Yüksek Kaliteli Metalin İsimsiz Kahramanı: Silikon Nitrür Gaz Giderme Rotoru

Metal Dökümde Saflık Sveyaunu

Hafif bir araba parçası, kusursuz bir havacılık bileşeni ve hatta kritik bir tıbbi ekipman parçası gibi mükemmel bir nesne yarattığınızı hayal edin. Eğer hatalı bir malzemeyle başlarsanız nihai ürün başarısız olmaya mahkumdur. Bu, buradaki zorluk metal döküm özellikle aşağıdaki gibi malzemelerle alüminyum .

Mukavemet-ağırlık oranıyla bilinen mucize metal alüminyum, büyük bir metalurjik sorun teşkil ediyor: absorbe etmeyi seviyor hidrojen eriyik olduğunda. Bu, havadaki nemden, ıslak aletlerden ve hatta yüzey oksitlerinden kolaylıkla gerçekleşir. Hidrojen, sıvı alüminyumda oldukça çözünür, ancak metal soğuyup katılaştıkça, hidrojen şiddetli bir şekilde dışarı atılır ve adı verilen küçük cepler veya boşluklar oluşur. gözeneklilik .

Gözeneklilik Neden Düşmveır?

Gözeneklilik metal kalitesinin baş düşmanıdır. Bu mikroskobik gaz kabarcıkları metalin performansını ciddi şekilde tehlikeye atar:

• Zayıflamış Yapı: Gözeneklilik genel olarak azaltır çekme mukavemeti ve yorgunluk ömrü dökümün son parçasını çatlaklara ve arızalara karşı duyarlı hale getirir.
• Sızıntı: Basıncı tutmak için tasarlanan parçalarda (motor blokları veya pompalar gibi) gözeneklilik, sıvı sızıntıları için yollar oluşturur.
• Kötü Yüzey Kaplaması: Yüzey işlendiğinde bu boşluklar küçük delikler halinde ortaya çıkar ve ürünün estetiğini ve bütünlüğünü bozar.

Yüksek bütünlüğe sahip, hatasız dökümler oluşturmak için bu çözünmüş hidrojenin uzaklaştırılması gerekir; bu işlem şu şekilde bilinir: gaz giderme .

Döner Gaz Giderme Çözümü

Erimiş metalin endüstriyel ölçekte saflaştırılması için en etkili ve yaygın olarak benimsenen yöntem, döner gaz giderme . Bu ustaca süreç, basit gaz değişimi ve yüzdürme prensibine göre çalışır.

Döner gaz giderme sisteminin ana bileşenleri bir şaft ve özel olarak tasarlanmış bir rotor erimiş metalin içine indirilir. Tipik olarak inert bir gaz argon or nitrojen , şafttan aşağı doğru pompalanır ve rotor aracılığıyla serbest bırakılır.

Rotorun görevi iki yönlüdür:

1. Gazı kesin: Rotorun dönüşü, büyük inert gaz akışlarını şiddetli bir şekilde muazzam sayıda gaza böler. küçük, ince dağılmış kabarcıklar .
2. Erimeyi Karıştırın: Döndürme hareketi, kabarcıkları tüm erimiş banyo boyunca eşit şekilde dolaştırır.

Bu küçük inert gaz kabarcıkları sıvı alüminyum boyunca yükseldikçe, çözünmüş hidrojen atomları kısmi basınç farkının etkisiyle erimiş metalden kabarcıkların içine doğru yayılır. Artık hidrojeni ve ayrıca yüzeylerine yapışan metalik olmayan yabancı maddeleri (inklüzyonlar veya cüruf olarak bilinir) taşıyan kabarcıklar, eriyiğin tepesine doğru yüzerek süzülürler. Kabarcıklar ne kadar küçük ve çok sayıda olursa, hidrojen emilimi için toplam yüzey alanı o kadar büyük olur ve bu da daha hızlı ve daha verimli bir saflaştırma işlemine yol açar.

Silikon Nitrür Gaz Giderme Rotorunun Gücü

Burası hikayemizin yıldızı olan Silikon Nitrür Gaz Alma Rotoru , devreye giriyor. Erimiş alüminyumda bir rotorun çalıştırılması - ki bu $750^{\circ }\text{Ç}$ ( $1380^{\circ }\text{F}$ ) veya daha yüksek - dökümhanedeki en zorlu işlerden biridir. Rotor aşırı koşullara maruz kalır:

• Termal Şok: Eriyiğin içine ve dışına taşındığında sıcaklıktaki hızlı değişiklikler.
• Kimyasal Saldırı: Reaktif erimiş metallere ve akışlara maruz kalma.
• Mekanik Erozyon: Erimiş metal ve metalik olmayan kalıntıların akışından kaynaklanan sürekli aşınma.

Grafit gibi malzemelerden yapılan ilk rotorlar sıklıkla hızlı aşınmaya maruz kalıyor, etkinliklerini hızla kaybediyor ve eriyiği karbon parçacıklarıyla kirletiyordu.

Silikon Nitrür: Bir Malzeme Harikası

Silikon Nitrür ( ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ ) yüksek performanslıdır gelişmiş seramik Bu, gazdan arındırma sürecinde devrim yarattı. Malzeme özellikleri onu bu zorlu ortam için mükemmel bir seçim haline getiriyor:

• Olağanüstü Sertlik: Silisyum nitrür inanılmaz derecede serttir ve ona olağanüstü bir direnç kazandırır. erozyon ve aşınma . Bu, rotorun hassas geometrik şeklini daha uzun süre koruyacağı ve hizmet ömrü boyunca sürekli olarak küçük, yüksek verimli kabarcıklar sağlayacağı anlamına gelir.
• Üstün Termal Şok Direnci: Döküm prosesindeki büyük sıcaklık dalgalanmalarını çatlama veya bozulma olmadan karşılayabilir, bu da daha uzun servis ömrü ve daha az aksama süresi sağlar.
• Kimyasal İnertlik: Grafitin aksine silikon nitrür kimyasal olarak inerttir ve erimiş alüminyumla reaksiyona girmez, kirlenmeyi önler ve eriyiğin saflığını korur.

Bir kullanarak Silikon Nitrür Gaz Alma Rotoru Dökümhaneler, daha düşük hidrojen içeriği, azaltılmış kalıntılar ve sonuçta daha güvenilir ve uygun maliyetli bir üretim süreci ile çok daha yüksek kalitede alüminyum döküm elde edebilir. Yüksek performanslı metal dökümünü mümkün kılan kritik bir bileşendir (ileri düzey mühendisliğin küçük, dönen bir parçası).