Машины эд ангиудад зориулсан хайлш металлыг хэрхэн хийх вэ
Хайлш нь цэвэр металлд байдаггүй дээд зэргийн шинж чанарыг хослуулсан тул машины эд анги үйлдвэрлэхэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг материал юм. Хоёр ба түүнээс дээш элементийг - жишээлбэл, төмрийг нүүрстөрөгч, хром, никель, молибден эсвэл ванадийтай холих замаар бид өндөр температурт суналтын бат бэх, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, зэврэлтээс хамгаалах чадвар, хатуулаг, тэр ч байтугай тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Машин үйлдвэрлэлийн салбарт хайлшийн чанар нь босоо ам, араа, холхивч, пүрш, эрэг, боолт, хөдөлгүүрийн блок, динамик ачааллын дор ажилладаг янз бүрийн эд анги зэрэг эд ангиудын ашиглалтын хугацааг ихээхэн тодорхойлдог. Тиймээс хайлш хийх үйл явцыг материалын сонголтоос эхлээд эцсийн туршилт хүртэл хатуу хяналтан дор явуулах ёстой.
1. Машины эд ангийн шаардлагыг тодорхойлох
Хайлш үүсгэхээс өмнөх эхний алхам бол үйлдвэрлэх машины эд ангийн үүргийг ойлгох явдал юм. Эд ангийн бүр өөр өөр материалын шинж чанарын шаардлагатай байдаг. Араа нь өндөр гадаргуугийн хатуулаг, цочролыг тэсвэрлэхийн тулд уян хатан цөм шаарддаг. Босоо ам нь өндөр бат бэх, ядрах эсэргүүцлийг шаарддаг. Химийн шахуурга эсвэл далайн хөдөлгүүр гэх мэт зэврэлттэй орчинд байгаа эд ангиуд нь зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй байхыг шаарддаг. Эдгээр шаардлагуудад үндэслэн материалын инженерүүд зорилтот шинж чанаруудыг тодорхойлдог: суналтын бат бэх (UTS), урсах бат бэх, хатуулаг, цохилтын бат бэх, уян хатан чанар, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, зэврэлт эсвэл өндөр температурт тэсвэртэй байдал.
Зорилтот шинж чанаруудыг тогтоосны дараа нүүрстөрөгчийн ган, бага хайлштай ган, зэвэрдэггүй ган, цутгамал төмрийн хайлш, хөнгөн цагаан хайлш эсвэл зэс хайлш гэх мэт тохирох хайлшийн төрлийг сонгоно. Энэхүү сонголтод үйлдвэрлэлийн зардал, түүхий эдийн бэлэн байдал, боловсруулах чадвар, холбогдох салбарын стандартыг харгалзан үздэг.
2. Хайлшийн найрлагыг сонгох
Хайлшийн найрлага нь материалын бичил бүтэц болон механик шинж чанарыг тодорхойлдог гол "жор" юм. Хамгийн түгээмэл жишээ бол төмөр (Fe) болон нүүрстөрөгчийн (C) хайлш болох ган юм. Нүүрстөрөгч нь хатуулаг, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг боловч хэт их хэмжээ нь уян хатан чанарыг бууруулдаг. Хром (Cr) нэмэх нь зэврэлт болон хатууралтыг сайжруулж чаддаг бол никель (Ni) нь бат бөх чанар болон хугарлын эсэргүүцлийг сайжруулдаг. Молибден (Mo) нь өндөр температурт тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлж, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг бол ванадий (V) нь үр тарианы хэмжээг цэвэршүүлж, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг.
Аж үйлдвэрийн салбарт хайлшийн найрлага нь чанарыг тогтвортой байлгахын тулд ASTM, JIS, DIN, эсвэл SNI зэрэг стандартуудыг дагаж мөрддөг. Жишээлбэл, араа нь ихэвчлэн дулааны боловсруулалтад тохиромжтой SCM (Cr-Mo) зэрэг хайлшин ган ашигладаг. Зэврэлттэй орчинд 304 эсвэл 316 төрлийн зэвэрдэггүй ган (Cr ба Ni агуулсан бөгөөд 316-д Mo нэмдэг) ашигладаг.
3. Түүхий эд бэлтгэх болон анхны чанарын хяналт
Хайлшлах түүхий эдэд цэвэр металл, ферро хайлш (жишээлбэл, феррохром, ферромарганец), ангилсан хаягдал орж болно. Хаягдал нь өртөг хэмнэлттэй тул өргөн хэрэглэгддэг боловч хүхэр (S), фосфор (P) эсвэл бусад хүсээгүй элементүүд зэрэг хольц агуулж болзошгүй тул хатуу хяналтанд байх ёстой. Хүхэр, фосфорын өндөр агууламж нь материалыг хэврэг болгож, халуун хагаралд оруулж, ядрах эсэргүүцлийг бууруулдаг.
Хайлуулахаас өмнө түүхий эдийн үзлэгийг хийдэг: төрлөөр нь ангилах, илүүдэл тос/зэвийг арилгах, Оптик ялгаралтын спектроскопи (OES) зэрэг аргуудыг ашиглан найрлагын туршилт хийдэг. Энэхүү хяналт нь хайлшийн эцсийн найрлагыг нарийн тодорхойлоход зайлшгүй шаардлагатай.
4. Хайлуулах үйл явц ба хайлш хийх
Металл хайлш үйлдвэрлэх гол үе шат бол зууханд элементүүдийг хайлуулж, холих явдал юм. Зуухны нийтлэг төрлүүдэд дараахь зүйлс орно.
1. Индукцийн зуух: Найрлагын нарийн хяналттай, металлын цэвэр байдал сайтай хайлшид тохиромжтой. Хайлшин ган болон төмөрлөг бус хайлшид өргөн хэрэглэгддэг.
2. Цахилгаан нуман зуух (ЦНЗ): Том хэмжээний гангийн үйлдвэрүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг бөгөөд их хэмжээний хаягдал хайлуулах чадвартай.
3. Домен зуух ба хөрвүүлэгч (BOF): Ерөнхийдөө төмөр, ган, ялангуяа хүдрээс олноор үйлдвэрлэх зориулалттай.
Хайлуулах явцад материалыг үе шаттайгаар нэвтрүүлдэг. Хайлсан металлд хүрсний дараа хайлшийн элементүүдийг тооцооллын дагуу нэмнэ. Нэмэлтийг болгоомжтой хийх хэрэгтэй: зарим элементүүд нь дэгдэмхий эсвэл хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог тул нэмэх дараалал, хугацаа нь үр дүнд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Жишээлбэл, манган (Mn)-ийг хүхрийг "холбоход" туслах зорилгоор ихэвчлэн нэмдэг бол хөнгөн цагаан (Al)-ийг ихэвчлэн исэлдэлтийг бууруулах (ууссан хүчилтөрөгчийг бууруулах) зорилгоор ашигладаг бөгөөд энэ нь нүх сүв болон хортой хольц үүсэхээс сэргийлдэг.
5. Шингэн металл цэвэршүүлэх: исэлдэлтгүйжүүлэх, хүхэргүйжүүлэх, хийгүйжүүлэх
Хөдөлгүүрийн эд ангиуд бат бөх, найдвартай байхын тулд хайлсан металл нь "цэвэр" байх ёстой. Хүчилтөрөгч, устөрөгч, азот, хүхэр, металл бус хольц зэрэг хольцууд нь хагарал үүсгэж, ядрах эсэргүүцлийг бууруулдаг.
Зарим цэвэршүүлэх аргууд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
– Исэлдэлтгүйжүүлэлт: Хүчилтөрөгчтэй холбогдохын тулд Al, Si эсвэл Mn нэмэх.
– Хүхэргүйжүүлэх: Шохой (CaO) нэмж, хүхэр татах чадвартай шаар үүсгэснээр хүхрийг багасгах.
– Вакуум хийгүйжүүлэлт: Ууссан хий (ялангуяа устөрөгч ба азот)-ыг вакуум процессоор зайлуулах нь турбины босоо ам эсвэл өндөр хүчдэлийн араа зэрэг чухал эд ангиудын өндөр чанартай гангийн үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
– Шаар цэвэршүүлэх: Шаар нь хольцыг барихад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Шаарны найрлагыг (шохой, жонш, хөнгөнцагааны исэл) хянах нь цэвэршүүлэх үр нөлөөг тодорхойлдог.
6. Цутгах болон анхан шатны хэлбэржүүлэх (цутгах)
Хайлсан металлын найрлага болон цэвэршилт нь зорилтот түвшинд хүрсний дараа дараагийн шат нь цутгах ажил юм. Хоёр үндсэн арга байдаг:
1. Цутгамал цутгах: Хайлсан металлыг том хэвэнд цутгаж, дараа нь цутгамал ...
2. Тасралтгүй цутгах: Хайлсан металлыг бэлдэц, цэцэг эсвэл хавтан дээр тасралтгүй цутгадаг. Энэ арга нь олноор үйлдвэрлэх, чанарыг тогтвортой байлгахад үр дүнтэй.
Цутгахад температурын хяналт маш чухал юм. Хэт өндөр температур нь исэлдэлтийг нэмэгдүүлж болзошгүй; хэт бага температур нь буруу гүйлтэд хүргэж болзошгүй (металл нь хэвийг бүрэн дүүргэдэггүй). Цаашилбал, цутгах суваг болон өргөгчийн загвар нь агшилтын сүвэрхэг чанар болон элементүүдийн ялгаралтад нөлөөлдөг.
7. Хэвлэх үйл явц: давтах, өнхрүүлэх, анхан шатны боловсруулалт
Машины олон эд ангиудыг материалын бүтцийг сайжруулахын тулд хуванцар хэлбэржүүлэх процессоор үйлдвэрлэдэг. Жишээлбэл, давтах нь ширхэгийг цэвэршүүлж, ширхэгийн урсгалыг бүрэлдэхүүн хэсгийн хэлбэрийг дагахад чиглүүлснээр бат бөх, хатуулгийг нэмэгдүүлдэг. Саваа, хавтан эсвэл профайлыг хэлбэржүүлэхэд ихэвчлэн өнхрүүлгийг ашигладаг.
Хэвлэмэл хэлбэржүүлсний дараа эд ангиуд нь эцсийн хэмжээтэй ойролцоо хэлбэрийг авахын тулд ихэвчлэн анхны боловсруулалт (барзгар боловсруулалт) хийдэг бөгөөд энэ нь дулааны боловсруулалт болон өнгөлгөөний процессыг зөвшөөрдөг.
8. Хүссэн шинж чанарт хүрэхийн тулд дулааны боловсруулалт хийх
Машины эд ангиудын хайлшийг оновчтой шинж чанарт хүрэхийн тулд бараг үргэлж дулааны боловсруулалт шаарддаг. Зарим түгээмэл дулааны боловсруулалтад дараахь зүйлс орно.
– Хатаах: Материалыг зөөлрүүлж, үлдэгдэл стрессийг бууруулж, уян хатан чанарыг сайжруулна.
– Хэвийн болгох: Бичил бүтцийг хэвийн болгож, хатаахтай харьцуулахад жигд байдал болон бат бөх чанарыг сайжруулна.
– Бөхөөх ба зөөлрүүлэх: Бөхөөх (хурдан хөргөх) нь хатуулгийг нэмэгдүүлж, дараа нь зөөлрүүлэх нь хэврэг байдлыг бууруулж, бат бөх чанарыг хатуулагтай тэнцвэржүүлдэг.
– Карбюризаци / нитриджуулалт: Араа болон үрэлтийн эд ангиудын гадаргууг хатууруулах боловсруулалт. Карбюризаци нь гадаргуу дээр нүүрстөрөгч нэмдэг; нитриджуулалт нь азот нэмж, хатуу, элэгдэлд тэсвэртэй давхарга үүсгэдэг.
Температур, барих хугацаа, хөргөлтийн орчин (ус, тос, полимер, хий) зэрэг параметрүүдийн сонголт нь эцсийн хатуулаг, гажуудал, хагарал үүсэх эрсдэлд гол нөлөө үзүүлдэг.
9. Дуусгах, үзлэг хийх, турших
Эцсийн шат бол өнгөлгөө болон чанарын хяналт юм. Өнгөлгөөнд шаардлагатай бол нарийн боловсруулалт, нунтаглах, өнгөлөх, бүрэх зэрэг ажил багтаж болно. Үүний дараа материал нь техникийн үзүүлэлтүүдийг хангаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд туршилтыг хийнэ.
– Химийн найрлагын шинжилгээ (OES эсвэл XRF).
– Хатуулгийн тест (Роквелл, Бринелл, Викерс).
– Суналтын болон цохилтын (Шарпи) туршилтууд.
– Бичил бүтэц, мөхлөгийн хэмжээ болон орцуудыг харах металлографийн туршилт.
– Хэт авианы шинжилгээ, соронзон бөөм, будагч бодис зэрэг эд ангиудыг гэмтээхгүйгээр согогийг илрүүлэх NDT (эвдрэлгүй туршилт).
– Цикл ачаалалд өртсөн эд ангиудын ядаргааны туршилт.
Хэрэв ямар нэгэн зөрүү илэрвэл засч залруулах арга хэмжээ авна: найрлагыг тохируулах, дулааны боловсруулалтыг оновчтой болгох эсвэл цутгах, хэлбэржүүлэх процессыг сайжруулах.
Дүгнэлт
Машины эд ангиудад зориулсан хайлш үйлдвэрлэх нь хоорондоо уялдаа холбоотой хэд хэдэн үйл явц юм: шаардлагатай материалын шинж чанарыг тодорхойлох, найрлагыг сонгох, хайлуулах ба цэвэршүүлэх, цутгах, хэлбэржүүлэх, дулааны боловсруулалт, эцсийн туршилт хийх. Амжилтын түлхүүр нь металлын найрлага, цэвэр байдлыг хянах, мөн үүссэн бичил бүтэц нь эд ангийн шаардлагыг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд нарийн процессын менежмент хийхэд оршино. Сахилга баттай, стандартад суурилсан процессоор хайлш нь янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашиглахад бат бөх, удаан эдэлгээтэй, аюулгүй машины эд ангиудыг үйлдвэрлэх боломжтой.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг илүү тодорхой болгож болно - жишээлбэл, арааны хайлшин ган, автомашины хөнгөн цагаан хайлш, эсвэл шахуургын эд ангийн зэвэрдэггүй ган дээр анхаарлаа төвлөрүүлж, найрлагын жишээ болон процессын урсгалын диаграммтай хамт оруулж болно.
