Ang unsung bayani ng de-kalidad na metal: silikon nitride degassing rotor

Ang problema sa kadalisayan sa paghahagis ng metal

Isipin ang paggawa ng isang perpektong bagay - isang magaan na bahagi ng kotse, isang walang kamali -mali na sangkap na aerospace, o kahit na isang kritikal na piraso ng medikal na kagamitan. Kung nagsimula ka sa isang may sira na materyal, ang pangwakas na produkto ay nakatakdang mabigo. Ito ang hamon sa Metal Casting , lalo na sa mga materyales tulad aluminyo .

Ang aluminyo, ang himala na metal na kilala sa lakas-sa-timbang na ratio, ay nagtatanghal ng isang pangunahing problema sa metalurhiko: mahilig itong sumipsip hydrogen Kapag tinunaw. Madali itong nangyayari - mula sa kahalumigmigan sa hangin, basa na mga tool, o kahit na mga ibabaw ng oxides. Ang hydrogen ay lubos na natutunaw sa likidong aluminyo, ngunit habang ang metal ay nagpapalamig at nagpapatibay, ang hydrogen ay marahas na pinalayas, na bumubuo ng maliliit na bulsa o mga voids na tinatawag Poosity .

Bakit ang porosity ang kaaway

Ang Porosity ay ang archenemy ng kalidad ng metal. Ang mga mikroskopikong bula ng mikroskopiko ay malubhang nakompromiso ang pagganap ng metal:

• Mahina na istraktura: Ang Porosity ay binabawasan ang pangkalahatang lakas ng makunat at nakakapagod na buhay ng paghahagis, ginagawa ang pangwakas na bahagi na madaling kapitan ng mga bitak at pagkabigo.
• Leakage: Para sa mga bahagi na idinisenyo upang hawakan ang presyon (tulad ng mga bloke ng engine o bomba), ang porosity ay lumilikha ng mga latas para sa mga pagtagas ng likido.
• Mahina ang pagtatapos ng ibabaw: Kapag ang ibabaw ay makina, ang mga voids na ito ay lumilitaw bilang maliliit na pinholes, sinisira ang aesthetic at integridad ng produkto.

Upang lumikha ng high-integrity, defect-free castings, ang natunaw na hydrogen na ito ay dapat alisin, isang proseso na kilala bilang Degassing .

Ang rotary degassing solution

Ang pinaka-epektibo at malawak na pinagtibay na pamamaraan para sa pang-industriya-scale na paglilinis ng tinunaw na metal ay rotary degassing . Ang mapanlikha na proseso na ito ay gumagana sa simpleng prinsipyo ng pagpapalitan ng gas at flotation.

Ang mga pangunahing sangkap ng isang rotary degassing system ay isang baras at isang espesyal na dinisenyo rotor , na ibinaba sa tinunaw na metal. Isang inert gas, karaniwang Argon or Nitrogen , ay pump down ang baras at pinakawalan sa pamamagitan ng rotor.

Ang trabaho ng rotor ay dalawang-tiklop:

1. Paggugupit ng gas: Ang pag -ikot ng rotor ay marahas na sumisira sa malaking daloy ng inert gas sa isang napakalaking bilang ng maliliit, makinis na nakakalat na mga bula .
2. Paghaluin ang matunaw: Ang pagkilos ng pag -ikot ay nagpapalipat -lipat ng mga bula nang pantay sa buong buong tinunaw na paliguan.

Habang ang mga maliliit na bula ng gas na ito ay tumataas sa pamamagitan ng likidong aluminyo, ang natunaw na mga atomo ng hydrogen ay nagkakalat ng tinunaw na metal at sa mga bula, na hinihimok ng pagkakaiba sa bahagyang presyon. Ang mga bula, ngayon ay nagdadala ng hydrogen, pati na rin ang mga di-metallic impurities (na kilala bilang mga inclusions o dross) na dumikit sa kanilang mga ibabaw, lumulutang sa tuktok ng matunaw kung saan sila ay naka-skim. Ang mas maliit at mas maraming mga bula, mas malaki ang kabuuang lugar ng ibabaw para sa pagsipsip ng hydrogen, na humahantong sa isang mas mabilis at mas mahusay na proseso ng paglilinis.

Ang kapangyarihan ng silikon nitride degassing rotor

Dito ang bituin ng aming kwento, ang Silicon nitride degassing rotor , mga hakbang sa. Pagpapatakbo ng isang rotor sa tinunaw na aluminyo - na maaaring maging hanggang sa $750^{\circ }\text{C}$ ( $1380^{\circ }\text{F}$ ) o mas mataas - ay isa sa mga pinaka -hinihingi na trabaho sa isang pandayan. Ang rotor ay sumailalim sa matinding kondisyon:

• Thermal Shock: Mabilis na pagbabago sa temperatura kapag inilipat sa loob at labas ng matunaw.
• Pag -atake ng kemikal: Ang pagkakalantad sa reaktibo na tinunaw na metal at flux.
• Mekanikal na pagguho: Patuloy na pag-abrasion mula sa daloy ng tinunaw na metal at hindi metal na pagsasama.

Ang mga maagang rotors na gawa sa mga materyales tulad ng grapayt ay madalas na nagdurusa ng mabilis na pagsusuot, nawawala ang kanilang pagiging epektibo nang mabilis at kontaminado ang matunaw na may mga particle ng carbon.

Silicon nitride: isang materyal na kamangha -manghang

Silicon nitride ( ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ ) ay isang mataas na pagganap Advanced na Ceramic Na -rebolusyon nito ang proseso ng degassing. Ang mga materyal na katangian nito ay ginagawang perpektong tugma para sa malupit na kapaligiran:

• Pambihirang katigasan: Ang Silicon Nitride ay hindi kapani -paniwalang mahirap, na nagbibigay ng natitirang pagtutol sa pagguho at abrasion . Nangangahulugan ito na ang rotor ay nagpapanatili ng tumpak na geometric na hugis na mas mahaba, na tinitiyak na palagiang maliit, lubos na mahusay na mga bula sa buong buhay ng serbisyo nito.
• Superior thermal shock resistance: Maaari itong hawakan ang napakalaking temperatura swings ng proseso ng paghahagis nang hindi nag -crack o hindi pagtupad, na humahantong sa mas mahabang buhay ng serbisyo at mas kaunting downtime.
• Kemikal na kawalang -kilos: Hindi tulad ng grapayt, ang silikon nitride ay kemikal na walang kibo at hindi gumanti sa tinunaw na aluminyo, na pumipigil sa kontaminasyon at pagpapanatili ng kadalisayan ng matunaw.

Sa pamamagitan ng paggamit ng isang Silicon nitride degassing rotor , ang mga foundry ay maaaring makamit ang isang mas mataas na kalidad ng paghahagis ng aluminyo na may mas mababang nilalaman ng hydrogen, nabawasan ang mga pagsasama, at sa huli, isang mas maaasahan at mabisang proseso ng paggawa. Ito ay isang kritikal na sangkap-isang maliit, umiikot na piraso ng advanced na engineering-na ginagawang posible ang mataas na pagganap na paghahagis ng metal.