Массасы 205 грамм кремний диоксиді бар 410 тот баспайтын болаттан жасалған бөлшектерді өндіру, бетіндегі тотығу дақтарының ақаулары: себептері мен шешімдері

Беткі қабат ретінде циркон ұнтағын/құмды пайдаланған кезде тотығу нүктелері мен дақтар 410 баспайтын болаттан жасалған бөлшектерді (әсіресе салмағы шамамен 200 грамм болатын шағын бөлшектер) өндіруде пайда болады. Себептерді қалай зерттеп, шешу жолдарын әзірлеуіміз керек. Негізгі қорытындыларды бір-бірлеп талдап көрейік: бұл «нүктелік және нүктелік» тотығу әдетте бір фактордан туындамайды, керісінше жоғары белсенді болат сұйықтығы мен жергілікті ластанған қабық интерфейсі арасындағы күшті реакцияның нәтижесі. Мәселенің түпкі себебі негізінен «қабық сапасы» және «болат сұйық қабық интерфейс реакциясында».

1、 Тотығу дақтарының/дақтарының пайда болуының негізгі себептері «циркон ұнтағы/құм беткі қабаты» және «нүктелік тотығу» сипаттамаларымен біріктірілген талданады. Негізгі себептер ықтималдығы бойынша төмендегідей жіктеледі:

1. Қабықтың беткі қабатының ластануы (негізгі күдікті) Циркония материалының өзі: Сапасыз немесе дымқыл циркония ұнтағы/құмының құрамында темір оксиді (Fe ₂ O3) және титан оксиді (TiO ₂) сияқты қоспалар болуы мүмкін. Жоғары температурада бұл қоспалар тот баспайтын болаттан жасалған хром (Cr) және алюминий (Al) сияқты элементтермен химиялық реакцияға түсіп, құйма бетінде локализацияланған реакция белгілерін (яғни тотығу белгілерін) қалдырады. Жұмыс кезінде ластану: Қабық жасау цехында бетті жабу немесе тегістеу процесінде тот, шаң және органикалық заттар (мысалы, қолғап талшықтары мен май) араласуы мүмкін. Бұл ластаушы заттар қабықтың күйдірілуінен кейін төмен балқу нүктелері немесе жергілікті жоғары белсенділікпен «әлсіз нүктелер» түзеді. Кремний оксидінің тұрақтылығы: егер кремний оксидінде жергілікті гель немесе ластану болса, ол жабынның біркелкілігіне әсер етеді, нәтижесінде жергілікті беріктік немесе қоспаларды байыту жеткіліксіз болады.

2. Қабықшаның жеткіліксіз күйдірілуі және қалдық ылғалдылық (негізгі себеп): Ылғал қалдығы «тотығу нүктелерінің» пайда болуының ең көп тараған себептерінің бірі болып табылады. Қабықтың қуыру температурасы жеткіліксіз (<900 ℃) немесе оқшаулау уақыты жеткіліксіз болса, қабықтың терең қабаттарында (әсіресе қалың және үлкен қабықшаларда) қалдық кристалды су немесе химиялық су болады. Жоғары температурадағы балқытылған болатты айдаған кезде су бірден буланып кетеді, ал бу қысымы өте жоғары, балқытылған болаттың алдыңғы жағындағы қатқан жұқа қабықты жарып, ішіндегі жаңа балқытылған болатты ашады және су буымен тотығу реакциясына түседі: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂ тотығу нүктелері және түзілуі. Органикалық көміртегі қалдығы: Толық емес қуыру кремний оксидіндегі органикалық қосылыстардың көміртектелуіне және толық жанудың орнына зең шығаратын агенттерге әкелуі мүмкін, көміртекті локализацияланған жерлерді қалыптастырады. Балқытылған болат осы аймаққа тиген кезде көміртек қабықтағы SiO ₂-ды азайтып, СО газын түзеді, ол сонымен бірге балқытылған болаттың бетін зақымдайды және жергілікті тотығу мен карбюризацияны тудырады.

3. Балқудан және құюдан қорғаудың жеткіліксіздігі (негізгі себебі) толық емес тотықсыздану: 410 тот баспайтын болаттағы хром тотығуға бейім. Егер түпкілікті тотықсыздандыру (әдетте алюминийді пайдалану) жеткіліксіз болса, балқытылған болаттағы еріген оттегінің мөлшері жоғары болады және ол беткейде агрегацияға бейім болады немесе қату соңында қабықша реактивтерімен қосылып, оксидтер тәрізді нүкте түзеді. Құюды қорғау ағынының жеткіліксіздігі: тіпті аргон газын қорғау кезінде ауа ағыны тым әлсіз, біркелкі емес дисперсті немесе бұзылған болса да, ауа құйма ағыны мен шырша тостағанына әлі де тартылады, бұл болат тамшыларының шашырауына және тотығуына және ағынмен бірге қалып қуысына еніп, дисперсті тотығу нүктелерін қалыптастырады.

4. Процесс параметрлерінің сәйкес келмеуі (триггер факторы) Қабық температурасы мен құю температурасы арасындағы сәйкессіздік: қабықтың алдын ала қыздыру температурасы тым төмен (мысалы, <600 ℃), ал балқытылған болаттың құю температурасы тым жоғары. Екеуінің арасындағы температура айырмашылығы тым үлкен, бұл интерфейстік газ жарылысы мен термиялық соққыны күшейтеді және нүктелік реакцияларды тудырады. Балқытылған болаттың қызып кетуі: шамадан тыс балқу температурасы (мысалы, 1650 ℃ жоғары) балқытылған болат пен қабық арасындағы химиялық реактивтілікті күшейтеді.

2、 Жүйелі шешім (төтенше жағдайдан негізгі себепке дейін) 1-қадам: Төтенше жағдайды оқиға орнында зерттеу және өңдеу (жедел орындау)

1. Қабық пісіретін пешті тексеріңіз: температураны өлшейтін құралды калибрлендіріңіз. Қуыру температурасы ≥ 950 ℃ және ұстау уақыты ≥ 2 сағат (қабық қалыңдығының ұлғаюына байланысты) екеніне көз жеткізіңіз және пайдаланылған газды шығару мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін пеш атмосферасының айналымын тексеріңіз.

2. Шикізатты тексеріңіз: Салыстырмалы сынау үшін тазалығы жоғары (химиялық таза немесе бірінші сортты) циркон ұнтағы/құмының жаңа партиясын алыңыз. Оның құрамындағы темір (Fe) және титан (Ti) мөлшеріне ерекше назар аударыңыз.

3. Қабық жасау ортасын тексеріңіз: Қабық жасау шеберханасын тазалаңыз, беткі жабын тегістеу аймағынан оқшауланғанына көз жеткізіңіз және тот шаңының ластануын болдырмаңыз. Кремний диоксиді құрамында бөлшектер немесе гель бар-жоғын тексеріңіз.

4. Құюды қорғауды күшейтіңіз: құю кезінде құйылатын шыныаяқ толығымен аргон газымен жабылғанына көз жеткізу үшін аргон газынан қорғаудың беріктігін уақытша арттырыңыз.

2-қадам: қысқа мерзімді процесті оңтайландыру (1-2 апта ішінде)

1. Қуыру процесін оңтайландыру: «қадамды қыздырумен қуыруды» іске қосыңыз: органикалық заттардың толық ыдырауы мен булануына мүмкіндік беру үшін 400-600 ℃ сатысында оқшаулау уақытын көбейтіңіз; Химиялық суды шығару үшін жеткілікті оқшаулауды 900 ℃ жоғары ұстаңыз. Маңызды компоненттер үшін пісіргеннен кейін бірден құйыңыз немесе ылғалды сіңірмеу үшін жоғары температурадағы пеште (>200 ℃) сақтаңыз.

2. Балқыманы өңдеуді күшейту: қатаң соңғы тотықсыздандыру: түрту алдында соңғы тотықсыздандыру үшін балқытылған болаттың терең бөлігіне алюминий сымын салыңыз және қалдық алюминий құрамын 0,02% -0,08% деңгейінде бақылаңыз. Құю температурасын тиісті түрде төмендетіңіз: Толық толтыруды қамтамасыз ету үшін термиялық реакцияларды азайту үшін құю температурасын өте қызудан (мысалы, 1550 ℃) 10-20 ℃ төмендетіңіз.

3. Қалып қабығының температурасын реттеңіз: қалып қабығының ішіндегі температура 800-900 ℃ аралығында болуын қамтамасыз етіп, пештен шығарылатын қалып қабығы мен мүмкіндігінше қысқа уақытқа құйылатын аралықты қысқартыңыз. Жоғары температуралы қабықшалар интерфейстегі температура айырмашылығын азайтып, балқытылған болаттың тегіс қатаюын қамтамасыз ете алады.

3-қадам: Ұзақ мерзімді жүйелі бақылау (негізгі шешім)

1. Қабық материалы және процесті жаңарту: Беткі қабат материалын ауыстыру сынағы: Егер мәселе шешілмесе, беткі қабат материалын неғұрлым инертті балқытылған алюминий тотығымен (Al ₂ O3) немесе «ақ корундпен» ауыстыруды қарастырыңыз. Құны жоғары болғанымен, жоғары хромды болатпен реактивтілігі төмен. Беткі қабатты агломерациялау процесін енгізу: беткі қабат пен екінші қабаттың қабықшасын жасауды аяқтағаннан кейін беткі қабатты тығыздау және кейбір газ шығаратын заттарды алдын-ала жою үшін қосымша төмен температуралы (800 ℃) агломерация қосылады.

2. Балқыту және құю жүйесін жаңарту: аргоннан қорғайтын балқытуды енгізу: индукциялық пеште балқыту кезінде жабу немесе үрлеу үшін аргон газын пайдалану. Вакуумды немесе қорғаныш атмосфералық құюды пайдалану: Жоғары сұранысқа ие өнімдер үшін вакуумды индукциялық пеште балқыту құюына немесе аргон толтырылған құю қораптарына инвестициялау ең мұқият шешім болып табылады.

3. Процесс мониторингі нүктелерін белгілеңіз: Шикізатты тексеру: Циркон ұнтағының әрбір партиясы үшін қоспаның сынамасын жүргізіңіз. Қабық қуыру жазбасы: Әрбір қуыру пеші үшін температура уақытының қисық сызығын бақылауды орнатыңыз. Құю ақауларының картасы: фотосуретке түсіріп, тотығу нүктелерінің орналасуы мен морфологиясын мұрағатқа түсіріңіз, ағаштың орналасуымен корреляцияны талдаңыз және ластану көзін қадағалаңыз.

«205 грамм құймадағы циркон ұнтағы құмының беткі қабатындағы тотығу нүктелері/дақтар» мәселесі бойынша ұсынылған ақауларды жою процесін қорытындылаңыз. Ақаулықтарды жоюға келесідей басымдық беру ұсынылады:

1. Негізгі күдік: қабықты қуыру жеткілікті ме? Қуыру температурасын және ұстау уақытын арттыру арқылы салыстырмалы тәжірибелер жүргізу.

2. Екіншілік күдік: Циркон материалы таза ма? Салыстырмалы сынау үшін белгілі жоғары таза материалдар партиясын ауыстырыңыз.

3. Бір уақытта тексеріңіз: құюдан қорғау шынымен тиімді ме? Аргон құбырындағы, шығын өлшегіштегі және шырша тостағанындағы ауа ағынының күйін тексеріңіз.

4. Қорытынды оңтайландыру: процесс параметрлерінің, негізінен, қабық температурасы мен құю температурасының сәйкестігін реттеңіз. Жоғарыда келтірілген жүйелі зерттеу және оңтайландыру, әсіресе қабықтың абсолютті құрғақтығы мен тазалығын қамтамасыз ету және интерфейс қорғанысын күшейту арқылы 410 тот баспайтын болаттан жасалған дәл құймалардың бетіндегі тотығу нүктелері мен дақтарын тиімді жоюға болады.