Mis on vaakuminduktsioonsulatus?

Vaakumsulatus on metallide ja sulamite sulatamise tehnika, mida viiakse läbi vaakumkeskkonnas.

See tehnoloogia aitab vältida haruldaste metallide saastumist atmosfääri ja tulekindlate materjalidega ning sellel on puhastamise ja puhastamise funktsioon. Vaakumsulamise abil on võimalik saada kvaliteetseid metalle ja sulameid, millel on madal gaasisisaldus, vähe lisandeid ja väike segregatsioon. See meetod on ülioluline kõrge puhtusastmega ja kvaliteetsete metallmaterjalide saamiseks, eriti sobiv raskesti sulatatavate ja ülikõrget puhtust nõudvate sulamite või metallide jaoks. Vaakumsulamise meetodite hulka kuuluvad elektronkiirega sulatamine, vaakuminduktsioonsulatus, vaakumkaarahjusulamine ja plasmaahjusulamine. Näiteks elektronkiirega sulatamisel kasutatakse sulatatud materjalide pommitamiseks suure energiaga elektronkiiri, mis muudavad need kiiresti soojusenergiaks ja sulatavad need. See meetod sobib raskesti sulavate ja ülikõrge puhtusastmega sulamite või metallide sulatamiseks.

Lisaks aitab vaakumsulamine parandada ka metallmaterjalide vastupidavust, väsimustugevust, korrosioonikindlust, kõrge temperatuuriga roomamisvõimet ja magnetilist läbilaskvust.

Vaakum-induktsioonahju sulatamine on protsess, kus elektromagnetilise induktsiooni abil tekitatakse metalljuhtides vaakumtingimustes pöörisvoolusid ahju materjali kuumutamiseks. Sellel on väike sulatuskambri maht, lühike vaakumpumpamise aeg ja sulamistsükkel, mugav temperatuuri ja rõhu reguleerimine, lenduvate elementide taaskasutatavus ning sulami koostise täpne reguleerimine. Tänu ülaltoodud omadustele on see nüüdseks arenenud oluliseks seadmeks spetsiaalseulamite, näiteks spetsiaalse terase, täppisulamite, elektriliste kuumutussulamite, kõrgtemperatuuriliste sulamite ja korrosioonikindlate sulamite tootmiseks.

1. Mis on vaakum?

Suletud anumas väheneb gaasimolekulide arvu vähenemise tõttu gaasimolekulide poolt ühikulisele pinnale avaldatav rõhk. Sel ajal on rõhk anuma sees madalam kui normaalrõhk. Sellist gaasilist ruumi, mis on normaalrõhust madalam, nimetatakse vaakumiks.

2. Mis on vaakuminduktsioonahju tööpõhimõte?

Peamine meetod on elektromagnetilise induktsiooni rakendamine voolu tekitamiseks metallilaengus endas ja seejärel metallilaengu enda takistusele tuginemine elektrienergia muundamiseks soojusenergiaks vastavalt Joule-Lenzi seadusele, mida kasutatakse metallide sulatamiseks.

3. Kuidas vaakuminduktsioonahjus elektromagnetilist segamist tekitatakse?

Tiiglis olev sulametall tekitab induktsioonmähise tekitatud magnetväljas elektrilise jõu. Nahaefekti tõttu on sulametalli tekitatud pöörisvoolud vastupidised induktsioonmähist läbiva voolu suunale, mille tulemuseks on vastastikune tõukumine; Sulametallile mõjuv tõukejõud on alati suunatud tiigli telje poole ja sulametall lükatakse ka tiigli keskpunkti poole; Kuna induktsioonmähis on lühike mähis, millel on mõlemas otsas lühikesed efektid, väheneb vastav elektriline jõud induktsioonmähise mõlemas otsas ning elektrilise jõu jaotus on ülemises ja alumises otsas väiksem ning keskel suurem. Selle jõu mõjul liigub metallivedelik esmalt keskelt tiigli telje poole ja seejärel voolab üles-alla keskpunkti poole. See nähtus jätkab ringlust, moodustades metallivedeliku ägeda liikumise. Tegeliku sulatamise ajal saab välistada metallivedeliku ülespoole paisumise ja tiigli keskel üles-alla libisemise nähtuse, mida nimetatakse elektromagnetiliseks segamiseks.

4. Mis on elektromagnetilise segamise funktsioon?

① See võib kiirendada füüsikaliste ja keemiliste reaktsioonide kiirust sulatamisprotsessi ajal; ② Ühtlustada sulametalli vedeliku koostist; ③ Sulametalli temperatuur tiiglis on tavaliselt ühtlane, mille tulemuseks on reaktsiooni täielik lõpuleviimine sulamise ajal; ④ Segamise tulemus ületab oma staatilise rõhu mõju, paisates tiiglis sügaval lahustunud mullid vedeliku pinnale, hõlbustades gaaside eraldumist ja vähendades sulami gaasisisaldust. Intensiivne segamine soodustab sulametalli mehaanilist erosiooni tiiglil, mõjutades selle eluiga; ⑥ Kiirendada tulekindlate materjalide lagunemist tiiglites kõrgetel temperatuuridel, mille tulemuseks on sula sulami uuesti saastumine.

5. Mis on vaakumi aste?

Vaakumi aste näitab gaasi õhukese kihi tihedust alla ühe atmosfäärirõhu, mida tavaliselt väljendatakse rõhuna.

6. Milline on lekkekiirus?

Lekkekiirus viitab rõhu suurenemisele ajaühiku kohta pärast vaakumseadme sulgemist.

7. Mis on nahaefekt?

Nahaefekt viitab nähtusele, kus vahelduvvool läbib juhi ristlõikes (viitab sulatamisel tekkivale ahjulaengule) ebaühtlast voolujaotust. Mida suurem on juhi pinnavoolutihedus, seda madalam on voolutihedus juhi keskpunkti suunas.

8. Mis on elektromagnetiline induktsioon?

Vahelduvvool läbib juhet ja tekitab selle ümber vahelduva magnetvälja, samas kui suletud juhtme asetamine muutuvasse magnetvälja tekitab juhtme sees vahelduva voolu. Seda nähtust nimetatakse elektromagnetiliseks induktsiooniks.

10. Millised on vaakuminduktsioonahju sulatamise eelised?

① Õhu- ja räbureostus puudub, sulatatud sulam on puhas ja kõrge jõudlusega;

② Vaakumsulatamine loob head degaseerimistingimused, mille tulemuseks on madal gaasisisaldus sulatatud terases ja sulamis;

③ Vaakumis ei oksüdeeru metallid kergesti;

4. Toorainetega kaasas olevad lisandid (Pb, Bi jne) võivad vaakumis aurustuda, mille tulemuseks on materjali puhastamine;

5 Vaakum-induktsioonahju sulatamisel saab kasutada süsiniku deoksüdatsiooni ja deoksüdatsiooniprodukt on gaas, mille tulemuseks on kõrge sulami puhtusaste;

6. Saab keemilist koostist täpselt reguleerida ja kontrollida;

⑦ Tagastatud materjale saab kasutada.

11. Millised on vaakuminduktsioonahju sulatamise puudused?

① Seadmed on keerulised, kallid ja nõuavad suuri investeeringuid;

② Ebamugav hooldus, kõrged sulatuskulud ja suhteliselt kõrged kulud;

③ Tiiglites olevate tulekindlate materjalide põhjustatud metalli saastumine sulatamisprotsessi ajal;

4. Tootmispartii on väike ja kontrollikoormus on suur.

12. Millised on vaakumpumpade peamised põhiparameetrid ja tähendused?

① Äärmuslik vaakumi aste: Pumba maksimaalseks vaakumi astmeks nimetatakse minimaalset stabiilset rõhuväärtust (st kõrgeimat stabiilset vaakumi astet), mis saavutatakse pärast pikka tühjendamisperioodi, kui vaakumpumba sisselaskeava on suletud.

② Vaakumkiirus: Pumba poolt ajaühikus imetud gaasi mahtu nimetatakse vaakumpumba pumpamiskiiruseks.

③ Maksimaalne väljundrõhk: maksimaalne rõhuväärtus, mille juures gaas vaakumpumba väljalaskeava kaudu normaalse töö ajal väljub.

4. Eelrõhk: vaakumpumba väljalaskeava juures hoitav maksimaalne rõhuväärtus ohutu töö tagamiseks.

13. Kuidas valida mõistlik vaakumpumba süsteem?

① Vaakumpumba pumpamiskiirus vastab vaakumpumba teatud sisselaskerõhule;

② Mehaanilised pumbad, Roots-pumbad ja õlivõimenduspumbad ei saa õhku otse atmosfääri juhtida ning peavad normaalseks tööks ettenähtud eelrõhu loomiseks ja säilitamiseks lootma esiastme pumbale.

14. Miks on vaja elektriahelatesse lisada kondensaatoreid?

Induktsioonmähise ja metallahju materjali vahelise suure kauguse tõttu on magnetleke väga tõsine, kasulik magnetvoog on väga väike ja reaktiivvõimsus kõrge. Seetõttu on mahtuvuslikes vooluahelates vool pingest ees. Induktiivsuse mõju kompenseerimiseks ja võimsusteguri parandamiseks on vaja vooluahelasse lisada sobiv arv elektrikonteinereid, et kondensaator ja induktiivpool saaksid paralleelselt resoneeruda, parandades seeläbi induktsioonmähise võimsustegurit.

15. Mitu osa koosneb vaakuminduktsioonahju põhiseadmest?

Sulamiskamber, valamiskamber, vaakumsüsteem, toitesüsteem.

16. Millised on vaakumsüsteemi hooldusmeetmed sulatamisprotsessi ajal?

① Vaakumpumba õli kvaliteet ja õlitase on normaalsed;

② Filtri sõel on tavaliselt ümber pööratud;

③ Iga isolatsiooniklapi tihendus on normaalne.

17. Millised on toitesüsteemi hooldusmeetmed sulatamisprotsessi ajal?

① Kondensaatori jahutusvee temperatuur on normaalne;

② Trafoõli temperatuur on normaalne;

③ Kaabli jahutusvee temperatuur on normaalne.

18. Millised on nõuded tiiglitele vaakuminduktsioonahjus sulatamisel?

① Omab kõrget termilist stabiilsust, et vältida kiire jahutamise ja kuumutamise põhjustatud pragunemist;

② Omab kõrget keemilist stabiilsust, et vältida tiigli saastumist tulekindlate materjalidega;

③ Piisava tulekindluse ja kõrge temperatuuriga konstruktsioonitugevusega, et taluda kõrgeid temperatuure ja ahjumaterjali lööke;

4. Tiiglis peaks olema suur tihedus ja sile tööpind, et vähendada tiigli ja metallivedeliku vahelist kokkupuutepinda ning metallijääkide adhesiooniastet tiigli pinnal.

5. Omab kõrgeid isoleerivaid omadusi;

6. Väike mahuline kahanemine paagutamise ajal;

⑦ Madala lenduvusega ja hea hüdratsioonikindlusega;

⑧ Tiigli materjalil on väike gaasieraldus.

⑨ Tiiglis on rikkalikult materjaliressursse ja madalad hinnad.

19. Kuidas parandada tiiglite kõrge temperatuuritaluvust?

① Vähendage MgO liivas CaO sisaldust ja CaO/SiO2 suhet, et vähendada vedela faasi hulka ja tõsta temperatuuri, mille juures vedel faas tekib.

2. Parandada kristalliterade stabiilsust.

3. Paagutatud kihis hea rekristalliseerumisseisundi saavutamiseks, poorsuse vähendamiseks, terade piiri laiuse vähendamiseks ja mosaiikstruktuuri moodustamiseks, moodustades tahke ja tahke faasi otsese kombinatsiooni, vähendades seeläbi vedela faasi kahjulikke mõjusid.

20. Kuidas valida tiiglile sobiv geomeetriline suurus?

1. Tiigli seina paksus on üldiselt 1/8 kuni 1/10 tiigli (moodustatud) läbimõõdust;

② Terasevedelik moodustab 75% tiigli mahust;

③ R-nurk on umbes 45°;

4. Ahju põhja paksus on üldiselt 1,5 korda suurem kui ahju seina paksus.

21. Milliseid liime kasutatakse tavaliselt tiiglite sõlmimiseks?

① Orgaaniline aine: dekstriin, tselluloosijäätmete vedelik, orgaaniline vaik jne;

② Anorgaanilised ained: naatriumsilikaat, soolvesi, boorhape, karbonaat, savi jne.

22. Mis on liimi (H3BO3) funktsioon sõlmetiiglite puhul?

Boorhape (H3BO3) suudab normaalsetes tingimustes alla 300 ℃ kuumutamisel kogu niiskuse eemaldada ja seda nimetatakse boorhappe anhüdriidiks (B2O3).

① Madalatel temperatuuridel võivad mõned MgO ja Al2O3 lahustuda vedelas B2O3-s, moodustades rea üleminekuprodukte, kiirendades MgO · Al2O3 tahkefaasi difusiooni ja soodustades rekristalliseerumist, põhjustades tiigli paagutuskihi moodustumise madalamatel temperatuuridel, vähendades seeläbi paagutustemperatuuri.

② Boorhappe sulamis- ja sidumisvõimele keskmisel temperatuuril tuginedes saab poolpaagutatud kihti paksendada või tiigli tugevust enne sekundaarset paagutamist suurendada.

③ CaO-d sisaldavas magneesiumiliivas võib sideainete kasutamine alla 850 ℃ 2CaO · SiO2 kristalliseerumist pärssida.

23. Millised on tiiglite erinevad vormimismeetodid?

Kaks võimalust.

1. Eeltöötlus väljaspool ahju; Pärast toorainete (elektrilise sulatusega magneesiumi või alumiiniummagneesiumspinelli tulekindlate materjalide) segamist teatud osakeste suuruste suhtega ja sobivate liimide valimist vormitakse need tiiglivormis vibratsiooni ja isostaatilise rõhu abil. Tiigli korpus kuivatatakse ja töödeldakse kõrgtemperatuurilises tunnelahjus, mille maksimaalne põletustemperatuur on ≥ 1700 ℃ × 8 tundi, eelvalmistatud tiigliks.

② Otse ahjus tampimine; Lisage sobiv kogus tahket liimi, näiteks boorhapet, sobiva osakeste suuruse suhtega, segage ühtlaselt ja tampige, et saavutada tihe täidis. Paagutamise ajal moodustuvad iga detaili temperatuuri varieerudes erinevad mikrostruktuurid.

24. Mitmekihiline on tiigli paagutusstruktuur ja kuidas see mõjutab tiigli kvaliteeti?

Tiigli paagutusstruktuur jaguneb kolmeks kihiks: paagutuskiht, poolpaagutuskiht ja lahtine kiht.

Paagutuskiht: Ahjuprotsessi käigus kristalliseerub osakeste suurus uuesti. Välja arvatud madala temperatuuriga otsas olev keskmine liivaosakeste suurus, ei ole algne proportsioon üldse nähtav ning struktuur on ühtlane ja peen. Terade piirid on väga kitsad ja lisandid jaotuvad uutele terade piiridele ümber. Paagutuskiht on tiigli seina sisemises osas asuv kõva kest, mis puutub otse kokku sulametalliga ja kannab mitmesuguseid jõude, seega on see kiht tiigli jaoks väga oluline.

Lahtine kiht: paagutamise ajal on isolatsioonikihi lähedal temperatuur madal ja magneesiumliiv ei saa paagutada ega klaasfaasiga siduda, jäädes täiesti lahtisesse olekusse. See kiht asub tiigli kõige välimises osas ja täidab järgmisi eesmärke: esiteks väheneb oma lahtise struktuuri ja halva soojusjuhtivuse tõttu tiigli siseseinalt väljapoole kanduv soojus, mis vähendab soojuskadu, tagab isolatsiooni ja parandab tiigli sees olevat termilist efektiivsust; teiseks on lahtine kiht ka kaitsekiht. Kuna paagutatud kiht on moodustanud kesta ja puutub otseselt kokku vedela metalliga, on see altid pragunemisele. Kui see praguneb, imbub sula vedel metall praost välja, samas kui lahtine kiht on oma lahtise struktuuri tõttu vähem altid pragunemisele. Sisemisest kihist välja imbuv metallivedelik blokeeritakse selle poolt, pakkudes kaitset andurrõngale; kolmandaks on lahtine kiht endiselt puhver. Kuna paagutatud kihist on saanud kõva kest, toimub kuumutamisel ja jahutamisel üldine mahu paisumine ja kokkutõmbumine. Lahtise kihi lahtise struktuuri tõttu mängib see tiigli mahu muutuses puhverdavat rolli.

Poolpaagutatud kiht (tuntud ka kui üleminekukiht): asub paagutatud kihi ja lahtise kihi vahel, jaguneb kaheks osaks. Paagutatud kihi lähedal sulavad lisandid ja jaotuvad ümber või seonduvad magneesiumliivaosakestega. Magneesiumiliiv kristalliseerub osaliselt ümber ja suured liivaosakesed on eriti tihedad; lahtise kihi lähedal olevad osad on liimiga täielikult kokku liimitud. Poolpaagutatud kiht toimib nii paagutatud kihi kui ka lahtise kihina.

25. Kuidas valida ahju protsessisüsteemi?

1. Maksimaalne ahju temperatuur: Kui sõlmega tiigli isolatsioonikihi paksus on 5–10 mm, moodustab paagutatud kiht 1800 ℃ juures küpsetamisel tiigli paksusest vaid 13–15%. 2000 ℃ ahjus küpsetamisel moodustab see 24–27%. Tiigli kõrge temperatuuritaluvust arvestades on parem kasutada kõrgemat ahju temperatuuri, kuid see ei lähe kergesti liiga kõrgeks. Kui temperatuur on üle 2000 ℃, moodustub magneesiumoksiidi sublimatsiooni või magneesiumoksiidi redutseerimise tõttu süsinikuga, samuti magneesiumoksiidi intensiivse rekristalliseerumise tõttu kärgstruktuuri sarnane struktuur. Seetõttu tuleks ahju maksimaalset temperatuuri hoida alla 2000 ℃.

2 Kuumutamiskiirus: Kuumutamise algstaadiumis tuleks tulekindlatest materjalidest niiskuse tõhusaks eemaldamiseks läbi viia piisav eelsoojendus. Üldiselt peaks kuumutamiskiirus olema alla 1500 ℃ aeglane; kui ahju temperatuur ületab 1500 ℃, hakkab elektriliselt sulatatud magneesiumoksiidliiv paakuma. Sel ajal tuleks ahju eeldatava maksimaalse temperatuuri kiireks kuumutamiseks kasutada suurt võimsust.

③ Isolatsiooniaeg: Pärast ahju temperatuuri saavutamist kõrgeima ahjutemperatuurini tuleb isolatsioon teostada sellel temperatuuril. Isolatsiooniaeg varieerub sõltuvalt ahju tüübist ja materjalist, näiteks 15–20 minutit väikeste elektriliste sulatusmagneesiumtiiglite puhul ja 30–40 minutit suurte ja keskmiste elektriliste sulatusmagneesiumtiiglite puhul.

Seetõttu tuleks ahju kuumutamiskiirust ja kõrgeimal küpsetustemperatuuril küpsetamist vastavalt reguleerida.