چگونه از مشکلات جداسازی متداول در ریخته گری پروانه فولاد ضد زنگ جلوگیری کنیم

ریخته گری پروانه تیغه فولاد ضد زنگ نقش مهمی در پمپ‌ها، ماشین‌های گریز از مرکز، و همزن‌ها ایفا می‌کند و مستقیماً بر راندمان تجهیزات و عمر مفید تأثیر می‌گذارد. در طی فرآیند ریخته گری، جداسازی اغلب به دلیل سرد شدن و انجماد ناهموار فلز مذاب رخ می دهد. جداسازی نه تنها بر خواص مکانیکی پروانه تأثیر می گذارد، بلکه خطر خوردگی موضعی و خرابی خستگی را افزایش می دهد و به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان تجهیزات را کاهش می دهد. شناخت انواع، مکانیسم‌های شکل‌دهی و روش‌های پیشگیری از جداسازی برای بهبود کیفیت پروانه‌های فولاد ضد زنگ ضروری است.

انواع تفکیک و علل

تفکیک به توزیع نابرابر عناصر آلیاژی یا اجزاء درون یک ریخته گری اشاره دارد. بر اساس موقعیت و ویژگی ها، جداسازی را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1. جداسازی خط مرکزی
   نواحی مرکزی پروانه کندتر سرد می شود و باعث تجمع عناصر آلیاژی می شود و در نتیجه تغییرات موضعی در سختی و مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می شود.

2. جداسازی محیطی
   لبه ها به سرعت جامد می شوند و مناطقی با محتوای آلیاژ کمتر را تشکیل می دهند. این مناطق چقرمگی را کاهش داده و مستعد ترک و کاویتاسیون هستند.

3. تفکیک کلان
   شیب قابل توجه ترکیب در سرتاسر ریخته گری که معمولاً به دلیل سرعت ریختن نامناسب، دمای ناهموار قالب یا کنترل ضعیف فلز مذاب ایجاد می شود.

4. تفکیک خرد
   توزیع ناهموار عناصر در سطح دانه یا زیر دانه، که معمولاً به صورت جداسازی کربن، کروم یا نیکل در امتداد مرزهای دانه ظاهر می شود، که می تواند مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت خستگی را به خطر بیندازد.

جداسازی عمدتاً ناشی از سرد شدن ناهموار، نوسانات ترکیب، دمای ریختن نامناسب، هندسه پیچیده پروانه و سیالیت ناکافی فلز مذاب است. شکل‌های پیچیده تیغه‌ها، تفاوت‌های محلی در زمان انجماد را تشدید می‌کنند و احتمال جداسازی را افزایش می‌دهند.

اقدامات کنترل فرآیند برای جلوگیری از جداسازی

انتخاب مناسب گریدهای فولاد ضد زنگ

مواد برای پروانه های فولادی ضد زنگ باید با توجه به شرایط عملیاتی انتخاب شود. فولادهای زنگ نزن آستنیتی با آلیاژ بالا در دماهای بالا به آرامی جامد می شوند و آنها را مستعد جداسازی می کند. تنظیم ترکیب آلیاژ و عناصر کمیاب می تواند به کنترل رفتار انجماد و کاهش خطر جداسازی کمک کند.

سیستم ریختن بهینه

یک سیستم دروازه و بالابر با طراحی خوب، پر شدن یکنواخت قالب را تضمین می کند، مناطق راکد و خنک کننده ناهموار را کاهش می دهد. کنترل دقیق دمای ریختن از جدا شدن خط مرکزی ناشی از گرمای بیش از حد یا عملکرد نادرست به دلیل دمای پایین جلوگیری می کند.

طراحی قالب منطقی

ریخته‌گری‌های پروانه‌ای پیچیده از قالب‌های بخش‌دار یا مقطعی برای به حداقل رساندن تغییرات ضخامت بهره می‌برند که می‌تواند باعث انجماد ناهموار شود. آستین های عایق یا کانال های جریان بهینه شده خنک شدن یکنواخت تیغه ها و توپی ها را تضمین می کند و جداسازی ماکرو را کاهش می دهد.

مقررات عملیات حرارتی

عملیات حرارتی پس از ریخته گری جداسازی میکرو را بهبود می بخشد. درمان محلول عناصر آلیاژی را به طور مساوی توزیع می کند و مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی را افزایش می دهد. پیری یا بازپخت بعدی می تواند استرس باقیمانده را کاهش داده و ریزساختار را همگن کند.

کنترل جریان فلز و نرخ انجماد

حفظ دمای ذوب و نگهداری مناسب، سیالیت خوب فلز مذاب را تضمین می کند، در حالی که از خنک شدن بیش از حد سریع که می تواند جداسازی را تشدید کند، جلوگیری می کند. گرمایش موضعی یا سرمایش داخلی در مناطق بحرانی ممکن است به تعادل نرخ انجماد کمک کند.

کاربرد تکنیک های ریخته گری دقیق

ریخته گری سرمایه گذاری به طور قابل توجهی یکنواختی داخلی پروانه ها را بهبود می بخشد. کنترل دقیق دما و مسیرهای ریخته گری بهینه، جداسازی خط مرکزی و محیطی را کاهش می دهد و عملکرد ثابت را در سراسر ریخته گری تضمین می کند.

بازرسی و کنترل کیفیت

تشخیص بصری جداسازی دشوار است و به تجزیه و تحلیل متالوگرافی، طیف‌سنجی، پراش اشعه ایکس و آزمایش اولتراسونیک نیاز دارد. ایجاد یک سیستم کنترل و بازرسی دقیق فرآیند، امکان تشخیص زودهنگام مناطق بالقوه جداسازی را فراهم می‌کند و تنظیمات به موقع فرآیند را ممکن می‌سازد و کیفیت ریخته‌گری پایدار را تضمین می‌کند.