كيفية تجنب الشقوق أو المسام في المسبوكات الصلب المقاومة للحرارة أثناء عملية الصب؟

مقدمة
تصبفة الصلب المقاومة للحرارة تستخدم على نطاق واسع في الصناعات مثل البتروكيماويات ، والمعادن ، والطاقة ، والآلات ، حيث يجب على المكونات تحمل درجات الحرارة العالية ، والضغوط الميكانيكية ، والبيئات التآكل. ومع ذلك ، أثناء عملية الصب ، غالبًا ما تحدث عيوب مثل الشقوق والمسام ، مما يقلل من القوة والموثوقية وعمر الخدمة للمنتج النهائي. يمكن أن تكون الشقوق ناتجة عن الضغوط الحرارية ، أو معدلات التبريد غير السليمة ، أو فصل السبائك ، في حين أن المسام قد تنجم عن انحراف الغاز أو الانكماش أو التغذية غير الكافية. يتطلب منع هذه العيوب مقاربة شاملة تتضمن اختيار المواد ، والتحكم في العملية ، وتصميم القالب ، وتدابير ما بعد العلاج.

تكوين المواد واختيار السبائك
يلعب اختيار تكوين السبائك دورًا مهمًا في تقليل عيوب الصب. عادةً ما تحتوي الفولاذ المقاوم للحرارة على عناصر مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم لتحسين الاستقرار في درجة الحرارة العالية. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي السبائك المفرطة إلى الفصل أو الهشاشة ، مما يساهم في التكسير. يعد التحكم في محتوى الكربون أمرًا مهمًا أيضًا لأن المستويات الأعلى قد تزيد من التعرض للتشققات الساخنة. من خلال موازنة عناصر صناعة السبائك بعناية ، يمكن للمصنعين تحقيق الأداء المطلوب مع تقليل المخاطر.

أنظمة تصميم العفن والتغذية
يؤثر تصميم القالب بشكل مباشر على كيفية تصلب المعدن المنصهر ، والذي يحدد ما إذا كانت الشقوق أو المسام تتشكل. يمكن أن يؤدي وضع غير لائق أو وضع الناهض إلى تدفق مضطرب وانحراف الغاز ، مما يزيد من تكوين المسام. وبالمثل ، قد تسبب سعة الناهض غير الكافية تجاويف الانكماش. يجب أن يوفر القالب التصلب اتجاهي ، مما يضمن أن المعادن المنصهرة تتدفق نحو الأقسام الحرجة حتى يحدث التصلب الكامل.

صب درجة الحرارة ومعدل التبريد
غالبًا ما تنجم الشقوق عن الضغوط الحرارية أثناء التبريد السريع ، بينما يمكن أن تتشكل المسام إذا لم تتم إزالة الغازات بشكل كاف. الحفاظ على درجة حرارة صب مثالية يساعد على موازنة السيولة مع قابلية ذوبان الغاز. يزيد ارتفاع درجة الحرارة من امتصاص الغاز ، بينما يقلل السقف من التدفق ، مما يؤدي إلى حشوة غير مكتملة. وبالمثل ، يمنع التبريد المتحكم فيه تدرجات درجات الحرارة المفاجئة التي يمكن أن تسبب الدموع الساخنة أو الشقوق.
يتمثل المبدأ التوجيهي العملي في مراقبة نطاق درجة حرارة صب اعتمادًا على تكوين السبائك ومواد العفن. تسخن التسخين المسيطر عليه أيضًا يساعد أيضًا في الحفاظ على معدلات التبريد المستقرة.

طرق السيطرة على الغاز وتفكيكها
انحباس الغاز هو أحد الأسباب الرئيسية للمسامات في الصبغة الصلب. تشمل مصادر الغاز الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين الممتصة أثناء الانصهار. تتضمن التدابير الوقائية استخدام مواد الشحن النظيفة ، وتغطية الأسطح المعدنية المنصهرة مع تدفق ، وتطبيق فراغ أو غاز خامل. قنوات تنفيس فعالة في القوالب تساعد على مزيد من الهروب من الغاز أثناء صبها.

التسخين والسيطرة على الإجهاد
يؤدي تسخين القالب والحفاظ على درجات حرارة متسقة إلى تقليل الصدمة الحرارية المفاجئة إلى المسبوكات. التوزيع غير المتكافئ لدرجة الحرارة هو سبب شائع للشقوق الحرارية. يتيح تطبيق التبريد المتحكم فيه على مراحل تخفيف الإجهاد ويقلل من التشوه. يستخدم بعض الشركات المصنعة أيضًا تبريد الفرن المتحكم فيه بعد الصب لتقليل الضغوط المتبقية.

استخدام المواد الطاردة للحرارة والقشعريرة
يتم تطبيق مواد طارد للحرارة وقشعريرة بشكل شائع في الصب للتحكم في التصلب. أحواض الناهض للحرارة الحرارية تحافظ على درجة حرارة المعادن المنصهرة لفترة أطول ، مما يعزز التغذية الكاملة وتقليل مسام الانكماش. قشعريرة معدنية ، وضعت استراتيجيا ، تعزيز التصلب الاتجاهي ، وتوجيه عملية التبريد لتجنب الفراغات الداخلية والشقوق. يسمح استخدامهم المشترك بمسار تصلب أكثر قابلية للتنبؤ.

المعالجة الحرارية بعد الصب
تعد المعالجة الحرارية بعد الصب ضرورية لتخفيف الضغوط الداخلية وتحسين التوحيد المجهرية. تضمن عمليات مثل الصلب والتطبيع وتخفيف الإجهاد أن العيوب الداخلية البسيطة لا تتطور إلى شقوق كبيرة أثناء الخدمة. كما أن المعالجة الحرارية تتجانس من توزيع السبائك ، وتقليل الفصل بين العزل وتحسين الصلابة.

التفتيش ومراقبة الجودة
تساعد طرق الاختبار غير المدمرة (NDT) على اكتشاف الشقوق والمسام في المرحلة المبكرة ، مما يسمح بالإجراء التصحيحي قبل الاستخدام النهائي. يمكن أن يحدد الاختبار الإشعاعي المسامية الداخلية ، بينما يكتشف الاختبار بالموجات فوق الصوتية الشقوق تحت السطحية. اختبار اختراق الصبغة مفيد للشقوق السطحية. يضمن تنفيذ بروتوكولات التفتيش الصارم فقط المسبوكات الخالية من العيوب المضي قدمًا.

تدريب المشغل ومراقبة العملية
حتى مع المعدات المتقدمة ، تلعب مهارات المشغل دورًا حاسمًا في الحد من عيوب الصب. التدريب المناسب على تقنيات صب ، ومعالجة العفن ، ومراقبة درجة الحرارة يساعد في الحفاظ على الاتساق. توفر أنظمة المراقبة في الوقت الفعلي مثل التصوير الحراري أو المستشعرات الآلية ملاحظات ، مما يتيح تعديلات سريعة. إن بناء ثقافة من الوعي بالجودة داخل المسبك يقلل من الأخطاء البشرية التي تؤدي إلى تشققات أو مسام.

نهج متكامل للمسبحة الموثوقة
يتطلب تجنب الشقوق والمسام في المسبوكات الصلب المقاومة للحرارة مقاربة متكاملة ، حيث يجمع بين المبادئ المعدنية ، وتحسين التصميم ، والتحكم في العملية ، وما بعد المعالجة. لا يوجد إجراء واحد يمكن أن يضمن المسبوكات الخالية من العيوب. بدلاً من ذلك ، يجب تطبيق مزيج من الاستراتيجيات الوقائية خلال دورة الإنتاج بأكملها.