Kas yra vakuuminis indukcinis lydymas?

Vakuuminis lydymas yra metalų ir lydinių lydymo technika, atliekama vakuuminėje aplinkoje.

Ši technologija gali užkirsti kelią retųjų metalų užteršimui atmosfera ir ugniai atspariomis medžiagomis, taip pat atlieka valymo ir gryninimo funkciją. Vakuuminio lydymo būdu galima gauti aukštos kokybės metalus ir lydinius, kuriuose yra mažai dujų, mažai intarpų ir nedidelė segregacija. Šis metodas yra labai svarbus norint gauti labai grynas ir aukštos kokybės metalines medžiagas, ypač tinkančias sunkiai lydomiems lydiniams ar metalams, kuriems reikalingas itin didelis grynumas. Vakuuminio lydymo metodai apima elektronų pluošto lydymą, vakuuminį indukcinį lydymą, vakuuminį lydymą lanko krosnyje ir plazminį lydymą krosnyje. Pavyzdžiui, elektronų pluošto lydymo metu išlydytos medžiagos bombarduojamos didelės energijos elektronų pluoštais, greitai paverčiant jas šilumine energija ir išlydant. Šis metodas tinka labai sudėtingų ir itin didelio grynumo lydinių ar metalų lydymui.

Be to, vakuuminis lydymas taip pat padeda pagerinti metalinių medžiagų tvirtumą, atsparumą nuovargiui, atsparumą korozijai, šliaužimą aukštoje temperatūroje ir magnetinį pralaidumą.

Vakuuminės indukcinės krosnies lydymas – tai procesas, kurio metu elektromagnetinė indukcija sukuria sūkurines sroves metaliniuose laidininkuose vakuumo sąlygomis ir taip kaitinama krosnies medžiaga. Jai būdingas mažas lydymo kameros tūris, trumpas vakuuminio siurbimo laikas ir lydymo ciklas, patogus temperatūros ir slėgio valdymas, lakiųjų elementų perdirbimas ir tikslus lydinio sudėties valdymas. Dėl šių savybių ji tapo svarbia įranga specialiųjų lydinių, tokių kaip specialusis plienas, tikslieji lydiniai, elektrinio kaitinimo lydiniai, aukštos temperatūros lydiniai ir atsparūs korozijai, gamybai.

1. Kas yra vakuumas?

Uždarame inde, dėl sumažėjusio dujų molekulių skaičiaus, sumažėja dujų molekulių daromas slėgis ploto vienetui. Šiuo metu slėgis indo viduje yra mažesnis už normalų slėgį. Šio tipo dujinė erdvė, kurios slėgis yra mažesnis už normalų, vadinama vakuumu.

2. Koks yra vakuuminės indukcinės krosnies veikimo principas?

Pagrindinis metodas yra elektromagnetinės indukcijos taikymas srovei generuoti pačiame metalo krūvyje, o tada, remiantis Džaulio-Lenco dėsniu, kuris naudojamas metalams lydyti, pasikliauti paties metalo krūvio varža, kad elektros energija būtų paversta šilumine energija.

3. Kaip vakuuminėje indukcinėje krosnyje susidaro elektromagnetinis maišymas?

Išlydytas metalas tiglyje indukcinės ritės generuojamame magnetiniame lauke sukuria elektrinę jėgą. Dėl paviršiaus efekto išlydyto metalo generuojamos sūkurinės srovės yra priešingos srovės, einančios per indukcinę ritę, krypčiai, todėl atsiranda abipusė stūma; stūmos jėga, veikianti išlydytą metalą, visada nukreipta į tiglio ašį, o išlydytas metalas taip pat stumiamas į tiglio centrą; Kadangi indukcinė ritė yra trumpa ritė su trumpais efektais abiejuose galuose, atitinkama elektrinė jėga abiejuose indukcinės ritės galuose mažėja, o elektrinės jėgos pasiskirstymas yra mažesnis viršutiniame ir apatiniame galuose, o didesnis viduryje. Veikiant šiai jėgai, metalo skystis pirmiausia juda iš vidurio link tiglio ašies, o tada teka aukštyn ir žemyn link centro. Šis reiškinys toliau cirkuliuoja, sudarydamas intensyvų metalo skysčio judėjimą. Tikrojo lydymo metu galima pašalinti metalo skysčio išsipūtimo aukštyn ir vartymosi aukštyn bei žemyn tiglio centre reiškinį, kuris vadinamas elektromagnetiniu maišymu.

4. Kokia yra elektromagnetinio maišymo funkcija?

① Gali pagreitinti fizikinių ir cheminių reakcijų greitį lydymo proceso metu; ② Suvienodinti išlydyto metalo skysčio sudėtį; ③ Išlydyto metalo temperatūra tiglyje yra pastovi, todėl lydymosi metu reakcija visiškai užbaigiama; ④ Maišymo rezultatas nusveria savo statinio slėgio poveikį, ištirpusius burbuliukus tiglio gilumoje išversdamas į skysčio paviršių, palengvindamas dujų išleidimą ir sumažindamas dujų intarpų kiekį lydinyje. Intensyvus maišymas sustiprina išlydyto metalo mechaninę eroziją ant tiglio, o tai paveikia jo tarnavimo laiką; ⑥ Pagreitina ugniai atsparių medžiagų skaidymą tiglyje aukštoje temperatūroje, todėl išlydytas lydinys vėl užteršiamas.

5. Kas yra vakuumo laipsnis?

Vakuumo laipsnis rodo dujų skystumą esant mažesniam nei vienas atmosferos slėgis, paprastai išreiškiamas slėgiu.

6. Koks yra nuotėkio greitis?

Nuotėkio greitis reiškia slėgio padidėjimą per laiko vienetą, uždarius vakuuminę įrangą.

7. Kas yra odos poveikis?

Odos efektas – tai netolygus srovės pasiskirstymas laidininko skerspjūvyje (lydymo krosnies įkrova), kai per jį teka kintamoji srovė. Kuo didesnis laidininko paviršiaus srovės tankis, tuo mažesnis srovės tankis artėjant prie centro.

8. Kas yra elektromagnetinė indukcija?

Kintamoji srovė teka per laidą ir sukuria aplink jį kintamąjį magnetinį lauką, o uždarą laidą įstačius į kintantį magnetinį lauką, laido viduje susidaro kintamoji srovė. Šis reiškinys vadinamas elektromagnetine indukcija.

10. Kokie yra vakuuminės indukcinės krosnies lydymo privalumai?

1. Nėra oro ir šlako taršos, išlydytas lydinys yra grynas ir pasižymi aukštomis eksploatacinėmis savybėmis;

② Vakuuminis lydymas sukuria geras degazavimo sąlygas, todėl išlydytame pliene ir lydinyje yra mažas dujų kiekis;

③ Vakuume metalai nėra lengvai oksiduojami;

4 Žaliavų įneštos priemaišos (Pb, Bi ir kt.) vakuume gali išgaruoti, todėl medžiaga išvaloma;

5. Vakuuminės indukcinės krosnies lydymo metu gali būti naudojama anglies deoksidacija, o deoksigenacijos produktas yra dujos, todėl lydinys yra labai grynas;

6. Gali tiksliai reguliuoti ir kontroliuoti cheminę sudėtį;

⑦ Grąžintas medžiagas galima panaudoti.

11. Kokie yra vakuuminės indukcinės krosnies lydymo trūkumai?

① Įranga yra sudėtinga, brangi ir reikalauja didelių investicijų;

② Nepatogi priežiūra, didelės lydymo išlaidos ir santykinai didelės išlaidos;

③ Metalo užterštumas, kurį sukelia ugniai atsparios medžiagos tiglyje lydymo proceso metu;

4. Gamybos partija yra maža, o tikrinimo darbo krūvis didelis.

12. Kokie yra pagrindiniai vakuuminių siurblių parametrai ir reikšmės?

1. Ekstremalus vakuumo laipsnis: Minimali stabili slėgio vertė (t. y. didžiausias stabilus vakuumo laipsnis), kurią galima gauti po ilgo ištuštinimo laikotarpio, kai vakuuminio siurblio įleidimo anga yra sandari, vadinama maksimaliu siurblio vakuumo laipsniu.

② Išsiurbimo greitis: Siurblio per laiko vienetą išsiurbiamas dujų tūris vadinamas vakuuminio siurblio pumpavimo greičiu.

③ Didžiausias išleidimo slėgis: didžiausia slėgio vertė, kuriai esant dujos išleidžiamos iš vakuuminio siurblio išmetimo angos įprasto veikimo metu.

4. Išankstinis slėgis: maksimali slėgio vertė, kurią reikia palaikyti vakuuminio siurblio išmetimo angoje, kad būtų užtikrintas saugus veikimas.

13. Kaip išsirinkti tinkamą vakuuminio siurblio sistemą?

① Vakuuminio siurblio siurbimo greitis atitinka tam tikrą vakuuminio siurblio įleidimo slėgį;

② Mechaniniai siurbliai, „Roots“ siurbliai ir alyvos slėgio didinimo siurbliai negali tiesiogiai išmesti dujų į atmosferą ir, norėdami normaliai veikti, turi pasikliauti priekinės pakopos siurbliu, kad būtų sukurtas ir palaikomas nustatytas išankstinis slėgis.

14. Kodėl į elektros grandines reikia įdėti kondensatorius?

Dėl didelio atstumo tarp indukcinės ritės ir metalinės krosnies medžiagos, magnetinis nuotėkis yra labai didelis, naudingas magnetinis srautas yra labai mažas, o reaktyvioji galia yra didelė. Todėl talpinėse grandinėse srovė veda prie įtampos. Norint kompensuoti induktyvumo įtaką ir pagerinti galios koeficientą, grandinėje reikia įtraukti tinkamą skaičių elektrinių talpyklų, kad kondensatorius ir induktorius galėtų rezonuoti lygiagrečiai, taip pagerinant indukcinės ritės galios koeficientą.

15. Kiek dalių sudaro pagrindinė vakuuminės indukcinės krosnies įranga?

Lydymo kamera, pilstymo kamera, vakuuminė sistema, maitinimo sistema.

16. Kokios yra vakuuminės sistemos priežiūros priemonės lydymo proceso metu?

① Vakuuminio siurblio alyvos kokybė ir alyvos lygis yra normalūs;

② Filtro tinklelis įprastai apverčiamas;

③ Kiekvieno izoliacinio vožtuvo sandarumas yra normalus.

17. Kokios yra elektros energijos tiekimo sistemos priežiūros priemonės lydymo proceso metu?

① Kondensatoriaus aušinimo vandens temperatūra yra normali;

② Transformatoriaus alyvos temperatūra normali;

③ Kabelio aušinimo vandens temperatūra yra normali.

18. Kokie reikalavimai keliami tigliams vakuuminėje indukcinėje lydymo krosnyje?

1. Turi aukštą terminį stabilumą, kad būtų išvengta įtrūkimų, kuriuos sukelia greitas aušinimas ir kaitinimas;

② Pasižymi dideliu cheminiu stabilumu, kad tiglis nebūtų užterštas ugniai atspariomis medžiagomis;

③ Turi pakankamai didelį atsparumą ugniai ir konstrukcinį stiprumą aukštoje temperatūroje, kad atlaikytų aukštą temperatūrą ir krosnies medžiagų poveikį;

4. Tiglis turi būti didelio tankio ir lygaus darbinio paviršiaus, kad sumažėtų tiglio ir metalo skysčio sąlyčio paviršiaus plotas ir sumažėtų metalo likučių sukibimo laipsnis su tiglio paviršiumi.

5. Turi aukštas izoliacines savybes;

6. Mažas tūrio susitraukimas sukepinimo proceso metu;

⑦ Mažas lakumas ir geras atsparumas hidratacijai;

⑧ Tiglio medžiaga išskiria nedidelį kiekį dujų.

⑨ Tiglis turi gausius medžiagų išteklius ir mažas kainas.

19. Kaip pagerinti tiglių atsparumą aukštai temperatūrai?

① Sumažinkite CaO kiekį ir CaO/SiO2 santykį MgO smėlyje, kad sumažintumėte skystosios fazės kiekį ir padidintumėte temperatūrą, kurioje ji susidaro.

2 Pagerinkite kristalų grūdelių stabilumą.

3. Norint pasiekti gerą perkristalizacijos būseną sukepintame sluoksnyje, sumažinti poringumą, sumažinti grūdelių ribos plotį ir suformuoti mozaikinę struktūrą, sudarant tiesioginį kietosios ir kietosios fazės derinį, taip sumažinant žalingą skystosios fazės poveikį.

20. Kaip pasirinkti tinkamą tiglio geometrinį dydį?

① Tiglio sienelės storis paprastai yra nuo 1/8 iki 1/10 tiglio (suformuoto) skersmens;

② Plieno skystis sudaro 75 % tiglio tūrio;

③ R kampas yra apie 45°;

4. Krosnies dugno storis paprastai yra 1,5 karto didesnis nei krosnies sienelės storis.

21. Kokie dažniausiai naudojami klijai tiglių rišimui?

① Organinės medžiagos: dekstrinas, celiuliozės atliekų skystis, organinė derva ir kt.;

② Neorganinės medžiagos: natrio silikatas, sūrymas, boro rūgštis, karbonatas, molis ir kt.

22. Kokia yra klijų (H3BO3) funkcija rišant tiglius?

Boro rūgštis (H3BO3) gali pašalinti visą drėgmę kaitinant žemesnėje nei 300 ℃ temperatūroje įprastomis sąlygomis ir vadinama boro anhidridu (B2O3).

① Žemoje temperatūroje dalis MgO ir Al2O3 gali ištirpti skystame B2O3 ir sudaryti pereinamųjų produktų seriją, pagreitindami MgO · Al2O3 kietosios fazės difuziją ir skatindami rekristalizaciją, todėl žemesnėje temperatūroje susidaro tiglio sukepinimo sluoksnis, taip sumažinant sukepinimo temperatūrą.

② Remiantis boro rūgšties lydymosi ir sukibimo poveikiu vidutinėje temperatūroje, galima pastorinti pusiau sukepinto sluoksnio struktūrą arba padidinti tiglio stiprumą prieš antrinį sukepinimą.

③ Magnezijos smėlyje, kuriame yra CaO, rišiklių naudojimas gali slopinti 2CaO · SiO2 kristalizaciją žemesnėje nei 850 ℃ temperatūroje.

23. Kokie yra įvairūs tiglių liejimo būdai?

Du būdai.

1. Išankstinis gamyba ne krosnyje; Sumaišius žaliavas (elektra lydyto magnio arba aliuminio magnio špinelio ugniai atsparias medžiagas) su tam tikru dalelių dydžio santykiu ir parinkus tinkamus klijus, jos formuojamos tiglio formoje vibracijos ir izostatinio slėgio procesais. Tiglio korpusas džiovinamas ir perdirbamas į iš anksto pagamintą tiglį aukštos temperatūros tunelinėje krosnyje, kurios maksimali degimo temperatūra yra ≥ 1700 ℃ × 8 valandos.

② Tiesioginis daužymas krosnies viduje; Įpilkite reikiamą kiekį kietų klijų, pvz., boro rūgšties, iki atitinkamo dalelių dydžio santykio, tolygiai išmaišykite ir plūkdami gaukite tankų užpildą. Sukepinimo metu, keičiant kiekvienos dalies temperatūrą, susidaro skirtingos mikrostruktūros.

24. Kiek sluoksnių sudaro tiglio sukepinimo struktūra ir kaip tai veikia tiglio kokybę?

Tiglio sukepinimo struktūra yra padalinta į tris sluoksnius: sukepinimo sluoksnį, pusiau sukepinimo sluoksnį ir birų sluoksnį.

Sukepinimo sluoksnis: krosnies proceso metu dalelių dydis rekristalizuojasi. Išskyrus vidutinio dydžio smėlio daleles žemoje temperatūroje, pradinės proporcijos visiškai nematyti, o struktūra yra vienoda ir smulki. Grūdelių ribos yra labai siauros, o priemaišos persiskirsto naujose grūdelių ribose. Sukepinimo sluoksnis yra kietas apvalkalas, esantis pačioje tiglio sienelės vidinėje dalyje, kuris tiesiogiai liečiasi su išsilydžiusiu metalu ir veikia įvairias jėgas, todėl šis sluoksnis yra labai svarbus tigliui.

Birus sluoksnis: Sukepinimo metu temperatūra šalia izoliacinio sluoksnio yra žema, todėl magnio smėlis negali būti sukepinamas ar surišamas stiklo fazės, todėl lieka visiškai birioje būsenoje. Šis sluoksnis yra tolimiausioje tiglio dalyje ir atlieka šias funkcijas: pirma, dėl savo birios struktūros ir prasto šilumos laidumo sumažėja šilumos perdavimas iš vidinės tiglio sienelės į išorę, todėl sumažėja šilumos nuostoliai, užtikrinama izoliacija ir pagerinamas šiluminis efektyvumas tiglio viduje; antra, birus sluoksnis taip pat yra apsauginis sluoksnis. Kadangi sukepintas sluoksnis suformavo apvalkalą ir tiesiogiai liečiasi su skystu metalu, jis yra linkęs įtrūkti. Jam įtrūkus, išlydytas skystas metalas išteka iš įtrūkimo, o birus sluoksnis dėl savo birios struktūros yra mažiau linkęs įtrūkti. Jis blokuoja iš vidinio sluoksnio ištekantį metalo skystį, apsaugodamas jutiklinį žiedą; trečia, birus sluoksnis vis tiek yra buferis. Kadangi sukepintas sluoksnis tapo kietu apvalkalu, kaitinant ir aušinant atsiranda bendras tūrio išsiplėtimas ir susitraukimas. Dėl laisvos sluoksnio struktūros jis atlieka buferinį vaidmenį keičiant tiglio tūrį.

Pusiau sukepintas sluoksnis (dar vadinamas pereinamuoju sluoksniu): esantis tarp sukepinto ir birių sluoksnių, padalintas į dvi dalis. Šalia sukepinto sluoksnio priemaišos išsilydo ir persiskirsto arba susijungia su magnio smėlio dalelėmis. Magnio smėlis iš dalies rekristalizuojasi, o didelės smėlio dalelės atrodo ypač tankios; dalys šalia birių sluoksnių yra visiškai sujungtos klijais. Pusiau sukepintas sluoksnis atlieka ir sukepinto, ir birių sluoksnių funkciją.

25. Kaip pasirinkti krosnies procesų sistemą?

1. Maksimali krosnies temperatūra: kai rišto magnezijos tiglio izoliacijos sluoksnio storis yra 5–10 mm, sukepinto magnezijos oksido atveju, kai jis kepamas 1800 ℃ temperatūroje, sukepinto magnezijos oksido sluoksnis sudaro tik 13–15 % tiglio storio. Kai kepamas 2000 ℃ temperatūroje, jis sudaro 24–27 %. Atsižvelgiant į tiglio atsparumą aukštai temperatūrai, geriau naudoti aukštesnę krosnies temperatūrą, tačiau ji nėra lengvai pakeliama. Kai temperatūra viršija 2000 ℃, dėl magnio oksido sublimacijos arba redukcijos anglimi, taip pat dėl ​​intensyvios magnio oksido rekristalizacijos susidaro korio formos struktūra. Todėl maksimali krosnies temperatūra turėtų būti kontroliuojama žemiau 2000 ℃.

2. Šildymo greitis: ankstyvoje šildymo stadijoje, siekiant efektyviai pašalinti drėgmę iš ugniai atsparių medžiagų, reikia atlikti pakankamą išankstinį pašildymą. Paprastai šildymo greitis turėtų būti lėtas, kai temperatūra žemesnė nei 1500 ℃; kai krosnies temperatūra viršija 1500 ℃, elektriniu būdu lydytas magnezijos smėlis pradeda sukepinti. Šiuo metu reikia naudoti didelę galią, kad krosnis greitai įkaistų iki numatomos maksimalios temperatūros.

③ Izoliacijos laikas: Kai krosnies temperatūra pasiekia aukščiausią orkaitės temperatūrą, izoliacija turi būti atliekama toje temperatūroje. Izoliacijos laikas priklauso nuo krosnies tipo ir medžiagos, pavyzdžiui, 15–20 minučių mažiems elektrinio lydymo magnio tigliams ir 30–40 minučių dideliems ir vidutinio dydžio elektrinio lydymo magnio tigliams.

Todėl orkaitės kaitinimo greitis ir kepimas aukščiausioje kepimo temperatūroje turėtų būti atitinkamai pakoreguoti.