Невоспетый герой высококачественного металла: ротор для дегазации нитрида кремния

Проблема чистоты при литье металлов

Представьте себе, что вы создаете идеальный объект — легкую автомобильную деталь, безупречный компонент аэрокосмической отрасли или даже критически важную часть медицинского оборудования. Если вы начнете с дефектного материала, конечный продукт обречен на провал. Это вызов в литье металла , особенно с такими материалами, как алюминий .

Алюминий, чудо-металл, известный своим соотношением прочности к весу, представляет собой серьезную металлургическую проблему: он любит поглощать водород когда расплавленный. Это происходит легко — из-за влаги в воздухе, мокрых инструментов или даже поверхностных оксидов. Водород хорошо растворяется в жидком алюминии, но по мере того, как металл охлаждается и затвердевает, водород резко выбрасывается, образуя крошечные карманы или пустоты, называемые пористость .

Почему пористость — враг

Пористость — заклятый враг качества металла. Эти микроскопические пузырьки газа серьезно ухудшают эксплуатационные характеристики металла:

• Ослабленная структура: Пористость снижает общую предел прочности и усталость жизни отливки, что делает готовую деталь подверженной трещинам и разрушению.
• Утечка: Для деталей, предназначенных для выдерживания давления (например, блоков цилиндров или насосов), пористость создает пути для утечек жидкости.
• Плохое качество поверхности: При механической обработке поверхности эти пустоты проявляются в виде крошечных отверстий, разрушая эстетику и целостность изделия.

Чтобы создать высокоцелостные и бездефектные отливки, растворенный водород необходимо удалить. Этот процесс известен как дегазация .

Решение для ротационной дегазации

Наиболее эффективным и широко распространенным методом очистки расплавленного металла в промышленных масштабах является ротационная дегазация . Этот гениальный процесс основан на простом принципе газообмена и флотации.

Основными компонентами ротационной системы дегазации являются вал и специально сконструированный ротор , который опускают в расплавленный металл. Инертный газ, обычно аргон или азот , перекачивается по валу и выпускается через ротор.

Ротор выполняет двойную работу:

1. Сдвиг газа: Вращение ротора яростно разбивает большие потоки инертного газа на огромное количество частиц. крошечные, мелкодисперсные пузырьки .
2. Смешайте расплав: Вращающееся действие равномерно распределяет пузырьки по всей ванне расплава.

Когда эти крошечные пузырьки инертного газа поднимаются сквозь жидкий алюминий, растворенные атомы водорода диффундируют из расплавленного металла в пузырьки под действием разницы парциального давления. Пузырьки, несущие теперь водород, а также неметаллические примеси (известные как включения или окалина), прилипшие к их поверхности, всплывают наверх расплава, где их снимают. Чем меньше и многочисленнее пузырьки, тем больше общая площадь поверхности для поглощения водорода, что приводит к более быстрому и эффективному процессу очистки.

Мощность дегазационного ротора из нитрида кремния

Здесь звезда нашей истории, Ротор дегазации нитрида кремния , вступает в действие. Эксплуатация ротора в расплавленном алюминии, который может $750^{\circ }\text{С}$ ( $1380^{\circ }\text{Ф}$ ) или выше — одна из самых ответственных работ на литейном заводе. Ротор подвергается экстремальным условиям:

• Термический шок: Быстрые изменения температуры при перемещении в расплав и из него.
• Химическая атака: Воздействие химически активных расплавленных металлов и флюсов.
• Механическая эрозия: Постоянное истирание от потока расплавленного металла и неметаллических включений.

Ранние роторы, изготовленные из таких материалов, как графит, часто быстро изнашивались, быстро теряли свою эффективность и загрязняли расплав частицами углерода.

Нитрид кремния: материальное чудо

Нитрид кремния ( ${\text{Си}}_3{\text{Н}}_4$ ) является высокопроизводительным усовершенствованная керамика это произвело революцию в процессе дегазации. Свойства материала делают его идеальным для суровых условий:

• Исключительная твердость: Нитрид кремния невероятно тверд, что придает ему исключительную устойчивость к эрозия и истирание . Это означает, что ротор дольше сохраняет свою точную геометрическую форму, обеспечивая стабильно маленькие и высокоэффективные пузырьки на протяжении всего срока службы.
• Превосходная устойчивость к тепловому удару: Он может выдерживать резкие перепады температур в процессе литья, не трескаясь и не разрушаясь, что приводит к увеличению срока службы и сокращению времени простоя.
• Химическая инертность: В отличие от графита, нитрид кремния химически инертен и не вступает в реакцию с расплавленным алюминием, предотвращая загрязнение и сохраняя чистоту расплава.

С помощью Ротор дегазации нитрида кремния литейные заводы могут добиться гораздо более высокого качества алюминиевого литья с меньшим содержанием водорода, меньшим количеством включений и, в конечном итоге, более надежным и экономически эффективным производственным процессом. Это важнейший компонент — крошечный вращающийся элемент передовой технологии — который делает возможным высокопроизводительное литье металлов.