Кіріспе
Инвестициялық құюда, керамикалық қабық уақытша қалыпқа қарағанда әлдеқайда көп.
Бұл балауызды кетіруге көмектесетін құрылымдық негіз, оқ атқан, металл құю, және түпкілікті құйманың өлшемдік тұтастығы.
Егер ату кезінде снаряд жарылып кетсе, балқытылған метал қалыпқа түскенге дейін бүкіл құю реті бұзылуы мүмкін.
Осы себеппен, снарядтардың жарылулары инвестициялық құю процесіндегі ең күрделі және қымбат ақаулардың бірі болып табылады.
Керамикалық қабықшаны күйдіру кезінде крекинг бір себеппен болатын мәселе емес.
Бұл әдетте бір уақытта әсер ететін бірнеше кернеулердің нәтижесі: Жылу градиенттері, фазалық түрлендіру кернеулері, қалдық стрессті босату, және қабықтың материалдық жүйесіндегі немесе процесті басқарудағы әлсіздік.
Бөлме температурасында қабық дыбысы пайда болуы мүмкін, бірақ қыздыру кестесі болса, қыздырылғаннан кейін тез істен шығады, Материалдық құрамы, немесе кептіру тарихы нашар бақыланады.
Бұл кемшілікті түсіну мәселені үш қырынан қарауды қажет етеді: жарықтар қандай көрінеді, неге олар қалыптасады, және олардың бүкіл технологиялық тізбегінде қалай алдын алуға болады.
1. Керамикалық қабық дегеніміз не?
Керамикалық қабық - бұл балауыз үлгісінің айналасында салынған көп қабатты отқа төзімді құрылым Инвестициялық құю.
Ол әдетте балауыз жинағын керамикалық суспензияға бірнеше рет батыру арқылы қалыптасады, оны отқа төзімді дәндермен қаптау, және қажетті қалыңдық пен беріктікке жеткенше әрбір қабатты кептіру.
Дезаврингтен кейін, қабық қалған ылғал мен органикалық заттарды кетіру үшін күйдіріледі, байланыстырылған керамикалық желіні нығайту, және пішінді құюға дайындаңыз.
Қабық талаптардың күрделі комбинациясын қанағаттандыруы керек:
- өңдеуден және палаусыздандырудан аман қалу үшін жеткілікті бөлме температурасының тұтастығы,
- газдардың шығуына мүмкіндік беретін жеткілікті өткізгіштік,
- күйдіруге және балқытылған металға төтеп беру үшін жеткілікті термиялық тұрақтылық,
- деформацияға және крекингке қарсы тұру үшін жеткілікті беріктік,
- және дәл құю пішінін шығару үшін жеткілікті өлшемдік дәлдік.
Өйткені бұл талаптар бір-бірімен тығыз байланысты, снаряд жүйесінің бір бөлігіндегі әлсіздік ату кезінде тез арада крекинг мәселесіне айналуы мүмкін.
2. Қабық ату сызаттарының макро және микроморфологиялық сипаттамалары
Керамикалық қабықпен жарылған жарықтар өте тұрақты және ерекшеленетін морфологиялық белгілерді көрсетеді,
таралу негізінде үш типтік макроскопиялық категорияға жіктелуі мүмкін, тереңдік, және қауіп деңгейі, микроқұрылымдық бақылау кезінде анықталған бірегей микроскопиялық кеңейту ережелерімен.
Үш типтік макроскопиялық жарықшақтар
Қалыңдықтағы жарықтар
Ең қауіпті атыс ақауы ретінде, қалыңдықтағы жарықтар қабықтың сыртқы бетінен ішкі қуыстың бетіне толығымен еніп, жарықшақ ені асатын 0.5 мм.
Бұл жарықтар негізінен үлкен көлемде пайда болады, керамикалық қабықтың жұқа қабырғалы жалпақ аймақтары және күйдірудің қыздыру кезеңінде көрінетін түрде пайда болады..
Бірде қалыптасқан, олар қабықша пішінінің құрылымдық тұтастығын және қысымға төзімділігін толығымен бұзады, жөндеу мүмкіндігінсіз құйма қабықшасының мұқият сынуына әкеледі.
Бұл ақау жаппай инвестиция құю өндірісінде үлкен қабық қалдықтарының негізгі себебі болып табылады.
Беткі микро-жарықтар
Беткі микро-жарықтар таяз, шаш сызығының кемшіліктері тек қабықтың сыртқы беткі қабатымен шектеледі, ену тереңдігі қабықтың жалпы қалыңдығының үштен бірінен аз.
Бұл нәзік жарықтар бөлме температурасында дерлік көрінбейді және жиі құю алдындағы әдеттегі тексеруден жалтарады..
Құю кезінде жоғары температурада балқытылған металдың қарқынды термиялық соққысы астында, ұйықтап жатқан микро-жарықтар тез кеңейіп, ішке қарай таралады,
сәйкес құйма бетінде үздіксіз көтерілген жолақ ақауларын қалыптастыру, дәлдіктегі құймалардың бетінің әрлеуі мен өлшемдік біркелкілігін айтарлықтай бұзады.
Интерфейстің деламинациясының жарықтары
Интерфейстік деламинация жарықтары іргелес қабық жабынының қабаттары арасындағы байланыстырушы интерфейстер бойымен таралады., керамикалық қабықтың беткі қабаты мен резервтік қабаттары арасындағы жергілікті бөлу мен пиллингті іске қосады.
Қабық бұрыштарында шоғырланған, шеттерлер, және құрылымдық ауысу аймақтары, бұл жарықтар корпустың жалпы құрылымдық қаттылығын және қабат аралық байланыс беріктігін бұзады..
Балқытылған металды құю кезінде, фазааралық бөліну локализацияланған қабықтың төгілуіне әкеледі, құйма беттерінде құм қосудың типтік ақауларына әкеліп соғады және қалып қуысының герметикалық және қалыптасу тұрақтылығын бұзады..
Жану жарықтарының микроскопиялық кеңею механизмі
Микроқұрылымдық талдау күйдіру жарықтарының таңдамалы таралу жолымен жүретінін растайды.
Тікелей отқа төзімді агрегат бөлшектерін бұзудың орнына, Көптеген жарықтар отқа төзімді бөлшектер мен коллоидты байланыстырғыш гель фазасы арасындағы фаза аралық шекара бойымен таралады..
Бұл негізгі функция қабықшаның жарылу крекингінің байланыстырғыш жүйе мен отқа төзімді материалдар арасындағы термофизикалық сәйкессіздіктен туындайтынын тексереді..
Жоғары температурадағы атыс кезінде, коллоидты кремнеземдік байланыстырғыштың көлемдік ауытқуы отқа төзімді агрегаттардың термиялық кеңею әрекетімен синхрондалмайды,
қабат аралық байланыстырудың өзіне тән беріктігінен асатын шоғырланған аралық кернеуді тудырады, сайып келгенде құрылымның сынуы мен жарықшақтардың басталуын тудырады.
1100°С жоғары температурада пайда болған жарықтар үшін, Жарық ұштарында мулит фазаларының қалыптан тыс жауын-шашыны және тұтқырлығы төмен шыны фазаларының локализацияланған байытылуы дәйекті түрде байқалады..
Бұл жоғары температуралық фазалық өзгерістер фаза аралық байланыс беріктігін одан әрі әлсіретеді және жарықшақтардың таралуын жылдамдатады., термиялық фазалық түрлендіру жоғары температурада қабықша крекингінің маңызды қозғаушы факторы екенін дәлелдейді.
3. Керамикалық қабықпен күйдіру жарықшақтарының өзек түзілу механизмдері
Керамикалық қабықпен күйдіру - температураның үздіксіз көтерілуін қамтитын динамикалық термомеханикалық процесс, судың булануы, органикалық ыдырау, және фазалық түрлендіру.
Жану жарықтары белгілі бір температура сатысында қабаттасқан ішкі кернеу қабықтың лездік жоғары температуралық беріктігінен асып кеткенде пайда болады..
Кешенді стресс жүйесі үш басым механизмнен тұрады: жылу кернеуінің сәйкессіздігі, фазалық трансформация стресстік мутация, және шоғырланған қалдық кернеуді босату, қоспалардың ыдырауынан болатын газдың кеңею кернеуімен толықтырылған.
Термиялық кернеудің сәйкессіздігі (Бастапқы индукция)
Керамикалық қабықтар - 1,2~2,0 Вт/ төмен жылу өткізгіштігі бар кеуекті металл емес композициялық материалдар.(мом), нәтижесінде пешті қыздыру кезінде айтарлықтай термиялық гистерезис пайда болады.
Тым жылдам қыздыру жылдамдығы қабықтың сыртқы беті мен ішкі өзегі арасында күрт температура градиентін жасайды.: сыртқы қабат жоғары температурада тез кеңейеді,
ал ішкі төмен температуралы аймақ оның еркін кеңеюін шектейді, орасан зор шектелген жылу кернеуін тудырады.
Қыздыру жылдамдығы 5°C/мин асқанда, қарағанда қалың резервтік қабық қабаттарының ішкі және сыртқы температура айырмашылығы 10 мм 200°C-тан жоғары болуы мүмкін.
600 ° C-тан 800 ° C-қа дейінгі орташа температура диапазонында, керамикалық қабық салыстырмалы түрде төмен механикалық беріктікті сақтайды, оны термиялық кернеуден туындаған жарықшақтардың басталуына өте осал етеді.
Күрделі ішкі қуыстары бар күрделі қабықтар үшін, ыстық пештің ауа ағыны қуыс ішінде біркелкі айнала алмайды, ішкі-сыртқы температура айырмашылығын одан әрі кеңейту.
Бұл неге жұқа қабырғалы екенін түсіндіреді, Күрделі құрылымды инвестиция құю қабықтары күйдіру крекингіне ең сезімтал.
Фазалық трансформация Стресс мутациясы (Жоғары температураның басым факторы)
Өнеркәсіптік негізгі коллоидты кремний-кварц ұнтағы қабық жүйесі 573 ° C температурада ауыр кристалдық фазалық ауысудан өтеді., Мұндағы α-кварц көлемі кенет ұлғаюымен β-кварцқа тез айналады. 0.82%.
Осы сыни температураның жанында бақыланбайтын жылдам қыздыру кварц бөлшектерінің лезде көлемдік мутациясын тудырады., үлкен ішкі кернеуді және қабық құрылымында микро-жарықтардың қарқынды өнуін тудырады.
Тіпті жоғары тұрақты балқытылған глинозем негізіндегі қабықтар үшін, коллоидты кремнеземнен түрленетін аморфты SiO₂ гелі 800°C-тан жоғары кристалдануды бастайды., бірте-бірте айтарлықтай көлемдік ауытқуы бар кристобалит түзеді.
Осы кристалдану процесі кезінде пайда болатын фазалық түрлендіру кернеуі қабық ішіндегі микро-жарықтарды одан әрі кеңейтеді..
Қосымша, Шикізаттағы қалдық карбонат пен сульфат қоспалары жоғары температурада ыдырап, газ түзеді.
Қабық тесіктері арқылы шыға алмайтын ұсталған газ қосымша кеңею кернеуін тудырады, жарықшақтардың таралу тенденциясын күшейтеді.
Қалдық кернеудің шоғырланған босатылуы (Жасырын жарықшақтың себебі)
Қабық жасау және палаусыздандыру процестері кезінде елеулі қалдық кернеу жиналады, бөлме температурасында қабықтың гельдік желісімен байланысқан метатұрақты күйде қалады.
Көп қабатты қабықпен қаптау кезінде, дәйекті жабын қабаттарының асинхронды кептіру шөгуі тұрақты фазааралық қалдық кернеуді тудырады.
Дефифицирлеу процесінде, балауыз үлгілерінің жылдам термиялық кеңеюі және балқуы одан әрі қабықтың ішіндегі локализацияланған кернеу концентрациясын енгізеді.
Атыс кезінде снаряд 600°С жоғары қызған кезде, коллоидты байланыстырғыш гель фазасы жұмсартады, және қабықтың қатаң құрылымдық шектеуі күрт төмендейді.
Ұзақ уақыт бойы жинақталған қалдық стресс кенеттен босатылады, бастапқы ішкі кернеу тепе-теңдігін бұзу және жасырын микро-жарықтардың көрінетін макроскопиялық күйдіру жарықтарына жылдам кеңеюін бастау.
Бұл механизм өнеркәсіптік өндірістегі қабықтың крекингінің кешіктірілген және жасырын ақауларының көпшілігін құрайды.
4. Толық процесті жүйелі бақылау және алдын алу технологиясы
Снаряд ату жарықтарының көп факторлы байланыс механизмін ескере отырып, бір процесті реттеу ақауларды түбегейлі жоя алмайды.
Материалдық формуланы оңтайландыруды қамтитын кешенді алдын алу жүйесі, дәл сегменттелген күйдіру жылу реттеуі, және қабықтың сапасын тұрақтандыру және крекинг ақауларын басу үшін өңдеу алдындағы бірлескен бақылау қажет..
Материалдық жүйені оңтайландыру: Жарықтың негізгі басылуы
Қабық материалдарының жоғары температурадағы термотұрақтылығын және қаттылығын оңтайландыру кернеу сәйкессіздігінің негізгі себебін жояды:
Бірінші, балқытылған алюминий тотығын немесе мулит ұнтағын енгізу арқылы дәстүрлі кварц ұнтағының отқа төзімді жүйесін өзгерту.
Бұл жоғары температураға төзімді материалдар кварц фазасының өзгеруінің күшті көлемдік мутациясын буферлейді, 573°C фазалық ауысу нүктесінде көлемнің өзгеру жылдамдығын ішіне қарай азайту 0.3% және фазалық трансформация кернеуін күрт төмендетеді.
Екінші, 10~20 нм ішінде SiO₂ бөлшектердің мөлшерін бөлуді бақылау арқылы коллоидты кремнеземді байланыстырғыш өнімділігін оңтайландыру.
Бұл жоғары температурада өте жұқа кремний диоксиді бөлшектерінің жылдам кристалдануын болдырмайды және байланыстырғыш жүйенің жалпы термиялық тұрақтылығын жақсартады..
Сонымен қатар, ішкі талшықты қатайтатын желіні құру үшін резервтік қабат жабындарына қысқа кесілген алюминий силикат талшығының аз мөлшерін қосыңыз.
Талшықты көпірлеу әсері жарықшақтардың ұштарын тиімді бекітеді және жарықшақтардың таралуын блоктайды,
астам керамикалық қабықтың жоғары температурадағы иілу беріктігін арттыру 30% және құрылымның кернеудің зақымдалуына төзімділігін айтарлықтай арттырады.
Сегменттелген дәлдіктегі температураны бақылау: Тұрақты стрессті босату
Кезеңдік сатылы қыздыру қисығы күйдіру процесінде градиентті және теңдестірілген кернеуді босатуға қол жеткізу үшін дәстүрлі шикі жылдам күйдіруді ауыстырады.:
- Бөлме температурасы 300°C дейін: Қабық ішіндегі бос қалдық ылғалды толығымен жою үшін 1°C/мин төмен қыздыру жылдамдығын қабылдаңыз., будың лезде булануын және жарылыс кернеуінің зақымдануын болдырмайды.
- 300°C - 600 °C: Қалдық балауыз бен органикалық қалдықтардың толық тотығу ыдырауын қамтамасыз ету үшін қыздыру жылдамдығын 1,5°C/мин төмен шектеңіз., қалдық қоспалардың күшті жануынан туындаған жергілікті кернеу концентрациясын болдырмау.
- 573°C Фазалық ауысу платформасы: Баяу қосу үшін кварц фазасының ауысуының маңызды нүктесінде 60~90 минут тұрақты температураны ұстап тұру сатысын ұстаңыз., тұрақты фазалық түрлендіру және кенеттен көлемнің кеңеюінен құрылымдық зақымдануды жою.
- 600°C - 1050 °C: Қыздыру жылдамдығын қалыпты түрде 2°C/мин дейін арттырыңыз, содан кейін соңғы температурада 2~4 сағат тұрақты температурада күйдіру.
Бұл байланыстырғыш жүйенің жеткілікті түрде агломерациялануын қамтамасыз етеді және біркелкі қалыптастырады, қабықтың тұрақты жоғары температуралық құрылымдық беріктігі.
Сол уақытта, ±15°C шегінде пеш температурасының жалпы ауытқуын бақылау үшін күйдіретін пештің ыстық ауа айналымы жүйесін оңтайландыру, жергілікті температура айырмашылығынан туындаған біркелкі емес жылу кернеуін жою.
Процесс алдындағы бірлескен оңтайландыру: Қалдық кернеудің жинақталуын азайтыңыз
Қабықтарды жасау және палаусыздандыру процестерін үйлестірілген бақылау қалдық кернеудің алдын ала жиналуын азайтады.:
Қабықпен қаптау процесінде, әрбір жабын қабаты үшін кептіру уақытын және қоршаған ортаның температурасын және ылғалдылығын қатаң стандарттаңыз, көпқабатты құрылымдардың синхронды кептіру шөгуін қамтамасыз ету және шамадан тыс жиырылу дифференциалдарын болдырмау.
Дефифицирлеу процесінде, балауыз үлгілерінің лезде күшті кеңеюін болдырмау үшін төмен қысымды градиент қысымды көтеру режимін қабылдаңыз, соққы зақымдануын және қабықшаға қалдық кернеуді енгізуді азайту.
Үлкен және күрделі қабықтарға арналған, төмен қайнайтын ұшпа заттарды шығару және алдын ала таяз қалдық кернеуді босату үшін депарафинизациядан кейін төмен температурада алдын ала кептіру процесін қосыңыз, жоғары температурада күйдіру кезінде шоғырланған кернеуді босатудан туындаған кенеттен крекингтің алдын алу.
5. Қорытынды
Керамикалық қабықтың күйдірілуі термиялық кернеуден туындаған типтік композиттік құрылымдық ақау болып табылады., фазалық түрлендіру кернеуі, және қалдық кернеудің қосылуы.
Оның инициациясы мен таралуы қабық материалды жүйелерінің термофизикалық сәйкестігімен анықталады, күйдіру жылу жүйелерінің ұтымдылығы, және процесс алдындағы операциялармен қалыптасқан қалдық кернеу күйі.
Макроскопиялық жарықшақтардың морфологиясы мен микроскопиялық кеңею механизмдерінің жіктелген идентификациясы мақсатты ақауларды диагностикалауға мүмкіндік береді..
Материалды қатайтатын модификация арқылы, сегменттелген дәл температураны бақылау күйдіру, және қабықтарды жасау және палаусыздандыру процедураларын толық процесті бірлескен алдын ала бақылау, құю зауыттары қабықшаның жарылуын тиімді басуы мүмкін,
қабықтың құрылымдық тұтастығын және жоғары температура тұрақтылығын жақсарту, құйма бетіндегі ақауларды және сынықтарды азайту, және жоғары дәлдікке қол жеткізу, жоғары өнімділік, және инвестициялық құймалардың төмен құны стандартталған өндірісі.
