В данной работе рассматривается ключевой процесс литья серебряных анодных пластин, систематически сравниваются технологические особенности, качество продукции и производительность оборудования для литья по плоскому и вертикальному прессам. Учитывая высокую теплопроводность серебра (материальная характеристика: теплопроводность серебра достигает 429 Вт/(м·К), что значительно превышает теплопроводность таких металлов, как медь и алюминий), анализируются причины возникновения дефектов качества при литье по плоскому пресу. Кроме того, объясняются преимущества вертикального литейного процесса с постоянным объемом в плане точности размеров, качества поверхности и автоматизированного производства, что обеспечивает теоретическое обоснование для выбора оборудования и оптимизации технологических процессов в отрасли.
Серебряные анодные пластины являются ключевыми носителями в процессе электролитического очистки; их качество напрямую определяет эффективность электролиза, чистоту продукции и стабильность производства. Литье, как важный этап формирования анодных пластин, демонстрирует значительные различия в контроле качества и производительности между литьем по плоскому и вертикальному прессам из-за их различных принципов технологического процесса. Учитывая высокую теплопроводность серебра (теплопроводность составляет 429 Вт/(м·К), что значительно выше, чем у меди и алюминия), теплообмен во время литья чрезвычайно интенсивный, а скорость охлаждения изменяется нелинейно, что дополнительно усиливает чувствительность параметров технологического процесса. Поэтому всестороннее сравнение технических особенностей этих двух типов оборудования имеет практическое значение для улучшения качества анодных пластин и удовлетворения требований электролитических производственных линий.
При литье по плоскому пресу используется открытая плоская форма, а литая поверхность имеет большую площадь. После заливки расплавленного серебра из-за высокой теплопроводности серебра скорость теплообмена между расплавом и формой чрезвычайно высокая (скорость охлаждения может достигать 2–3 раз выше, чем у обычных металлов), в результате чего процесс кристаллизации очень короткий. Незначительные колебания параметров технологического процесса (температура формы, температура расплавленного серебра, скорость литья) могут напрямую влиять на способность заполнения формы расплавом серебра и равномерность его кристаллизации, создавая предпосылки для возникновения дефектов качества.
Литье по вертикальному пресу основывается на принципе литья с постоянным объемом; объем расплавленного металла точно контролируется с помощью закрытой формы. Конструкция формы включает в себя проект формирования серебряных подвесных крюков, что обеспечивает интегральное литье анодных пластин. Процесс отличается высокой герметичностью; движение расплавленного серебра более стабильное, что эффективно предотвращает влияние внешних помех на процесс кристаллизации.
- Отсутствие углов: При слишком низкой температуре формы, чрезмерном охлаждении расплавленного серебра или низкой скорости литья способность заполнения формы расплавом серебра резко снижается, а фронт кристаллизации не может полностью заполнить полость формы, в результате чего возникает отсутствие углов у анодной пластины.
- Неравномерность толщины: Литье по плоскому пресу зависит от ручного или полуавтоматического контроля; стабильное регулирование литового потока затруднительно. Кроме того, анизотропное усадочное явление расплавленного серебра при охлаждении легко вызывает отклонения толщины на поверхности пластины (могут достигать более ±0.5 мм).
- Обтекания и брызги: Открытый процесс литья приводит к тому, что расплавленный серебр легко вытекает в зазоры формы, образуя обтекания и заусенцы. Кроме того, удар жидкого потока при высокоскоростном литье может вызвать брызги расплавленного металла, ухудшая производственную среду.
- Полнота формирования: Механизм с постоянным объемом гарантирует полное заполнение полости формы расплавленным серебром; процент возникновения дефектов в виде отсутствия углов снижается до менее 0.5% (при литье по плоскому пресу этот показатель достигает 5%–8%).
- Равномерность толщины: Постоянный объем обеспечивает более равномерное усадочное явление при кристаллизации; отклонение толщины на поверхности пластины может быть контролировано в пределах ±0.1 мм, что соответствует требованию «анодов с равномерной толщиной» для электролитических производственных линий.
- Чистота поверхности: Закрытый процесс значительно снижает количество обтеканий и заусенцев (высота заусенцев ≤0.2 мм) sowie брызг, уменьшая затраты на последующую шлифовку.
- Литье по плоскому пресу: Для последующей обработки серебряных подвесных крюков требуется сверление, что не только увеличивает количество операций (погрешность точности сверления ±0.3 мм), но и легко вызывает концентрацию напряжений. Отклонение массы анодной пластины зависит от колебаний литового объема и достигает ±2% (при литье по вертикальному пресу это показатель составляет только ±0.5%).
- Литье по вертикальному пресу: Серебряные подвесные крюки образуются напрямую, что исключает операцию сверления и предотвращает потери при обработке. Характеристика постоянного объема гарантирует точность массы; оборудование может быть адаптировано к автоматизированной системе взвешивания и контроля, улучшая согласованность производства.
- Литье по плоскому пресу: Зависит от ручного регулирования скорости литья и температуры формы; согласованность параметров низкая (погрешность для одной партии ±5%), что затрудняет достижение непрерывного производства.
- Литье по вертикальному пресу: Поддерживает полную автоматизацию контроля (включая замкнутую петлю температуры и замкнутую петлю потока) и может обеспечивать 24-часовое непрерывное производство; стабильность технологического процесса увеличивается на более 60%.
Хотя начальные инвестиции в оборудование для вертикального литья высоки, благодаря снижению процента брака, упрощению технологического процесса и уменьшению затрат на труд, долгосрочные эксплуатационные затраты ниже, чем при литье по плоскому пресу, на 20%–30%, что демонстрирует значительный эффект масштаба.
Вертикальное литье, благодаря своему процессу с постоянным объемом, интегральному формированию и преимуществам автоматизации, значительно превосходит литье по плоскому пресу в плане качества серебряных анодных пластин (равномерность толщины, целостность поверхности, точность массы) и производительности. Высокая теплопроводность серебра усиливает чувствительность параметров при литье по плоскому пресу, что делает контроль качества чрезвычайно сложным. В отрасли следует приоритетно продвигать оборудование для вертикального литья. Одновременно необходимо продолжать исследования в направлениях оптимизации температурного поля и улучшения срока службы форм для литья с постоянным объемом, чтобы дальнейшим образом раскрыть потенциал технологического процесса и способствовать модернизации отрасли электролитического очистки серебра в направлении «высокой точности, низких затрат и интеллектуализации».
