Вытворчасць 410 дэталяў з нержавеючай сталі з золем кремнезема, вагой 205 грамаў, з плямамі акіслення на паверхні: прычыны і рашэнні

Пры выкарыстанні парашка/пяску цыркону ў якасці павярхоўнага пласта пры вытворчасці дэталяў з нержавеючай сталі 410 (асабліва дробных дэталяў вагой каля 200 грамаў) з'яўляюцца кропкі акіслення і плямы. Як мы павінны даследаваць прычыны і распрацаваць рашэнні. Давайце прааналізуем асноўныя высновы адзін за адным: гэта «кропкавае» акісленне звычайна не выклікана адным фактарам, а хутчэй вынікам бурнай рэакцыі паміж высокаактыўнай сталёвай вадкасцю і лакальна забруджанай часткай паверхні абалонкі. Асноўная прычына праблемы ў асноўным заключаецца ў «якасці абалонкі» і «рэакцыі на падзеле сталёвай вадкай абалонкі».

1、 Аналізуюцца асноўныя прычыны ўтварэння плям/плям акіслення ў спалучэнні з характарыстыкамі «павярхоўнага пласта парашка цыркону/пяску» і «кропкавага акіслення». Асноўныя прычыны ранжыруюцца ў парадку магчымасці наступным чынам:

1. Забруджванне павярхоўнага пласта абалонкі (галоўны падазроны) Сам матэрыял з дыяксіду цырконія: няякасны або вільготны парашок/пясок з аксіду цырконія можа ўтрымліваць такія прымешкі, як аксід жалеза (Fe ₂ O3) і аксід тытана (TiO ₂). Пры высокіх тэмпературах гэтыя прымешкі будуць хімічна рэагаваць з такімі элементамі, як хром (Cr) і алюміній (Al) у нержавеючай сталі, пакідаючы лакалізаваныя сляды рэакцыі (г.зн. сляды акіслення) на паверхні адліўкі. Забруджванне падчас працы: у цэху па вырабе абалонкі іржа, пыл і арганічныя рэчывы (напрыклад, валакна пальчатак і тлушч) могуць быць змешаны падчас працэсу нанясення пакрыцця або шліфоўкі. Гэтыя забруджвальныя рэчывы ўтвараюць лакальныя «слабыя месцы» з нізкай тэмпературай плаўлення або высокай актыўнасцю пасля кальцынацыі абалонкі. Стабільнасць золю дыяксіду крэмнія: калі золь дыяксіду крэмнія мае мясцовы гель або забруджванне, гэта паўплывае на аднастайнасць пакрыцця, што прывядзе да недастатковай мясцовай трываласці або ўзбагачэння прымешкамі.

2. Недастатковае абсмажванне шкарлупіны і рэшткавая вільгаць (асноўная прычына): рэшткі вільгаці з'яўляюцца адной з найбольш распаўсюджаных прычын адукацыі «кропак акіслення». Калі тэмпература абпалу абалонкі недастатковая (<900 ℃) або час ізаляцыі недастатковы, у глыбокіх пластах абалонкі (асабліва ў тоўстых і буйных ракавінах) будуць рэшткі крышталічнай вады або хімічнай вады. Пры ўпырску высокатэмпературнай расплаўленай сталі вада імгненна выпараецца, а ціск пары надзвычай высокі, прабіваючы застылую тонкую абалонку ў пярэдняй частцы расплаўленай сталі, агаляючы свежую расплаўленую сталь унутры і падвяргаючыся рэакцыі акіслення з вадзяной парай: Fe+H ₂ O → FeO+H ₂, утвараючы кропкі, падобныя на ямкі і аксідныя лускі. Рэшткі арганічнага вугляроду: няпоўнае абсмажванне можа прывесці да карбанізацыі арганічных злучэнняў у золі кремнезема і раздзяляльных агентах для цвілі замест поўнага згарання, утвараючы лакалізаваныя зоны, багатыя вугляродам. Калі расплаўленая сталь уступае ў кантакт з гэтай зонай, вуглярод памяншае SiO ₂ у абалонцы, вырабляючы газ CO, які таксама пашкоджвае паверхню расплаўленай сталі і выклікае лакальнае акісленне і науглероживание.

3. Недастатковая абарона ад плаўлення і залівання (асноўная прычына) няпоўнае раскісленне: хром у нержавеючай сталі 410 схільны да акіслення. Калі канчатковага раскіслення (звычайна з выкарыстаннем алюмінія) недастаткова, утрыманне растворанага кіслароду ў расплаўленай сталі будзе высокім, і яна будзе мець тэндэнцыю агрэгаваць на паверхні або злучацца з рэагентамі абалонкі ў канцы застывання, утвараючы кропкавыя аксіды. Недастатковая ахоўная плынь ліцця: нават пры абароне ад газу аргону, калі паветраны паток занадта слабы, нераўнамерна размяркоўваецца або парушаецца, паветра ўсё роўна будзе ўцягвацца ў ліцейны струмень і кубак літніка, у выніку чаго кроплі сталі распырскваюцца і акісляюцца і трапляюць у паражніну формы разам з патокам, утвараючы дысперсныя кропкі акіслення.

4. Неадпаведнасць параметраў працэсу (спускавы фактар) Неадпаведнасць паміж тэмпературай абалонкі і тэмпературай залівання: тэмпература папярэдняга нагрэву абалонкі занадта нізкая (напрыклад, <600 ℃), у той час як тэмпература залівання расплаўленай сталі занадта высокая. Розніца тэмператур паміж імі занадта вялікая, што прывядзе да ўзмоцненасці выбуху межфазнага газу і цеплавога ўдару, а таксама да кропкавых рэакцый. Перагрэў расплаўленай сталі: Празмерная тэмпература плаўлення (напрыклад, перавышае 1650 ℃) узмацніць хімічную рэакцыйнасць паміж расплаўленай сталлю і абалонкай.

2、 Сістэматычнае рашэнне (ад надзвычайнай сітуацыі да асноўнай прычыны) Крок 1: Расследаванне надзвычайных сітуацый на месцы і апрацоўка (неадкладнае выкананне)

1. Праверце абалонавую печ: адкалібруйце прыбор для вымярэння тэмпературы. Пераканайцеся, што тэмпература абпалу складае ≥ 950 ℃, а час вытрымкі - ≥ 2 гадзіны (у залежнасці ад павелічэння таўшчыні абалонкі), і праверце цыркуляцыю атмасферы печы, каб пераканацца, што выхлапныя газы могуць быць выкінуты.

2. Праверце сыравіну: вазьміце новую партыю парашка/пяску цыркону высокай чысціні (хімічна чыстага або першага гатунку) для параўнальнага тэставання. Звярніце асаблівую ўвагу на ўтрыманне ў ім жалеза (Fe) і тытана (Ti).

3. Праверце асяроддзе вырабу абалонак: ачысціце цэх вырабу абалонак, пераканайцеся, што паверхневае пакрыццё ізалявана ад зоны шліфавання, і прадухіліце забруджванне іржой пылам. Праверце золь дыяксіду крэмнія на наяўнасць часціц або геля.

4. Узмоцніце абарону ад ліцця: часова павялічце трываласць абароны ад газу аргону, каб пераканацца, што кубак для разліву цалкам пакрываецца газам аргонам падчас адліўкі.

Крок 2: Кароткатэрміновая аптымізацыя працэсу (на працягу 1-2 тыдняў)

1. Аптымізуйце працэс абсмажвання: укараніце «паступовае абсмажванне з нагрэвам»: павялічце час ізаляцыі на стадыі 400-600 ℃, каб арганічныя рэчывы цалкам расклаліся і выпарыліся; Падтрымлівайце дастатковую ізаляцыю вышэй за 900 ℃ для выдалення хімічнай вады. Для важных кампанентаў разлівайце адразу пасля выпякання або захоўвайце ў духоўцы з высокай тэмпературай (>200 ℃), каб прадухіліць убіранне вільгаці.

2. Узмацняльная апрацоўка расплаву: Строгае канчатковае раскісленне: перад націскам устаўце алюмініевы дрот у глыбокую частку расплаўленай сталі для канчатковага раскіслення і кантралюйце ўтрыманне рэшткавага алюмінія на ўзроўні 0,02% -0,08%. Адпаведным чынам знізіце тэмпературу залівання: для забеспячэння поўнага запаўнення паменшыце тэмпературу залівання ад перагрэву (напрыклад, 1550 ℃) на 10-20 ℃, каб паменшыць цеплавыя рэакцыі.

3. Адрэгулюйце тэмпературу формы: скароціце інтэрвал паміж выманнем формы з печы і разліўкай да максімальна кароткага часу, пераканаўшыся, што тэмпература ўнутры формы складае 800-900 ℃. Высокотэмпературныя абалонкі могуць паменшыць розніцу тэмператур на паверхні паверхні і забяспечыць плаўнае зацвярдзенне расплаўленай сталі.

Крок 3: Доўгатэрміновы сістэматычны кантроль (фундаментальнае рашэнне)

1. Матэрыял абалонкі і мадэрнізацыя працэсу: тэст на замену матэрыялу павярхоўнага пласта: калі праблема не знікне, падумайце аб замене матэрыялу павярхоўнага пласта на больш інэртны плаўлены аксід алюмінію (Al ₂ O3) або «белы карунд». Хоць кошт вышэйшы, рэакцыйная здольнасць сталі з высокім утрыманнем хрому ніжэй. Прадстаўленне працэсу спякання павярхоўнага пласта: пасля завяршэння вырабу павярхоўнага пласта і другога пласта абалонкі дадаецца дадатковае нізкатэмпературнае (800 ℃) спяканне, каб ушчыльніць павярхоўны пласт і загадзя выдаліць некаторыя рэчывы, якія вылучаюць газ.

2. Мадэрнізацыя сістэмы плаўлення і залівання: укараненне плаўлення з абаронай ад аргону: выкарыстанне газу аргону для пакрыцця або прадзьмуху падчас плаўлення ў індукцыйнай печы. Выкарыстанне ліцця ў вакууме або ў ахоўнай атмасферы: для прадукцыі з вялікім попытам інвестыцыі ў ліццё ў вакуумных індукцыйных печах або ліцейныя скрыні, напоўненыя аргонам, з'яўляюцца найбольш грунтоўным рашэннем.

3. Устанавіце кропкі маніторынгу працэсу: Кантроль сыравіны: правядзіце выбарку ўтрымання прымешак для кожнай партыі парашка цыркону. Запіс абсмажвання ракавін: усталюйце маніторынг крывой тэмпературы і часу для кожнай печы для абпалу. Карта дэфектаў ліцця: сфатаграфуйце і заархівуйце размяшчэнне і марфалогію кропак акіслення, прааналізуйце карэляцыю з становішчам дрэва і прасачыце крыніцу забруджвання.

Абагульніце рэкамендаваны працэс ліквідацыі непаладак для праблемы "кропкі/плямы акіслення на павярхоўным слоі парашкавага пяску цыркону ў 205-грамовай адліўцы". Рэкамендуецца расставіць прыярытэты пры ліквідацыі непаладак наступным чынам:

1. Першаснае падазрэнне: ці дастаткова абсмажвання шкарлупіны? Праводзяць параўнальныя эксперыменты, павялічваючы тэмпературу абпалу і час вытрымкі.

2. Другаснае падазрэнне: ці з'яўляецца матэрыял цыркону чыстым? Замяніць партыю вядомых матэрыялаў высокай чысціні для параўнальнага тэставання.

3. Адначасова праверце: ці сапраўды абарона ад залівання эфектыўная? Праверце стан паветранага патоку ў аргонавым трубаправодзе, расходомеры і літніку.

4. Канчатковая аптымізацыя: Адрэгулюйце адпаведнасць параметраў працэсу, у асноўным тэмпературы абалонкі і тэмпературы залівання. Дзякуючы прыведзеным вышэй сістэматычным даследаванням і аптымізацыі, асабліва забеспячэнню абсалютнай сухасці і чысціні абалонкі і ўмацаванню абароны межаў, кропкі акіслення і плямы на паверхні дакладных адлівак з нержавеючай сталі 410 могуць быць эфектыўна ліквідаваны.