دانش در مورد مواد

دانش ریخته گری سرمایه گذاری 304 و 316 فولاد ضد زنگ و فرآیند سلیس سیلیس

در زمینه ریخته گری سرمایه گذاری، فولاد زنگ نزن 304 و 316 به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی، خواص مکانیکی خوب و کارایی کلی هزینه{2}}از پرمصرف ترین فولادهای زنگ نزن آستنیتی هستند. آنها معمولاً برای تولید-ریخته‌گری‌های دقیق سطحی پیچیده و صاف-از طریق سیلیکا سول شل{6}}فرآیند ساختمانی در ریخته‌گری سرمایه‌گذاری، یافتن کاربردها در شیر پمپ‌های شیمیایی، ماشین‌آلات مواد غذایی، دستگاه‌های پزشکی و سخت‌افزارهای معماری استفاده می‌شوند.

I. مشخصات ریخته گری فولاد ضد زنگ 304 و 316

اگرچه هر دو 304 و 316 به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی مشهور هستند، تفاوت های ترکیبی آنها به طور مستقیم بر عملکرد ریخته گری و کاربردهای نهایی آنها تأثیر می گذارد.

· فولاد ضد زنگ 304: ترکیب معمولی آن C کمتر یا مساوی 0.08%, Cr 18-20%، Ni 8-10.5% است. این فولاد ضد زنگ معیار "سطح ورودی" است که مقاومت خوبی در برابر خوردگی (در برابر جو، آب شیرین و اکثر اسیدهای آلی) و قابلیت ریخته گری ارائه می دهد. در طول ریخته‌گری، محدوده دمای انجماد آن نسبتاً گسترده است، که منجر به تمایل به "انجماد موز" می‌شود که آن را مستعد تخلخل انقباض بین دندریتی می‌کند. در نتیجه، تقاضاهای بیشتری برای طراحی فرآیند ایجاد می کند.
· فولاد ضد زنگ 316: به عنوان ارتقاء به 304، مهم ترین تفاوت آن افزودن 2 تا 3 درصد مولیبدن (Mo) است. این عنصر به طور قابل توجهی مقاومت خود را در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در محیط های کلرید (مانند آب دریا، آب نمک) افزایش می دهد. ترکیب معمولی آن C کمتر یا مساوی 0.08٪، Cr 16-18٪، Ni 10-14٪، Mo 2-3٪ است. افزودن مولیبدن کمی ویسکوزیته مذاب را افزایش می دهد و ممکن است ریز جداسازی را در طول ریخته گری تشدید کند. با این حال، مقاومت بالای آن در برابر خوردگی، آن را به گزینه ای ارجح برای محیط های خشن تبدیل می کند.

چالش ها و اقدامات متقابل بازیگری:

1. اکسیداسیون و اجزاء سرباره: کروم در مذاب فولاد به آسانی اکسید می شود و یک لایه Cr2O3 تشکیل می دهد که می تواند به عنوان آخال های سرباره در داخل ریخته گری به دام بیفتد. اقدامات متقابل شامل ذوب سریع، حفاظت از آرگون، و گنجاندن تله های موثر سرباره در طراحی سیستم دروازه می باشد.
2. تمایل به پارگی داغ: فولادهای زنگ نزن آستنیتی رسانایی حرارتی ضعیف و انقباض خطی بالایی دارند، که آنها را مستعد پارگی داغ در اتصالات بین بخش های ضخیم و نازک یا در نقاط داغ می کند. برای کاهش تنش های حرارتی، این نیاز به طراحی منطقی دریچه و بالا آمدن و نرخ های خنک کننده کنترل شده دارد.
3. تخلخل انقباض: با توجه به دامنه دمای انجماد گسترده، تغذیه مشکل است. رعایت اصل انجماد جهت دار ضروری است، با استفاده از سرما یا رایزرهای عایق برای هدایت انجماد فلز به صورت متوالی از دورترین نقاط ریخته گری به سمت بالابر، و اطمینان از باز بودن کانال های تغذیه.

II. سیلیکا Sol Shell-فرایند ساخت: کلید دستیابی به سطوح دقیق

فرآیند سل سیلیس در حال حاضر رایج‌ترین روش-ساخت قالب برای تولید-ریخته‌گری‌های فولاد ضد زنگ 304/316 با کیفیت بالا است. هسته آن در ساخت یک پوسته سرامیکی با استحکام، پایداری و دقت تکرار بالا نهفته است.

جریان فرآیند تفصیلی:

1. مونتاژ الگو:
· الگوهای موم، مشابه شکل قسمت نهایی، با استفاده از قالب های آلومینیومی تزریق می شوند.
· سپس این الگوها بر روی یک سیستم دروازه مرکزی موم (کاسه ریختن، اسپرو، رانر) جمع می شوند تا یک "خوشه" یا "درخت" برای تولید دسته ای تشکیل دهند.
2. گچ بری کت اولیه (صورت) (بسیار حساس):
· Solica Sol: به عنوان چسب استفاده می شود، این یک سوسپانسیون کلوئیدی از ذرات نانو{0}}SiO2 در آب یا حلال است که به دلیل غیر سمی بودن و سازگاری با محیط زیست شناخته می شود.
· مواد نسوز: پوشش اولیه معمولاً از آرد زیرکون بسیار ریز (ZrSiO4) یا آرد آلومینا (Al2O3) استفاده می کند. اینها نسوز بالا، انبساط حرارتی کم، و سطوح ریخته گری بسیار صاف را تکرار می کنند.
· عملکرد: خوشه در دوغاب آرد زیرکون{0}}سول سیلیس آماده شده غوطه ور می شود و پوشش کامل را تضمین می کند. پس از تخلیه دوغاب اضافی، بلافاصله گچ کاری انجام می شود. پوشش اولیه معمولاً با شن و ماسه زیرکون دانه دانه ریز یا ماسه سیلیس ذوب شده برای تقویت پوشش و دستیابی به بافت سطحی ریز پوشانده می شود.
3. خشک کردن و پخت:
· پخت سل سیلیس یک فرآیند خشک کردن فیزیکی است. در یک محیط کنترل شده (به عنوان مثال، دمای 2±23 درجه، رطوبت 40{7}}60%)، آب به آرامی و به طور یکنواخت از پوشش تبخیر می شود. با تبخیر آب، ذرات نانو-SiO2 نزدیک‌تر می‌شوند و شبکه‌های قوی سیلوکسان (Si{9}}O{10}}Si) را از طریق تراکم گروه‌های سیلانول (-SiOH) تشکیل می‌دهند و در نتیجه سنگدانه‌های نسوز را محکم می‌بندند. پوشش اولیه به زمان خشک شدن به اندازه کافی طولانی (اغلب چندین ساعت) نیاز دارد تا از پخت کامل و بدون ترک اطمینان حاصل شود.
4. پوشش پشتی-روکش:
· پس از خشک شدن کامل پوشش اولیه، فرآیند غوطه وری و استاکینگ تکرار می شود. روکش‌های پشتیبان همچنان از سل سیلیس به‌عنوان چسب استفاده می‌کنند، اما به نسوزهای مقرون‌به‌صرفه‌تر مانند مولایت یا آرد شاموت و ماسه روی می‌آورند. اندازه دانه شن و ماسه