Für ein optimales Aluminium-Stranggussverfahren ist die Auswahl der richtigen Nachlaufspitzen und Düsen ist der wichtigste Faktor bei der Kontrolle von Blechdicke, Oberflächenqualität und Mikrostruktur. Leistungsstarke Keramikfaserspitzen (insbesondere N17 und Varianten mit hohem Siliziumgehalt) sind der Industriestandard für das Zweiwalzengießen und bieten eine hervorragende Wärmeisolierung, nicht benetzende Eigenschaften gegenüber geschmolzenem Aluminium und Beständigkeit gegenüber Temperaturschocks. Daten aus industriellen Versuchen zeigen, dass die Verwendung von präzisionsbearbeiteten, nanoverstärkten Gießspitzen Oberflächenfehler wie Rippelmarken und Kantenrisse um bis zu 30%, bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer auf über 48 Stunden pro Satz. Der Schlüssel zur Maximierung des Durchsatzes und der Qualität liegt in der Abstimmung der Spitzensteifigkeit und der Wärmeleitfähigkeit auf Ihre spezifische Legierungssorte (z. B. 1xxx- vs. 5xxx-Serie) und in der Einhaltung eines strengen Vorwärmprotokolls von 260 °C, um die absorbierte Feuchtigkeit vor dem Einbau zu beseitigen.

1. Die kritische Rolle der Gießerspitzen beim Zweirollenguss

Beim Zweiwalzen-Stranggussverfahren (TRC) wird die Lenkradspitze (auch bekannt als die Düse oder Einspritzventil) dient als letzte Schnittstelle zwischen dem Verteilersystem für geschmolzenes Metall und den wassergekühlten Walzen. Seine Hauptfunktion besteht nicht nur darin, Metall zuzuführen, sondern auch die Strömung zu konditionieren, um eine laminare, gleichmäßige Wellenfront über die gesamte Breite der Gießwalzen zu gewährleisten.

Warum Präzision wichtig ist
Wenn die Gießspitze nicht formstabil ist, variiert der Spalt (die Öffnung) zwischen den Spitzenlippen. Schon eine Abweichung von 0,1 mm kann zu ungleichmäßiger Kühlung führen, was “heiße Stellen” oder “kalte Abschlüsse” zur Folge hat. Die ADtech Die Marke konzentriert sich auf die Lösung dieser spezifischen fluiddynamischen Herausforderungen durch die Verwendung von Materialien, die der Erosion widerstehen und die Steifigkeit unter dem hydrostatischen Druck des Stoffauflaufs erhalten.

Hauptfunktionen der Düsenbaugruppe:

• Flussverteilung: Umwandlung der turbulenten Strömung aus dem Stoffauflauf in eine laminare Strömung.

• Aufrechterhaltung der Temperatur: Verhinderung einer vorzeitigen Erstarrung vor dem Walzenspalt durch den Einsatz von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit.

• Breitensteuerung: Bestimmung der genauen Gussbreite durch einstellbare Randdämme und Abstandshalter.

2. Arten von Aluminiumgussteilen Tipps: Materialien und Leistung

Die Wahl des Materials für Ihre Düse entscheidet über die Konsistenz Ihrer Gießkampagne. Die beiden wichtigsten Materialkategorien sind Keramische Faser und N17 (Kalziumsilikat hoher Dichte).

Keramikfaser-Streuerspitzen

Sie sind die gängigste Lösung für die Produktion von Standard-Aluminiumblechen. Sie werden im Vakuumsaugverfahren hergestellt, sind leicht und verfügen über hervorragende Isolationseigenschaften. ADtechs Keramikfaserspitzen werden häufig mit einer nanoskaligen Beschichtung verstärkt, um eine Delamination der Fasern zu verhindern, die zu Einschlüssen in der fertigen Platte führt.

• Am besten geeignet für: Legierungen der Serien 1xxx, 3xxx und 8xxx.

• Hauptvorteil: Durch die hervorragende Flexibilität kann die Spitze unter der Rollkraft leicht zusammengedrückt werden, ohne zu brechen, und hält so eine dichte Abdichtung aufrecht.

N17 und harte, starre Spitzen

Für anspruchsvollere Anwendungen, z. B. bei hochmagnesiumhaltigen Legierungen (Serie 5xxx), werden starre Platten wie N17 bevorzugt. Diese werden aus hochdichten Blöcken bearbeitet und nicht vakuumgeformt.

• Am besten geeignet für: Hochgeschwindigkeitsguss und härtere Legierungen (z. B. 5052, 5182).

• Hauptvorteil: Hervorragender Widerstand gegen Erosion und Durchbiegung“ über große Breiten (bis zu 2000 mm+).

Vergleich: Keramikfaser vs. N17-Hartfaserplatte

3. Optimierung der Strömung: Interne Leitbleche und Abstandshalter

Eine Gießdüse ist selten ein einfaches Hohlrohr. Im Inneren enthält sie eine ausgeklügelte Anordnung von Ablenkungen und Abstandshalter.

• Schikanen: Diese internen Strukturen unterbrechen die kinetische Energie des einströmenden geschmolzenen Aluminiums. Indem sie das Metall dazu zwingen, sich durch eine “serpentinenartige” Bahn zu winden, stellen die Leitbleche sicher, dass die Geschwindigkeit an der Austrittslippe gleichmäßig ist. Ohne Leitbleche würde das Metall in der Mitte des Blechs schneller und heißer einströmen als an den Rändern, was zu Mittellinien-Trennung.

• Abstandshalter: Diese starren Blöcke halten den inneren Spalt (die Öffnung) der Düsenspitze aufrecht. Sie müssen aus Materialien bestehen, die nicht mit Aluminium reagieren, in der Regel dichtes Quarzglas oder hochtonerdehaltige Keramiken.

Profi-Tipp für Operatoren:
Erhöhen Sie beim Gießen breiter Bleche (>1500 mm) die Anzahl der inneren Abstandshalter, um zu verhindern, dass sich die Düsenlippen aufgrund des metallostatischen Drucks nach außen wölben. Eine sich wölbende Lippe führt dazu, dass das Blech in der Mitte dicker wird, ein Fehler, der als “Bombierung” bekannt ist.”

4. Häufige Defekte im Zusammenhang mit Düsen und Fehlersuche

Ein schlechter Zustand der Düse ist die Hauptursache für fast 40% der Gussfehler bei TRC. Die Identifizierung des Zusammenhangs zwischen dem Defekt und dem Zustand der Düse ist für eine schnelle Fehlerbehebung unerlässlich.

Tabelle 2: Fehlersuche bei düsenbedingten Gussfehlern

5. Technische Daten für ADtech-Rollenspitzen

Um sicherzugehen, dass Sie die richtige Komponente auswählen, beachten Sie bitte die nachstehenden technischen Parameter. Diese Normen entsprechen den weltweiten Anforderungen für Luft- und Raumfahrt und Folienverpackungen.

6. Installation und Austauschverfahren

Unsachgemäßer Einbau ist die Hauptursache für “Ausbrüche” (Verschütten von geschmolzenem Metall). Befolgen Sie dieses strenge Protokoll, um Sicherheit und Leistung zu gewährleisten.

Schritt 1: Vorbereitung

Sicherstellen, dass die Stahlmantel (der Metallhalter für die Keramikspitze) sauber und frei von altem feuerfesten Kleber oder Aluminiumspritzern ist. Jegliche Verunreinigungen führen dazu, dass die Keramikspitze ungleichmäßig sitzt und Spannungspunkte entstehen.

Schritt 2: Vorwärmen (entscheidender Schritt)

Keramische Fasermaterialien nehmen von Natur aus Feuchtigkeit aus der Luft auf. Wenn eine kalte, feuchte Spitze mit geschmolzenem Aluminium (ca. 680 °C) in Berührung kommt, verwandelt sich das Wasser sofort in Dampf, wodurch die Spitze explodieren oder reißen kann.

• Protokoll: Legen Sie die neuen Spitzen in einen Trockenofen.

• Zyklus: Rampe bis zu 200°C 2 Stunden lang, dann bei 260°C für mindestens 4 Stunden.

• Lagerung: In einem trockenen Kasten bei >100°C aufbewahren, bis zum genauen Zeitpunkt der Installation.

Schritt 3: Montage

Tragen Sie eine dünne Schicht feuerfester Dichtungsmasse (z. B. den Hochtemperaturkitt von ADtech) zwischen der Spitze und dem Stoffauflauf auf. Ziehen Sie die Klammern gleichmäßig an, aber nicht zu fest, da dies zu einem Bruch der Keramikplatte führen kann, bevor der Guss beginnt.

Schritt 4: Oberflächenbeschichtung

Auftragen einer Schicht aus Bornitrid (BN) auf die Lippen der Düse sprühen. Dieses nicht benetzende Mittel verhindert das Anhaften des Aluminiums an der Keramik und sorgt für ein reibungsloses Ablösen.

7. Fallstudie: Optimierung des Gusses der Legierung 5052 in Henan (2024)

Standort: Provinz Henan, China (Zentrum der Aluminiumindustrie)
Datum: März 2024
Kunde: Ein mittelgroßes Aluminiumwalzwerk, das sich auf Hitzeschilde für die Automobilindustrie spezialisiert hat.

Das Problem:
Der Kunde produzierte 5052 Aluminiumlegierung (eine hochmagnesiumhaltige Sorte) mit standardmäßigen vakuumgeformten Gießspitzen. Es traten häufig “Schleifspuren” und Oberflächenrisse auf der Bandoberfläche auf. Infolgedessen musste die Gießanlage alle 12 bis 14 Stunden angehalten werden, um die Düse auszutauschen, was die OEE (Overall Equipment Effectiveness) erheblich beeinträchtigte. Die weichen Spitzen erodierten zu schnell unter dem Fluss der abrasiven, magnesiumreichen Legierung.

Die Lösung:
Die Ingenieure von ADtech empfahlen den Wechsel zu einem Gehärtete N17-Düse für starre Platten mit einem speziellen internen Prallplatten-Design, das für einen hohen Magnesiumfluss optimiert ist.

• Wesentliche Änderung: Ersetzen der Standard-Keramikfaser durch hochdichtes, graphitverstärktes Kalziumsilikat (N17-Äquivalent).

• Design ändern: Einführung eines “3-Kammer”-Schallwanddesigns zur Verringerung der Turbulenzen an der Austrittslippe.

Die Ergebnisse:

1. Verlängerte Lebenserwartung: Die Dauer der Casting-Kampagne wurde von 14 Stunden bis 72 Stunden Dauerbetrieb.

2. Reduzierung von Mängeln: Schleifspuren an der Oberfläche wurden praktisch eliminiert, wodurch die Ausschussrate um 18%.

3. Kosteneinsparungen: Obwohl die starren N17-Spitzen anfangs 25% mehr kosteten, führte die Reduzierung der Ausfallzeiten und des Ausschusses zu einer Nettoeinsparungen von $45.000 USD im Laufe des ersten Quartals 2024.

Rinnensysteme und Vertrieb

Die Gießspitze ist nur das Ende der Schnur. Die Qualität des Metalls, das in die Spitze gelangt, hängt von der wäscht (Kanäle) und Filtrationskästen. Wenn die Rinnenauskleidung Partikel abwirft, verstopfen diese Partikel die Ablenkplatten der Streuer und ruinieren den Wurf. Kombinieren Sie immer hochwertige Spitzen mit Rinneneinlagen aus Quarzglas.

Bornitrid-Beschichtungen

Bornitrid wird oft als “Trennmittel für den Guss” bezeichnet und ist der beste Freund der Gießerspitze. Es wirkt bei hohen Temperaturen wie ein Schmiermittel. Anders als Graphit, das abbrennen oder die Schmelze mit Kohlenstoff verunreinigen kann, bleibt BN stabil und inert.

Tipps zum Doppelwalzen- und Bandgießen

Dieser Artikel konzentriert sich auf das Zweiwalzengießen (TRC), Gürtel-Rollen (wie Hazelett) verwenden ebenfalls Einspritzdüsen. Bandgießdüsen arbeiten jedoch unter anderen thermischen Bedingungen und sind in der Regel viel breiter und einer geringeren Druckkraft ausgesetzt als TRC-Spitzen.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Hauptunterschied zwischen “harten” und “weichen” Nachlaufspitzen?
A: “Harte” Spitzen werden aus hochdichten starren Platten (wie N17) hergestellt und maschinell bearbeitet. Sie werden für Hochgeschwindigkeitsguss und abrasive Legierungen verwendet. “Weiche” Spitzen werden aus Keramikfasern vakuumgeformt. Sie sind komprimierbar, billiger und werden für den allgemeinen Guss von weicheren Legierungen verwendet.

F2: Warum explodieren manchmal die Spitzen der Streuer beim Starten?
A: Dies wird fast immer durch eingeschlossene Feuchtigkeit verursacht. Wenn die Spitze nicht auf mindestens 250 °C vorgeheizt wird, um das absorbierte Wasser zu verdampfen, führt die schnelle Ausdehnung des Dampfes bei Kontakt mit geschmolzenem Aluminium zum Platzen der Keramik.

F3: Wie oft sollte ich meine Lenkradspitzen ersetzen?
A: Das hängt von der Legierung und der Dauer der Kampagne ab. Bei Standard-Folienmaterial werden die Spitzen nach jeder Kampagne (in der Regel nach 24 bis 48 Stunden) gewechselt. Die Wiederverwendung von Spitzen wird im Allgemeinen nicht empfohlen, da sich die Oberfläche verschlechtert, was zu Defekten führt.

F4: Kann ich die gleiche Düse für Legierungen der Serien 1xxx und 5xxx verwenden?
A: Technisch gesehen ja, aber es ist nicht optimal. 1xxx-Legierungen (reines Aluminium) sind weich und fließen leicht. 5xxx-Legierungen (Mg-Zusätze) sind anfällig für Oxidation und Verschlammung. Für 5xxx ist eine dichtere, glattere Spitze erforderlich, die großzügig mit Bornitrid beschichtet ist, um Verstopfungen zu vermeiden.

F5: Was ist die beste Beschichtung für Lenkradspitzen?
A: Bornitrid (BN) ist der Industriestandard. Es bietet hervorragende nicht-benetzende Eigenschaften und Schmierung.

F6: Wodurch entstehen “Ohren” oder “Rillen” auf dem Gussband?
A: Dies wird häufig durch eine ungleichmäßige Fließgeschwindigkeit am Düsenausgang verursacht. Wenn die internen Ablenkbleche beschädigt oder schlecht konstruiert sind, fließt das Metall in bestimmten Bereichen schneller, was zu Rillen (Ohren) auf dem Band führt.

F7: Wie stellt ADtech die Qualität seiner Gießspitzen sicher?
A: ADtech verwendet die Nanokomposit-Technologie zur Verstärkung der Faserstruktur, um eine Delamination zu vermeiden. Wir führen auch Röntgeninspektionen an hochdichten Platten durch, um sicherzustellen, dass keine inneren Hohlräume vorhanden sind.

F8: Was ist die maximale Breite für eine einzelne Nachlaufspitze?
A: Spitzen können bis zu einer Breite von 2200 mm hergestellt werden. Für extrem breite Rollen werden jedoch manchmal segmentierte Spitzen verwendet, um die thermische Ausdehnung zu steuern.

F9: Wie verhindere ich, dass die Düse beim Gießen verstopft?
A: Stellen Sie sicher, dass Ihre vorgelagerte Filtration (CFF oder Tiefbettfilter) korrekt funktioniert, um Einschlüsse zu entfernen. Halten Sie außerdem eine konstante Stoffauflauftemperatur und -höhe aufrecht, um zu verhindern, dass Oxide in die Düse gelangen.

Q10: Warum ist die Wärmeleitfähigkeit des Spitzenmaterials wichtig?
A: Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit ist wichtig, um zu verhindern, dass das Aluminium in der Spitze gefriert (vorzeitige Erstarrung). Die Spitze wirkt wie ein Isolator und hält das Metall flüssig, bis es auf die Gießwalzen trifft.

9. Schlussfolgerung und Empfehlungen

Die bescheidene Lenkradspitze ist eine hochtechnologische Komponente, die über die Rentabilität einer Aluminiumgießanlage entscheidet. Ob Sie nun ultradünne Folien oder robuste Automobilbleche herstellen, die Wechselwirkung zwischen dem Düsenmaterial und der geschmolzenen Legierung ist der entscheidende Faktor für die Qualität.

Für moderne Walzwerke ist die Umrüstung auf nanoverstärkte Keramikfaserspitzen oder Präzisionsgefertigte N17-Platten ist eine der kosteneffektivsten Methoden zur Verbesserung der Ausbeute. Durch Befolgung der oben beschriebenen Wartungs- und Installationsprotokolle - insbesondere des strengen Vorwärmprogramms - können Betreiber häufige Defekte vermeiden und gleichbleibende, erstklassige Gussergebnisse erzielen.

ADtech setzt sich weiterhin für die Weiterentwicklung der Metallurgie von Verbrauchsmaterialien ein und bietet Gießspitzen an, die nicht nur der Hitze standhalten, sondern auch die für den heutigen Hochleistungsaluminiummarkt erforderliche Präzision liefern.