Các biện pháp phòng ngừa cho quá trình làm mát và hóa rắn của các vật đúc cánh quạt xoáy

Là thành phần cốt lõi của máy móc quay tốc độ cao, Vụ đúc cánh quạt xoáy Có cấu trúc hình học phức tạp, độ khó đúc cao và các yêu cầu cực kỳ cao đối với mật độ tổ chức và tính chất cơ học. Trong toàn bộ quá trình đúc, các giai đoạn làm mát và hóa rắn đóng một vai trò quyết định. Kiểm soát hợp lý tốc độ làm mát và đường dẫn hóa rắn có thể tránh các khiếm khuyết phổ biến như co ngót, nứt nóng và tổ chức thô.

Ảnh hưởng của quá trình làm mát và hóa rắn đến chất lượng đúc
Các giai đoạn làm mát và hóa rắn trực tiếp xác định quá trình hình thành của tổ chức kim loại. Tốc độ làm mát không đúng cách có thể dẫn đến các loại ngũ cốc thô, các sợi nhánh quá dài và tổ chức không đồng đều. Đường dẫn hóa rắn bị rối loạn hoặc kênh co ngót bị tắc nghẽn dễ bị co ngót và các khiếm khuyết co ngót. Đối với các vật đúc cánh quạt xoáy với cấu trúc phức tạp và độ dày tường không đồng đều, đặc biệt cần phải kiểm soát cân bằng làm mát tổng thể và độ dốc nhiệt độ cục bộ.

Kiểm soát hóa rắn tuần tự để đảm bảo co rút hiệu quả
Phần trung tâm của bánh công tác xoáy thường là khu vực dày nhất của đúc, với công suất nhiệt lớn, làm mát chậm và dễ dàng hình thành các nút nóng. Nếu co rút hiệu quả không được thực hiện, co rút trung tâm sẽ xảy ra trong phần này. Một hệ thống riser được thiết kế tốt là cơ sở để đạt được sự hóa rắn tuần tự. Các biện pháp sau đây được khuyến nghị:
Sắp xếp một riser cách điện ở ngã ba của trung tâm và gốc lưỡi để giữ cho kênh cho ăn co ngót không bị cản trở;
Tối ưu hóa thông qua phần mềm phân tích mô phỏng nút nóng riser để đảm bảo rằng kim loại nóng chảy luôn hóa rắn từ đầu xa đến riser;
Thêm một riser thoát nước để hướng dẫn kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao vào khu vực cần được cho ăn trước để giảm sự lỏng lẻo bên trong.

Sử dụng máy làm lạnh để điều chỉnh tốc độ làm mát cục bộ
Sự phân bố tốc độ hóa rắn của các vật đúc cánh quạt xoáy là cực kỳ không đồng đều do lưỡi mỏng và trung tâm dày. Để kiểm soát sự cân bằng làm mát, công nghệ làm lạnh có thể được sử dụng để điều chỉnh độ dốc nhiệt độ cục bộ:
Đặt máy làm lạnh đồng hoặc gang xung quanh trung tâm và dưới nút nóng để tăng tốc độ làm mát và rút ngắn thời gian hóa rắn;
Tránh sử dụng máy làm lạnh trong khu vực lưỡi có thành mỏng để ngăn chặn vết nứt nhiệt do làm mát quá mức;
Kiểm soát hướng lưu lượng nhiệt thông qua độ dày, kích thước và bố cục của máy làm lạnh để đạt được hóa rắn đẳng nhiệt khu vực.

Kiểm soát đường cong làm mát tổng thể để tránh nồng độ ứng suất nhiệt
Tốc độ làm mát không đồng đều không chỉ ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc vi mô, mà còn có thể gây ra nồng độ ứng suất nhiệt do độ dốc nhiệt độ quá mức, gây ra vết nứt. Cần chú ý đặc biệt đến đường cong làm mát tổng thể trong quá trình đúc:
Thiết kế hợp lý vật liệu khuôn và độ dày để đảm bảo tản nhiệt đồng đều trong khoang;
Trong đúc chính xác, vỏ gốm có thể được làm nóng trước cục bộ hoặc một lớp cách nhiệt có thể được đặt để kiểm soát chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài vỏ;
Đối với các vật đúc lớn, nên sử dụng làm mát phân đoạn hoặc làm mát lò được kiểm soát nhiệt độ để ngăn chặn sốc nhiệt và biến dạng cấu trúc.

Tinh chỉnh phân tích nút nhiệt để tránh các khu vực khiếm khuyết tiềm năng
Việc phân phối các nút nhiệt và rủi ro co ngót tiềm năng có thể được xác định bằng trực giác thông qua mô phỏng quá trình hóa rắn. Nên sử dụng các công cụ mô phỏng số để phân tích sơ bộ:
Sử dụng phần mềm mô phỏng như Procast và MagmaSoft để vẽ sơ đồ tương đương của trường nhiệt độ và tốc độ hóa rắn;
Xóa vị trí của "vùng hóa rắn cuối cùng" và tập trung vào việc phân tích xem có đường dẫn bù co rút hoàn toàn hay không;
Tối ưu hóa kích thước riser, bố cục máy làm lạnh và cấu trúc hệ thống rót theo kết quả mô phỏng để cải thiện chất lượng hóa rắn tổng thể.

Kiểm soát cấu trúc tinh thể và tối ưu hóa các tính chất cơ học
Quá trình làm mát ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc hạt và tính chất cơ học của kim loại. Các vật liệu phổ biến cho các cánh quạt xoáy, chẳng hạn như thép không gỉ và thép song công, rất nhạy cảm với tốc độ làm mát. Các biện pháp kiểm soát tổ chức sau đây nên được thực hiện:
Sử dụng công nghệ hóa rắn định hướng để hướng dẫn các tinh thể cột để phát triển theo hướng căng thẳng chính và cải thiện sức mạnh mệt mỏi;
Kiểm soát tốc độ làm mát trong một phạm vi hợp lý để ngăn chặn sự thô của pha kết tủa trong quá trình biến đổi austenite thành ferrite;
Đối với các vật liệu hiệu suất cao, giới thiệu một cách thích hợp các yếu tố tinh chế hoặc dấu vết để thúc đẩy quá trình lọc ngũ cốc.