, e po macari uttimizzari lu percorsu di cunnuzzioni di caluri furmannu fasi binifici.
Cuntrullari lu cuntinutu di l'elimenti di mpurità: cuntrullari strittamenti l'elimenti di mpurità ntâ liga, comu Fe, Si, ecc. Usari matiriali primi di granni purità e pigghiari misuri di raffinazzioni efficaci duranti lu prucessu di fusioni pi ridduciri la ntruduzzioni di mpurità. Pi diri, lu Fe furma na fasi β-AlFeSi dannusa nnâ liga di alluminnu, ca arridduci la cunnuttività termica e li prupità miccànichi dâ liga, adunca lu cuntinutu di Fe àvi a èssiri cuntrullatu a un liveḍḍu vasciu.
(II) Cuntrollu accuratu dû prucessu di fusioni
Cuntrollu dâ timpiratura di fusiuni: scègghiri raggiunabbilmenti la timpiratura di fusiuni pi evitari timpiraturi eccessivamenti auti o vasci ca ànnu effetti avversi ncapu la cumpusizzioni e la struttura dâ liga. Timpiraturi di fusiuni eccessivamenti auti ponnu causari abbruciaturi e ossidazzioni di elimenti di liga e aumintari lu cuntinutu di mpurità; mentri timpiraturi eccessivamenti vasci pruvucanu na fusiuni ncumpleta dâ liga e nfruènzanu l'unifurmità dâ cumpusizzioni. Di sòlitu, la timpiratura di fusiuni dâ liga di alluminnu è ntra 700°C e 750°C, e la timpiratura spicìfica s’àvi a arriggistrari ‘n basi â cumpusizzioni dâ liga e ê cunnizzioni di l’attrizzatura.
Cuntrollu dû tempu di fusiuni: cuntrullari lu tempu di fusiuni pi assicuràrisi ca li cumpunenti dâ liga su’ cumpletamenti fusi e distribbuiti ‘n manera uniformi, ma evitari la sigrigazzioni di l’elimenti dâ liga e l’ingrussimentu dû granu causatu dâ fusiuni a longu tèrmini. Duranti lu prucessu di fusiuni, l'upirazzioni s'avissi a fari sicunnu un certu flussu di prucessu, e l'ùrdini di l'agghiunta di matiriali e lu tempu di ammiscatura s'avissi a urganizzari raggiunabbilmenti pi fari arrivari la liga a nu bonu statu di fusiuni. Lu tempu di fusiuni ginirali è di circa 1-2 uri.
Trattamentu di raffinazzioni e digasaggiu: usari tecnuluggìi avanzati di raffinazzioni e digasaggiu, comu la raffinazzioni di gas ntirti (argunu, azzotu, ecc.), lu digasaggiu ô votu, ecc., pi livari gas (idrògginu, ecc.) e nchiusiuni ntâ liga. Duranti lu prucessu di raffinazzioni, la ntruduzzioni di gas inerti po furmari buḍḍi, ca assorbinu e livanu li nchiusiuni ossidati e l'idrògginu ntâ liga duranti lu prucessu di criscita, arridducennu accussì la ginirazzioni di pori e nchiusiuni e migghiurannu la dinsità e la cunnuttività tèrmica dâ liga.
(III) Uttimizzazzioni dî paràmitri dû prucessu di ghisa a vascia prissioni
Cuntrollu dâ vilucità di crìscita dû liquidu: duranti lu prucessu di fusioni a vascia prissioni, la vilucità di crìscita dû liquidu avissi a èssiri muderata. Na vilucità di crìscita dû liquidu troppu viloci pruvuca currenti a vortici ntô liquidu di mitaḍḍu duranti lu prucessu di crìscita, trasennu aria e mpurità ntâ cavità dû mudellu, furmannu pori e nchiusiuni di ossidazzioni; mentri na vilucità di criscita dû liquidu troppu lenta farà ca lu liquidu di mitaḍḍu si rifridda troppu vilocimenti duranti lu prucessu di criscita, nfruenzannu l'effettu di riempimentu e la qualità dâ fusioni. Di sòlitu, la vilucità di crìscita dû liquidu è cuntrullata ntra 0,5 e 2 mm/s, e la vilucità spicìfica s’avissi a arriggistrari ‘n basi â furma, â grannizza e â fluidità dû fusu.
Cuntrollu dâ prissioni di riempimentu: scègghiri la prissioni di riempimentu apprupriata pi èssiri sicuru ca lu liquidu di mitaḍḍu pò allinchiri la cavità di fusioni senza prubblemi e uniformimenti. Na prissioni di riempimentu troppu auta farà sì ca lu liquidu di mitaḍḍu s’impatta ntô muru dâ cavità, pruduci spruzzi e nchiusiuni di ossidazzioni, e macari pruvuca stress nternu cchiù granni dintra la fusioni, nfruenzannu la cunnuttività tèrmica; mentri na prissioni di riempimentu troppu vascia causa difetti comu lu riempimentu ncumpletu e la chiusura a friddu ntâ fusioni. La prissioni di riempimentu è giniralmenti ntra 20 e 80 kPa, e la prissioni spicìfica s'avissi a ottimizzari 'n basi a fattura comu la cumplessità dâ fusioni, lu spissuri dî mura e la fluidità dâ liga.
Cuntrollu dû tempu di mantinimentu: cuntrullari raggiunabbilmenti lu tempu di mantinimentu pi èssiri sicuru ca la fusioni po uttèniri na prissioni di cumpensazzioni di ristrizzioni sufficienti duranti lu prucessu di sulidificazzioni, e arriddùciri la prisenza di difetti comu lu ristrizzioni e li cavità di ristrizzioni. Si lu tempu di mantinimentu è troppu curtu, la fusioni nun veni cumpinzata cumpletamenti duranti lu prucessu di sulidificazzioni, purtannu a sciolta nterna e purusità aumintata, e cunnuttività tèrmica ridutta; mentri si lu tempu di mantinimentu è troppu longu, lu stress nternu dâ fusioni aumintarà, nfruenzannu li so prupità miccànichi e la cunnuttività tèrmica. Lu tempu di mantinimentu è giniralmenti ditirminatu a sicunna dâ grannizza dâ fusioni e dî carattirìstichi di sulidificazzioni dâ liga, di sòlitu ntra dicini di sicunni e quarchi minutu.
(IV) Prucessu di trattamentu tèrmicu apprupriatu
Trattamentu dâ suluzzioni: scaldari la liga di alluminnu a na timpiratura cchiù auta (di sòlitu ntra 500°C e 550°C), mantènirila cauda pi nu certu pirìudu di tempu, accussì ca l’elimenti suluti dâ liga si dissolvunu completamenti ntâ matrici di alluminnu pi furmari na suluzzioni sulida uniformi. Lu trattamentu di suluzzioni po migghiurari la risistenza e la durizza dâ liga, ed è macari vantaggiusu pû succissivu trattamentu di nvicchiamentu e migghiurari la cunnuttività tèrmica dâ liga. Cumunca, si avissi a nutari ca lu cuntrollu dâ timpiratura e dû tempu dû trattamentu dâ suluzzioni è assai mpurtanti. Lu trattamentu di suluzzioni troppu auti o troppu longhi purterà a l'ingrussimentu dû granu e a na suvrasaturazzioni ridutta, ca nfruenza la cunnuttività tèrmica.
Trattamentu di nvicchiamentu: la liga doppu lu trattamentu di suluzzioni veni tinuta a na timpiratura cchiù vascia (giniralmenti ntra 150°C-200°C) pi pricipitari l'elimenti suluti nnâ liga sutta forma di particeḍḍi fini pi furmari na fasi di rinfurzamentu dispersa, migghiurannu accussì la risistenza e la durizza di l'allu. Nu trattamentu apprupriatu di nvicchiamentu po uttimizzari la micrustruttura dâ liga, arriddùciri la sigrigazzioni di l’impurità e li difetti ntô cunfini dû granu, e migghiurari la cunnuttività tèrmica. Cumunca, la timpiratura e lu tempu di trattamentu di nvicchiamentu ànnu a èssiri cuntrullati pricisamenti pi evitari nvicchiamentu eccessivu o suttanvicchiamentu, ca nfruenza li funziunalità dâ liga.

3. Mètudi pi pruvari e valutari la cunnuttività tèrmica di matiriali di liga
(I) Mètudu di misurazzioni diretta dâ cunnuttività tèrmica
Mètudu a statu stazziunariu: cumprìsu u mètudu dâ placca ri caluri custodita, u mètudu dâ paḍḍa sfèrica, eccetra. U mètudu dâ placca ri caluri custodita è ri fàri u matiriali da tistàri nnô campioni chianu ri 'na certa dimensioni, mìttilu ntra dui placchi ri caluri custoditi e calculari a cunnuttività tèrmica supra a diffirenza ri flussu dû campioni. Chistu mètudu havi n’accuratizza ri misurazzioni àvuta, ma li riquisiti ri priparazzioni dû campioni sunnu stritti e u tempu ri misurazzioni è longu. È adattu pâ ricerca e li provi di matiriali cu riquisiti di cunnuttività tèrmica auti.
** mètudu transienti **: comu lu mètudu dû lampu laser. Chistu mètudu emetti nu laser a ‘mpulsu curtu nnâ supirfici dû campioni pì scaldari ‘n manera istantanea a supirfici dû campioni, e quinni misura a curba dû canciu ri timpiratura nnô retru dû campioni e usa mètudi matimàtici comu a trasfurmazzioni ri Fourier pì calculari a diffusività e a cunnuttività tèrmica. Lu mètudu laser flash àvi li vantaggi di na vilucità di misurazzioni viloci e n’ampia gamma di applicazzioni. Pò misurari lestu e accuratamenti la cunnuttività tèrmica dî matiriali, supratuttu pi misurazzioni nta ammienti a timpiraturi auti.
(II) Mètudu di valutazzioni ‘ndiretta
Rilazzioni ntra risistenza e cunnuttività tèrmica: sicunnu la liggi di Wiedemann-Franz, cc'è na certa rilazzioni ntra cunnuttività tèrmica e cunnuttività elèttrica dî matiriali mitallici, veni a diri ca lu rapportu ntra cunnuttività tèrmica e cunnuttività elèttrica è prupurziunali â timpiratura. Pirciò, la cunnuttività tèrmica dî matiriali di liga po èssiri valutata ‘n manera ‘ndiretta misurannu la risistenza (o cunnuttività elèttrica) dî matiriali di liga e cumminannu sta liggi. Stu mètudu è fàcili d’usari e viloci, ma s’avissi a nutari ca l’applicabbilità di sta liggi nnî diversi matiriali e ‘ntervalli di timpiraturi è diversa, e sunnu nicissari certi currizzioni e virìfichi.
Valutazzioni attraversu li test di rinnimentu e l'applicazzioni riali: ntâ pruduzzioni riali di ghisa a vascia prissioni, la valutazzioni nniretta si po fari macari attraversu li test di rinnimentu e l'applicazzioni riali dê fusi. Pir esempiu, pi prudutti comu li radiatura, la cunnuttività tèrmica dî matiriali di liga po èssiri giudicata pruvannu l’effettu di dissipazzioni dû caluri, la distribbuzzioni dâ timpiratura e autri nnicatura di rinnimentu pi additirminari si suddisfanu li riquisiti; pi parti dû muturi, l’impattu dâ cunnuttività tèrmica ncapu li rinnimenti dû pruduttu po èssiri valutatu ‘ntraversu ‘nnicatura comu li rinnimenti funziunali dû muturi e l’efficienza tèrmica.

4. Analisi dî casi
(I) Casu di ghisa a vascia prissioni di na certa testa di cilìnnaru dû muturi di màchina
Na certa sucità di produzzioni di màchini havi bisognu di prudùciri na màchina ad àuti prestazzioni testa di cilìnnaru dû muturi 'n liga di alluminnu, ca abbisogna di aviri na bona cunnuttività tèrmica e n'auta risistenza. Ntô prucessu di pruduzzioni, la liga Al-Si-Cu-Mg fu scigghiuta uttimizzannu lu pruggettu dâ cumpusizzioni dâ liga, e lu cuntinutu di l’elimentu di mpurtanza Fe fu cuntrullatu strittamenti sutta lu 0,5%; ntô prucessu di fusiuni, la tecnuluggìa di raffinazzioni di l'argunu fu usata pi cuntrullari lu cuntinutu di idrògginu sutta 0,1 ml/100 gAl; ntô prucessu di fusioni a vascia prissioni, la vilucità di crìscita dû liquidu fu cuntrullata a 1,2 mm/s, la prissioni di riempimentu era di 40 kPa e lu tempu di mantinimentu era di 60s; â fini, foru eseguiti nu trattamentu apprupriatu cu suluzzioni e nu trattamentu pû nvicchiamentu. Doppu na seri di misuri di cuntrollu, la cunnuttività tèrmica dâ testa di cilìnnaru dû muturi prudutta arrivau a cchiù assai di 120W/(m·K), ca suddisfacìu li riquisiti di pruggettazzioni e migghiurau l'effettu di dissipazzioni dû caluri e l'affidabbilità dû muturi.
(II) Casu di ghisa a vascia prissioni di nu radiaturi elettrònicu
Na cumpagnia di pruduzzioni di apparecchiaturi elèttronici àvi bisognu di nu radiaturi ‘n liga di alluminnu cu n’auta cunnuttività tèrmica, ca abbisogna di na cunnuttività tèrmica nun cchiù picca di 150W/(m·K). Ntô prucessu di pruduzzioni, l’alluminu ad àuta purità veni usatu comu basi, e quantità apprupriati di Cu, Mn e autri elimenti vennu agghiunciuti pi uttimizzari la cunnuttività tèrmica e li prupità miccànichi dâ liga; ntô prucessu di fusiuni, la timpiratura e lu tempu di fusiuni su' strittamenti cuntrullati, e li prucessi di sgassamentu e raffinazzioni ô votu su' usati pi assicurari la purità dâ liga; ntô prucessu di fusioni a vascia prissioni, lu pruggettu dû mudellu e li paràmitri dû prucessu su' uttimizzati accussì ca lu mitaḍḍu fusu pò allinchiri uniformimenti la cavità e ridduciri la ginirazzioni di difetti nterni; ô stissu tempu, li fusi su' laminati a friddu, trattati a caluri e autri prucessi di prucidura pi migghiurari ultiriurmenti la cunnuttività termica dû matiriali. La cunnuttività tèrmica dû dissipaturi di caluri â fini pruduttu arriva a 160W/(m·K), ca suddisfa li riquisiti di dissipazzioni di caluri di l'apparicchiaturi elèttronici e garantisci lu funziunamentu stàbbili di l'apparicchiaturi.

5. Cunclusioni
Ntô prucessu di fusioni a vascia prissioni, lu cuntrollu dâ cunnuttività tèrmica di matiriali di liga è un pruggettu sistimàticu, ca abbisogna di cunsidirazzioni e uttimizzazzioni cumpleti di tanti aspetti comu la pruggettazzioni dâ cumpusizzioni dâ liga, lu prucessu di fusioni, lu prucessu di fusioni e lu prucessu di trattamentu tèrmicu. Scegghiennu raggiunatamenti l’elimenti di liga, cuntrullannu strittamenti lu cuntinutu di mpurità, cuntrullannu accuratamenti li paràmitri di fusioni e fusioni, e aduttannu prucessi di trattamentu tèrmicu apprupriati, la cunnuttività tèrmica di lighi di alluminnu po èssiri migghiurata pi suddisfari li riquisiti di prissioni di diversi clienti pî prudutti. Ntô stissu tempu, scègghiri mètudi di prova e valutazzioni apprupriati pi misurari e giudicari accuratamenti la cunnuttività tèrmica di matiriali di liga è macari nu menzu mpurtanti pi assicurari la qualità e li pristazzioni dû pruduttu.