Lielskalumi, piemēram, vēja turbīnu galvenās vārpstas, kuģu kloķvārpstas un kodolenerģijas rotori, kalpo kā "mugurkauls" tādām kritiskām valsts nozarēm kā enerģētika, smaga rūpniecība un kuģniecība. Tie parasti ir sarežģītas struktūras un darbojas smagos ekspluatācijas apstākļos. To kvalitāte tieši ietekmē galveno iekārtu kalpošanas laiku un drošību. Taču visā garajā ceļā no lietņa līdz gatavam produktam mierīgi var rasties dažādi "slēptie trūkumi". Šajā rakstā ir sistemātiski analizēti lielo kalumu izplatītākie iekšējie defekti, to cēloņi un kā mūsdienu ražošana tos paredz un novērš.
I. Iekšējā dobuma{1}}tipa defekti: materiāla "iedzimtie defekti" un "iegūtie traucējumi"
Šie defekti galvenokārt rodas no metāla blīvuma problēmām.
1. Porainības un saraušanās dobumi
Izskats un īpašības: tāpat kā sīkas poras sūklī, porainība sastāv no ne-blīviem laukumiem, kas veidojas tērauda lietņa sacietēšanas laikā. Tā kā augšdaļa (stāvvads) sacietē pēdējā un sarūk pēc tilpuma, tai trūkst pietiekamas šķidrā metāla padeves. Šie defekti galvenokārt ir atrodami lietņa centrā un zem karstās virsmas.
Cēloņi:
Kausēšana un ieliešana: augsts gāzes saturs izkausētajā tēraudā, nepareiza liešanas temperatūra, neefektīva padeve no stāvvada.
Nepareizs kalšanas process: Nepietiekama kalšanas attiecība (izjaukšanas, stiepšanās attiecības), nespēja efektīvi aizmetināt šos oriģinālos dobumus.
Preventīvie pasākumi:
Optimizējiet kausēšanu: izmantojiet progresīvas tehnoloģijas, piemēram, vakuuma rafinēšanu un elektroizdedžu pārkausēšanu, lai samazinātu gāzes un piemaisījumus tēraudā.
Uzlabojiet lietņu liešanu: izveidojiet atbilstošas lietņu veidnes un izolācijas stāvvadus, lai uzlabotu virziena sacietēšanu un padeves spēju.
Atbilstoša kalšana: pielietojiet pietiekamas kalšanas attiecības ar lielu deformācijas izjaukšanu un izstiepšanu, lai pilnībā sametinātu aizvērtus dobumus augstā temperatūrā un triaksiālā spiedes spriedzē.
2. Ieslēgumi
Izskats un īpašības: nemetāliskas vielas, piemēram, oksīdi, sulfīdi un silikāti, tiek iekļautas metāla matricā. Tāpat kā "grunts", tie izjauc matricas nepārtrauktību un darbojas kā sprieguma koncentratori un noguruma plaisu iniciācijas vietas.
Cēloņi:
Endogēni ieslēgumi: kausēšanas procesa deoksidācijas un desulfurizācijas produkti, kas pilnībā neizplūst un paliek izkausētajā tēraudā.
Eksogēni ieslēgumi: svešķermeņi, piemēram, ugunsizturīgi materiāli vai izdedžu iejaukšanās izkausētajā tēraudā liešanas laikā.
Preventīvie pasākumi:
Tīra tērauda kausēšana: uzlabojiet kausa attīrīšanu, lai veicinātu ieslēgumu flotāciju un atdalīšanos.
Procesa tīrība: izmantojiet augstas kvalitātes{0}}ugunsizturīgus materiālus un nodrošiniet ieliešanas sistēmas tīrību.
Deformācija un sadrumstalotība: izmantojiet atbilstošus kalšanas procesus, lai lielus, nepārtrauktus ieslēgumus sadalītu smalkās, izkliedētās daļiņās, samazinot to kaitīgumu.
II. Plaisu{1}}tipa defekti: stresa "nesaudzīgā plosīšanās".
Plaisas ir visbīstamākie kalumu defekti, kas tieši saistīti ar temperatūru un spriegumu.
1. Plaisu kalšana
Izskats un īpašības: plaisas, kas rodas uz virsmas vai kaluma iekšpusē kalšanas procesa laikā. Virsmas plaisas bieži parādās kā plaisas vai taisnas līnijas, savukārt iekšējās plaisas ir grūti noteikt.
Cēloņi:
Pārkaršana un dedzināšana: Pārāk augsta karsēšanas temperatūra izraisa rupjus graudus (pārkaršanu) vai pat graudu robežu oksidēšanos un kušanu (degšanu), krasi samazinot metāla plastiskumu, izraisot plaisāšanu kalšanas laikā.
Termiskie un transformācijas spriegumi: Pārāk strauja sildīšana vai dzesēšana rada lielas temperatūras atšķirības starp virsmu un serdi, radot ievērojamu termisko spriegumu.
Nepareiza deformācija: pārmērīga kalšana, pārāk ātrs deformācijas ātrums vai deformācijas sadalījums, kas izraisa lokālu spriegumu, kas pārsniedz materiāla robežvērtību.
Preventīvie pasākumi:
Precīza temperatūras kontrole: stingri ievērojiet apkures specifikācijas, izmantojiet datora vadības sistēmas, lai novērstu degšanu un pārkaršanu.
Lēna priekšsildīšana: lieliem{0}}leģētā tērauda kalumiem ir nepieciešama pakāpeniska karsēšana un rūpīga mērcēšana.
Kalšanas procesa optimizēšana: kontrolējiet deformācijas apjomu un ātrumu, izvairieties no lielām deformācijām zemā-temperatūras diapazonā.
2. Pārslas (ūdeņraža -izraisīta plaisāšana)
Izskats un īpašības: sudrabaini{0}}balti, apaļi vai ovāli plankumi uz kaluma gareniskā lūzuma, kas parādās kā smalkas matu līnijas plaisas šķērsgriezumā. Tas ir īpaši nāvējošs defekts, kas raksturīgs lieliem kalumiem.
Cēloņi:
Vainīgais - Ūdeņradis: tiešais iemesls ir pārmērīgi augsts ūdeņraža saturs tēraudā.
Iekšējais spriegums: pēc-kalšanas dzesēšanas laikā ūdeņradis uzkrājas pie mikro-defektiem, radot milzīgu spiedienu, kas kopā ar transformācijas spriegumu un termisko spriegumu izraisa iekšēju plaisāšanu.
Preventīvie pasākumi:
Ūdeņradis{0}}Noņemšana Kausēšana: izmantojiet vakuumliešanu, kas ir vissvarīgākais un efektīvākais līdzeklis pārslu novēršanai.
Atlaidināšana ar lēnu dzesēšanu: pēc-kalšanas "atlaidināšana pret pārslām" ir obligāta, kas ietver ilgstošu turēšanu temperatūrā, kurā ūdeņradim ir augsta difūzija (apmēram 600–650 grādi), lai ļautu ūdeņradim lēnām izkliedēties.
3. Dzesēšanas plaisas
Izskats un raksturlielumi: plaisas, kas rodas pēc{0}}kalšanas termiskās apstrādes vai dzesēšanas laikā, bieži vien saistītas ar transformācijas spriegumiem.
Cēloņi: fāzes transformācijas (piemēram, uz martensītu) izraisa tilpuma paplašināšanos, radot ievērojamu transformācijas stresu. Kad šis spriegums 叠加 ar termisko spriegumu pārsniedz materiāla izturību, rodas plaisāšana.
Preventīvie pasākumi: izveidojiet atbilstošus termiskās apstrādes ciklus, jo īpaši kontrolējot dzesēšanas dzesēšanas ātrumu, vai izmantojiet progresīvus procesus, piemēram, austempering vai marqueling.
III. Mikrostruktūra un īpašumu neviendabīgums: "traucējumi" mikro pasaulē
Pat bez makroskopiskiem defektiem neviendabīga mikrostruktūra nopietni ietekmē kalšanas veiktspēju.
1. Rupji graudi
Cēloņi: Pārāk augsta sākuma kalšanas temperatūra, pārmērīgi augsta apdares kalšanas temperatūra, deformācija, kas nonāk "kritiskajā deformācijas diapazonā".
Kaitējums: samazina kaluma stingrību un izturību, palielinot "trauslumu".
Profilakse: kontrolējiet kalšanas temperatūras diapazonu un deformācijas apjomu, kā arī notīriet graudus, veicot turpmākas termiskās apstrādes, piemēram, normalizējot vai atkausējot.
2. Joslu struktūra
Cēloņi: tādu elementu kā fosfora un sēra segregācija tēraudā karstās apstrādes laikā tiek izstiepta joslveidīgi{0}}.
Kaitējums: Izraisa materiāla īpašību anizotropiju ar šķērsvirziena īpašībām (piemēram, stingrību un elastību), kas ir ievērojami zemākas nekā garenvirzienā.
Profilakse: uzlabojiet tērauda tīrību, izmantojiet vairākus satricinošus{0}}stiepšanas kombinācijas procesus, lai izjauktu segregācijas joslas.
Secinājums: Kvalitātes "Lielā mūra" veidošana pret "nulles defektiem"
Lielo kalumu izgatavošana ir sistemātiska inženiertehniska cīņa pret defektiem. Mūsdienu kalšanas uzņēmumi veido stabilu kvalitātes aizsardzību, izmantojot pilnu -procesa kvalitātes kontroles sistēmu "Rafinēts materiāls, rafinēta kausēšana, rafinēta kalšana, rafinēta termiskā apstrāde".
Digitālā simulācija: izmantojiet kalšanas procesa datorsimulāciju, lai prognozētu metāla plūsmu, temperatūras laukus un sprieguma laukus, optimizējot procesa plānu.
Nesagraujošā pārbaude (NDT): plaši izmantotas tehnoloģijas, piemēram, ultraskaņas testēšana un radiogrāfija, kas līdzinās kalumu "CT skenēšanai", nodrošinot, ka defektiem nav kur slēpties.
Pilnīga-procesa uzraudzība: katrs galvenais parametrs, sākot no kausēšanas līdz termiskai apstrādei, tiek precīzi reģistrēts un kontrolēts, tādējādi nodrošinot izsekojamību.
Tā ir nepārtraukta šo tehnoloģiju attīstība apvienojumā ar rūpīgu meistarību, kas nodrošina katra "Rūpniecības pīlāra" izturību un uzticamību, ļaujot tiem izturēt sava laikmeta smagumu ekstremālos ekspluatācijas apstākļos.
