Làm thế nào để tránh các vấn đề phân tách phổ biến trong vật đúc cánh quạt bằng thép không gỉ

Đúc cánh quạt bằng thép không gỉ đóng vai trò quan trọng trong máy bơm, máy ly tâm và máy khuấy, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Trong quá trình đúc, sự phân tầng thường xảy ra do kim loại nóng chảy nguội đi và đông đặc không đều. Sự phân tách không chỉ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của bánh công tác mà còn làm tăng nguy cơ ăn mòn cục bộ và hỏng hóc do mỏi, làm giảm đáng kể độ tin cậy của thiết bị. Hiểu rõ các loại, cơ chế hình thành và phương pháp ngăn chặn sự phân tầng là điều cần thiết để nâng cao chất lượng cánh quạt inox.

Các loại phân chia và nguyên nhân

Sự phân chia đề cập đến sự phân bố không đồng đều của các nguyên tố hợp kim hoặc tạp chất trong vật đúc. Dựa vào vị trí và đặc điểm người ta có thể phân loại như sau:

1. Sự phân chia đường trung tâm
   Các vùng trung tâm của bánh công tác nguội chậm hơn, khiến các nguyên tố hợp kim tích tụ, dẫn đến sự thay đổi cục bộ về độ cứng và khả năng chống ăn mòn.

2. Phân chia ngoại vi
   Các cạnh cứng lại nhanh chóng, tạo thành các khu vực có hàm lượng hợp kim thấp hơn. Những vùng này có độ dẻo dai giảm và dễ bị nứt và tạo bọt.

3. Phân chia vĩ mô
   Độ dốc thành phần đáng kể trong suốt quá trình đúc, thường do tốc độ đổ không đúng, nhiệt độ khuôn không đồng đều hoặc kiểm soát kim loại nóng chảy kém.

4. Phân chia vi mô
   Sự phân bố không đồng đều của các nguyên tố ở cấp hạt hoặc cấp hạt phụ, thường biểu hiện ở sự phân chia cacbon, crom hoặc niken dọc theo ranh giới hạt, có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn và độ bền mỏi.

Sự phân tách chủ yếu là do làm mát không đồng đều, biến động thành phần, nhiệt độ rót không phù hợp, hình dạng cánh quạt phức tạp và tính lưu động của kim loại nóng chảy không đủ. Hình dạng lưỡi phức tạp làm trầm trọng thêm sự khác biệt cục bộ về thời gian hóa rắn, làm tăng khả năng phân tách.

Các biện pháp kiểm soát quy trình để ngăn chặn sự phân biệt

Lựa chọn đúng loại thép không gỉ

Vật liệu cho cánh quạt bằng thép không gỉ nên được lựa chọn theo điều kiện vận hành. Thép không gỉ austenit hợp kim cao đông cứng chậm ở nhiệt độ cao, khiến chúng dễ bị phân tách. Việc điều chỉnh thành phần hợp kim và các nguyên tố vi lượng có thể giúp kiểm soát trạng thái đông đặc và giảm nguy cơ phân tách.

Hệ thống đổ tối ưu

Hệ thống cổng và ống nâng được thiết kế tốt đảm bảo đổ đầy khuôn đồng đều, giảm các vùng ứ đọng và làm mát không đều. Kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ rót giúp ngăn ngừa sự phân chia đường tâm do quá nhiệt hoặc chạy sai do nhiệt độ thấp.

Thiết kế khuôn hợp lý

Việc đúc cánh quạt phức tạp được hưởng lợi từ các khuôn được phân đoạn hoặc cắt để giảm thiểu sự thay đổi độ dày, có thể gây ra sự hóa rắn không đồng đều. Các ống cách nhiệt hoặc các kênh dòng chảy được tối ưu hóa đảm bảo làm mát đồng đều các cánh và trục, giảm sự phân chia vĩ mô.

Quy định xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt sau đúc giúp cải thiện sự phân chia vi mô. Xử lý dung dịch phân phối lại các nguyên tố hợp kim một cách đồng đều, tăng cường khả năng chống ăn mòn và độ bền. Quá trình lão hóa hoặc ủ sau đó có thể làm giảm ứng suất dư và đồng nhất hóa cấu trúc vi mô.

Kiểm soát dòng chảy kim loại và tốc độ hóa rắn

Duy trì nhiệt độ nóng chảy và giữ thích hợp đảm bảo tính lưu động tốt của kim loại nóng chảy, đồng thời tránh làm lạnh quá nhanh có thể làm trầm trọng thêm sự phân tách. Hệ thống sưởi cục bộ hoặc làm mát bên trong ở những khu vực quan trọng có thể giúp cân bằng tốc độ hóa rắn.

Ứng dụng kỹ thuật đúc chính xác

Đúc mẫu chảy cải thiện đáng kể tính đồng nhất bên trong của cánh quạt. Kiểm soát nhiệt độ chính xác và đường dẫn rót được tối ưu hóa giúp giảm sự phân chia đường trung tâm và ngoại vi, đảm bảo hiệu suất ổn định trong quá trình đúc.

Kiểm tra và kiểm soát chất lượng

Sự phân tách rất khó phát hiện bằng mắt thường và đòi hỏi phải phân tích kim loại, quang phổ, nhiễu xạ tia X và kiểm tra siêu âm. Việc thiết lập hệ thống kiểm tra và kiểm soát quy trình nghiêm ngặt cho phép phát hiện sớm các vùng phân tách tiềm ẩn, cho phép điều chỉnh quy trình kịp thời và đảm bảo chất lượng đúc ổn định.