Kas ir vakuuma indukcijas kausēšana?

Vakuuma kausēšana ir metālu un sakausējumu kausēšanas metode, ko veic vakuuma vidē.

Šī tehnoloģija var novērst reto metālu piesārņojumu ar atmosfēru un ugunsizturīgiem materiāliem, un tai ir attīrīšanas un attīrīšanas funkcija. Ar vakuuma kausēšanas palīdzību var iegūt augstas kvalitātes metālus un sakausējumus ar zemu gāzes saturu, nelielu ieslēgumu skaitu un nelielu segregāciju. Šī metode ir ļoti svarīga augstas tīrības pakāpes un augstas kvalitātes metāla materiālu iegūšanai, īpaši piemērota sakausējumiem vai metāliem, kurus ir grūti kausēt un kuriem nepieciešama īpaši augsta tīrības pakāpe. Vakuuma kausēšanas metodes ietver elektronu staru kausēšanu, vakuuma indukcijas kausēšanu, vakuuma loka krāsns kausēšanu un plazmas krāsns kausēšanu. Piemēram, elektronu staru kausēšanā tiek izmantoti augstas enerģijas elektronu stari, lai bombardētu izkausētus materiālus, ātri pārveidojot tos siltumenerģijā un kausējot. Šī metode ir piemērota augstas grūtības pakāpes un īpaši augstas tīrības pakāpes sakausējumu vai metālu kausēšanai.

Turklāt vakuuma kausēšana palīdz uzlabot arī metāla materiālu izturību, noguruma izturību, izturību pret koroziju, šļūdes veiktspēju augstā temperatūrā un magnētisko caurlaidību.

Vakuuma indukcijas krāsns kausēšana ir process, kurā, izmantojot elektromagnētisko indukciju, vakuuma apstākļos metāla vadītājos tiek ģenerētas virpuļstrāvas, lai uzsildītu krāsns materiālu. Tai ir mazs kausēšanas kameras tilpums, īss vakuuma sūknēšanas laiks un kausēšanas cikls, ērta temperatūras un spiediena kontrole, gaistošo elementu pārstrādes iespēja un precīza sakausējuma sastāva kontrole. Pateicoties iepriekšminētajām īpašībām, tā tagad ir kļuvusi par svarīgu iekārtu īpašu sakausējumu, piemēram, speciālā tērauda, ​​precīzijas sakausējumu, elektriskās sildīšanas sakausējumu, augstas temperatūras sakausējumu un korozijizturīgu sakausējumu, ražošanai.

1. Kas ir vakuums?

Slēgtā traukā, samazinoties gāzes molekulu skaitam, samazinās spiediens, ko gāzes molekulas rada uz laukuma vienību. Šajā laikā spiediens trauka iekšpusē ir zemāks par normālo spiedienu. Šāda veida gāzveida telpu, kuras spiediens ir zemāks par normālo spiedienu, sauc par vakuumu.

2. Kāds ir vakuuma indukcijas krāsns darbības princips?

Galvenā metode ir elektromagnētiskās indukcijas pielietošana, lai ģenerētu strāvu pašā metāla lādiņā, un pēc tam paļauties uz paša metāla lādiņa pretestību, lai pārveidotu elektrisko enerģiju siltumenerģijā saskaņā ar Džoula-Lenca likumu, ko izmanto metālu kausēšanai.

3. Kā vakuuma indukcijas krāsnī tiek veidota elektromagnētiskā maisīšana?

Izkausētais metāls tīģelī rada elektrisko spēku indukcijas spoles radītajā magnētiskajā laukā. Ādas efekta dēļ izkausētā metāla radītās virpuļstrāvas ir pretējas strāvas virzienam, kas plūst caur indukcijas spoli, kā rezultātā rodas savstarpēja atgrūšanās; atgrūšanās spēks uz izkausēto metālu vienmēr ir vērsts uz tīģeļa asi, un izkausētais metāls tiek arī stumts uz tīģeļa centru; Tā kā indukcijas spole ir īsa spole ar īsiem efektiem abos galos, atbilstošais elektriskais spēks abos indukcijas spoles galos samazinās, un elektriskā spēka sadalījums ir mazāks augšējā un apakšējā galā un lielāks vidū. Šī spēka ietekmē metāla šķidrums vispirms pārvietojas no vidus uz tīģeļa asi un pēc tam plūst uz augšu un uz leju uz centru. Šī parādība turpina cirkulēt, veidojot spēcīgu metāla šķidruma kustību. Faktiskās kausēšanas laikā var novērst metāla šķidruma izliekšanos uz augšu un uz leju tīģeļa centrā, ko sauc par elektromagnētisko maisīšanu.

4. Kāda ir elektromagnētiskās maisīšanas funkcija?

① Tas var paātrināt fizikālo un ķīmisko reakciju ātrumu kausēšanas procesā; ② Vienādot izkausētā metāla šķidruma sastāvu; ③ Izkausētā metāla temperatūra tīģelī mēdz būt vienmērīga, kā rezultātā kušanas laikā reakcija pilnībā beidzas; ④ Maisīšanas rezultāts pārvar sava statiskā spiediena ietekmi, izšķīdušos burbuļus dziļi tīģelī pārvēršot uz šķidruma virsmas, veicinot gāzu izplūdi un samazinot sakausējuma gāzu ieslēgumu saturu. Intensīva maisīšana veicina izkausētā metāla mehānisko eroziju uz tīģeļa, ietekmējot tā kalpošanas laiku; ⑥ Paātrina ugunsizturīgu materiālu sadalīšanos tīģeļos augstās temperatūrās, kā rezultātā izkausētais sakausējums tiek atkārtoti piesārņots.

5. Kas ir vakuuma pakāpe?

Vakuuma pakāpe apzīmē gāzes plānumu zem viena atmosfēras spiediena, ko parasti izsaka kā spiedienu.

6. Kāds ir noplūdes ātrums?

Noplūdes ātrums attiecas uz spiediena palielināšanās daudzumu laika vienībā pēc vakuuma iekārtas aizvēršanas.

7. Kāds ir ādas efekts?

Ādas efekts attiecas uz nevienmērīga strāvas sadalījuma parādību vadītāja šķērsgriezumā (attiecas uz krāsns lādiņu kausēšanā), kad caur to plūst maiņstrāva. Jo lielāks ir vadītāja virsmas strāvas blīvums, jo mazāks ir strāvas blīvums virzienā uz centru.

8. Kas ir elektromagnētiskā indukcija?

Maiņstrāva plūst caur vadu un rada ap to maiņstrāvu magnētisko lauku, savukārt, novietojot slēgtu vadu mainīgā magnētiskajā laukā, vada iekšpusē rodas maiņstrāva. Šo parādību sauc par elektromagnētisko indukciju.

10. Kādas ir vakuuma indukcijas krāsns kausēšanas priekšrocības?

1. Nav gaisa un izdedžu piesārņojuma, kausētais sakausējums ir tīrs un ar augstu veiktspējas līmeni;

② Vakuuma kausēšana rada labus degazēšanas apstākļus, kā rezultātā izkausētajā tēraudā un sakausējumā ir zems gāzes saturs;

3 Vakuuma apstākļos metāli nav viegli oksidējami;

4. Izejvielu piemaisījumi (Pb, Bi utt.) var iztvaikot vakuuma stāvoklī, kā rezultātā materiāls tiek attīrīts;

5 Vakuuma indukcijas krāsns kausēšanas laikā var izmantot oglekļa deoksidāciju, un deoksigenācijas produkts ir gāze, kā rezultātā tiek iegūta augsta sakausējuma tīrība;

6. Var precīzi pielāgot un kontrolēt ķīmisko sastāvu;

⑦ Atgrieztos materiālus var izmantot.

11. Kādi ir vakuuma indukcijas krāsns kausēšanas trūkumi?

① Iekārtas ir sarežģītas, dārgas un tām nepieciešamas lielas investīcijas;

② Neērta apkope, augstas kausēšanas izmaksas un relatīvi augstas izmaksas;

③ Metāla piesārņojums, ko kausēšanas procesā izraisa ugunsizturīgi materiāli tīģeļos;

4. Ražošanas partija ir maza, un pārbaudes darba slodze ir liela.

12. Kādi ir vakuumsūkņu galvenie pamatparametri un nozīmes?

1. Ekstrēms vakuuma līmenis: Minimālo stabilo spiediena vērtību (t.i., augstāko stabilo vakuuma līmeni), ko var iegūt pēc ilgstošas ​​iztukšošanas, kad vakuumsūkņa ieplūdes atvere ir noslēgta, sauc par sūkņa maksimālo vakuuma līmeni.

② Izsūknēšanas ātrums: Gāzes daudzumu, ko sūknis izsūc laika vienībā, sauc par vakuumsūkņa sūknēšanas ātrumu.

③ Maksimālais izejas spiediens: maksimālā spiediena vērtība, pie kuras gāze tiek izvadīta no vakuumsūkņa izplūdes atveres normālas darbības laikā.

4. Priekšspiediens: maksimālā spiediena vērtība, kas jāuztur vakuumsūkņa izplūdes atverē, lai nodrošinātu drošu darbību.

13. Kā izvēlēties saprātīgu vakuuma sūkņa sistēmu?

① Vakuumsūkņa sūknēšanas ātrums atbilst noteiktam vakuumsūkņa ieplūdes spiedienam;

② Mehāniskie sūkņi, Ruots sūkņi un eļļas pastiprinātāja sūkņi nevar tieši izvadīt gaisu atmosfērā un tiem ir jāpaļaujas uz priekšējās pakāpes sūkni, lai nodrošinātu un uzturētu noteikto priekšspiedienu normālai darbībai.

14. Kāpēc elektriskajām ķēdēm jāpievieno kondensatori?

Lielā attāluma dēļ starp indukcijas spoli un metāla krāsns materiālu magnētiskā noplūde ir ļoti nopietna, lietderīgā magnētiskā plūsma ir ļoti maza un reaktīvā jauda ir augsta. Tāpēc kapacitatīvajās ķēdēs strāva ir spriegumu vadoša. Lai kompensētu induktivitātes ietekmi un uzlabotu jaudas koeficientu, ķēdē jāiekļauj atbilstošs skaits elektrisko konteineru, lai kondensators un induktors varētu rezonēt paralēli, tādējādi uzlabojot indukcijas spoles jaudas koeficientu.

15. Cik daļu veido vakuuma indukcijas krāsns galvenā iekārta?

Kušanas kamera, liešanas kamera, vakuuma sistēma, barošanas sistēma.

16. Kādi ir vakuuma sistēmas apkopes pasākumi kausēšanas procesa laikā?

① Vakuumsūkņa eļļas kvalitāte un eļļas līmenis ir normāli;

② Filtra siets parasti ir apgriezts;

③ Katra izolācijas vārsta blīvējums ir normāls.

17. Kādi ir elektroapgādes sistēmas apkopes pasākumi kausēšanas procesa laikā?

① Kondensatora dzesēšanas ūdens temperatūra ir normāla;

② Transformatora eļļas temperatūra ir normāla;

③ Kabeļa dzesēšanas ūdens temperatūra ir normāla.

18. Kādas ir prasības tīģeļiem vakuuma indukcijas krāsns kausēšanā?

① Tam ir augsta termiskā stabilitāte, lai izvairītos no plaisāšanas, ko izraisa strauja atdzišana un uzkaršana;

② Tam ir augsta ķīmiskā stabilitāte, lai novērstu tīģeļa piesārņošanu ar ugunsizturīgiem materiāliem;

③ Ar pietiekamu augstu ugunsizturību un augstas temperatūras konstrukcijas izturību, lai izturētu augstu temperatūru un krāsns materiāla triecienus;

4. Tīģelim jābūt ar augstu blīvumu un gludu darba virsmu, lai samazinātu tīģeļa un metāla šķidruma saskares virsmas laukumu un samazinātu metāla atlikumu saķeres pakāpi uz tīģeļa virsmas.

5. Ir augstas izolācijas īpašības;

6. Neliela tilpuma saraušanās saķepināšanas procesā;

⑦ Tam ir zema gaistamība un laba izturība pret hidratāciju;

⑧ Tīģeļa materiālam ir neliela gāzes izdalīšanās.

⑨ Tīģelim ir bagātīgi materiālu resursi un zemas cenas.

19. Kā uzlabot tīģeļu veiktspēju augstā temperatūrā?

① Samaziniet CaO saturu un CaO/SiO2 attiecību MgO smiltīs, lai samazinātu šķidrās fāzes daudzumu un palielinātu temperatūru, kurā rodas šķidrā fāze.

2. Uzlabot kristāla graudu stabilitāti.

3. Lai panāktu labu rekristalizācijas stāvokli saķepinātajā slānī, samazinātu porainību, samazinātu graudu robežas platumu un veidotu mozaīkas struktūru, veidojot tiešu cieto un cieto fāžu kombināciju, tādējādi samazinot šķidrās fāzes kaitīgo ietekmi.

20. Kā izvēlēties atbilstošu tīģeļa ģeometrisko izmēru?

① Tīģeļa sienas biezums parasti ir no 1/8 līdz 1/10 no (izveidotā) tīģeļa diametra;

② Tērauda šķidrums veido 75% no tīģeļa tilpuma;

③ R leņķis ir aptuveni 45°;

4. Krāsns dibena biezums parasti ir 1,5 reizes lielāks nekā krāsns sienas biezums.

21. Kādas ir visbiežāk izmantotās līmes tīģeļu mezglošanai?

1 Organiskās vielas: dekstrīns, celulozes atkritumu šķidrums, organiskie sveķi utt.;

② Neorganiskas vielas: nātrija silikāts, sālsūdens, borskābe, karbonāts, māls utt.

22. Kāda ir līmes (H3BO3) funkcija mezglošanas tīģeļos?

Borskābe (H3BO3) normālos apstākļos var noņemt visu mitrumu, karsējot zem 300 ℃, un to sauc par boronskābes anhidrīdu (B2O3).

① Zemā temperatūrā daļa MgO un Al2O3 var izšķīst šķidrā B2O3, veidojot virkni pārejas produktu, paātrinot MgO · Al2O3 cietās fāzes difūziju un veicinot pārkristalizāciju, izraisot tīģeļa saķepināšanas slāņa veidošanos zemākā temperatūrā, tādējādi samazinot saķepināšanas temperatūru.

② Paļaujoties uz borskābes kušanas un saistīšanas efektu vidējā temperatūrā, daļēji saķepināto slāni var sabiezināt vai palielināt tīģeļa stiprību pirms sekundārās saķepināšanas.

③ Magnija smiltīs, kas satur CaO, saistvielu izmantošana var nomākt 2CaO · SiO2 kristālisko transformāciju zem 850 ℃.

23. Kādas ir dažādās tīģeļu formēšanas metodes?

Divi veidi.

1. Sagatavošana ārpus krāsns; Pēc izejvielu (elektriski kausēta magnija vai alumīnija magnija spinela ugunsizturīgo materiālu) sajaukšanas ar noteiktu daļiņu izmēra attiecību un atbilstošu līmvielu izvēles tās tiek veidotas tīģeļa veidnē, izmantojot vibrācijas un izostatiskā spiediena procesus. Tīģeļa korpusu žāvē un apstrādā iepriekš izgatavotā tīģelī augstas temperatūras tuneļa krāsnī ar maksimālo apdedzināšanas temperatūru ≥ 1700 ℃ × 8 stundas.

2. Tieši sablīvējot krāsns iekšpusē; Pievienojiet atbilstošu daudzumu cietas līmes, piemēram, borskābes, atbilstošā daļiņu izmēra attiecībā, vienmērīgi samaisiet un blietējiet, lai panāktu blīvu pildījumu. Sintēšanas laikā, mainot katras detaļas temperatūru, veidojas dažādas mikrostruktūras.

24. Cik slāņu ir izveidota tīģeļa saķepināšanas struktūra, un kā tas ietekmē tīģeļa kvalitāti?

Tīģeļa saķepināšanas struktūra ir sadalīta trīs slāņos: saķepināšanas slānis, daļēji saķepināšanas slānis un vaļīgais slānis.

Saķepināšanas slānis: Krāsns procesa laikā daļiņu izmērs tiek pārkristalizēts. Izņemot vidēja izmēra smilšu daļiņu izmēru zemās temperatūras beigās, sākotnējās proporcijas nemaz nav redzamas, un tiek iegūta vienmērīga un smalka struktūra. Graudu robežas ir ļoti šauras, un piemaisījumi tiek pārdalīti uz jaunajām graudu robežām. Saķepināšanas slānis ir ciets apvalks, kas atrodas tīģeļa sienas iekšējā daļā, tieši saskaras ar izkausēto metālu un uzņem dažādus spēkus, tāpēc šis slānis ir ļoti svarīgs tīģelim.

Irdenais slānis: Saķepināšanas laikā temperatūra izolācijas slāņa tuvumā ir zema, un magnija smiltis nevar saķepināt vai saistīties ar stikla fāzi, paliekot pilnīgi irdenā stāvoklī. Šis slānis atrodas tīģeļa ārējā daļā un kalpo šādiem mērķiem: pirmkārt, tā irdenās struktūras un sliktās siltumvadītspējas dēļ samazinās siltuma pārnešana no tīģeļa iekšējās sienas uz ārpusi, samazinot siltuma zudumus, nodrošinot izolāciju un uzlabojot siltumefektivitāti tīģeļa iekšpusē; otrkārt, irdenais slānis ir arī aizsargslānis. Tā kā saķepinātais slānis ir izveidojis apvalku un nonāk tiešā saskarē ar šķidro metālu, tas ir pakļauts plaisāšanai. Kad tas saplaisā, izkausētais šķidrais metāls izsūksies no plaisas, savukārt irdenais slānis ir mazāk pakļauts plaisāšanai tā irdenās struktūras dēļ. Tas bloķē metāla šķidrumu, kas izsūcas no iekšējā slāņa, nodrošinot aizsardzību sensora gredzenam; treškārt, irdenais slānis joprojām ir buferis. Tā kā saķepinātais slānis ir kļuvis par cietu apvalku, karsējot un atdzesējot, notiek kopējā tilpuma izplešanās un saraušanās. Irdenā slāņa irdenās struktūras dēļ tam ir bufera loma tīģeļa tilpuma izmaiņās.

Daļēji saķepināts slānis (pazīstams arī kā pārejas slānis): atrodas starp saķepināto slāni un irdeno slāni, sadalīts divās daļās. Blakus saķepinātajam slānim piemaisījumi izkūst un pārdalās vai saistās ar magnija smilšu daļiņām. Magnija smiltis daļēji pārkristalizējas, un lielas smilšu daļiņas izskatās īpaši blīvas; Daļas pie irdenā slāņa ir pilnībā savienotas kopā ar līmi. Daļēji saķepināts slānis kalpo gan kā saķepināts slānis, gan kā irdens slānis.

25. Kā izvēlēties krāsns procesa sistēmu?

1 Maksimālā krāsns temperatūra: ja mezglotā magnija izolācijas slāņa biezums ir 5–10 mm, tad, cepot 1800 ℃ temperatūrā, saķepinātais slānis veido tikai 13–15% no tīģeļa biezuma. Cepot 2000 ℃ krāsnī, tas veido 24–27%. Ņemot vērā tīģeļa augsttemperatūras izturību, labāk ir izvēlēties augstāku krāsns temperatūru, taču to nav viegli sasniegt pārāk augstu. Ja temperatūra pārsniedz 2000 ℃, magnija oksīda sublimācijas vai reducēšanās ar oglekli, kā arī magnija oksīda intensīvās pārkristalizācijas dēļ veidojas šūnveida struktūra. Tāpēc maksimālā krāsns temperatūra jāuztur zem 2000 ℃.

2. Sildīšanas ātrums: Sildīšanas sākumposmā, lai efektīvi noņemtu mitrumu no ugunsizturīgiem materiāliem, jāveic pietiekama iepriekšēja uzsildīšana. Parasti sildīšanas ātrumam jābūt lēnam zem 1500 ℃; Kad krāsns temperatūra sasniedz virs 1500 ℃, elektrokausētā magnija smiltis sāk saķepināt. Šajā laikā jāizmanto liela jauda, ​​lai ātri uzsildītu līdz paredzētajai maksimālajai krāsns temperatūrai.

③ Izolācijas laiks: Pēc tam, kad krāsns temperatūra sasniedz augstāko krāsns temperatūru, izolācija jāveic šajā temperatūrā. Izolācijas laiks ir atkarīgs no krāsns veida un materiāla, piemēram, 15–20 minūtes maziem elektriski kausējamiem magnija tīģeļiem un 30–40 minūtes lieliem un vidējiem elektriski kausējamiem magnija tīģeļiem.

Tāpēc attiecīgi jāpielāgo karsēšanas ātrums cepeškrāsns laikā un cepšana augstākajā cepšanas temperatūrā.