Quali sono le precauzioni per il processo di raffreddamento e solidificazione dei getti di giranti vorticosi

Come componenti core di macchinari rotanti ad alta velocità, Casting di giranti Avere strutture geometriche complesse, elevate difficoltà di fusione e requisiti estremamente elevati per la densità organizzativa e le proprietà meccaniche. Nell'intero processo di casting, le fasi di raffreddamento e solidificazione svolgono un ruolo decisivo. Il controllo ragionevole della velocità di raffreddamento e del percorso di solidificazione può effettivamente evitare difetti di fusione comuni come restringimento, cracking a caldo e organizzazione grossolana.

L'influenza del processo di raffreddamento e solidificazione sulla qualità della fusione
Le fasi di raffreddamento e solidificazione determinano direttamente il processo di formazione dell'organizzazione metallica. Una velocità di raffreddamento improprio può portare a grani grossolani, dendriti troppo lunghi e organizzazione irregolare. Il percorso di solidificazione disordinato o il canale di restringimento ostruito sono soggetti a difetti di restringimento e restringimento. Per i getti di girante a turbinio con struttura complessa e spessore della parete irregolare, è particolarmente necessario controllare l'equilibrio complessivo di raffreddamento e il gradiente di temperatura locale.

Controllare la solidificazione sequenziale per garantire un restringimento efficace
La parte del mozzo della girante del vortice è di solito l'area più spessa della fusione, con grande capacità di calore, raffreddamento lento e facili da formare nodi caldi. Se non viene eseguito un efficace restringimento, in questa parte si verificherà un restringimento centrale. Un sistema di riser ben progettato è la base per raggiungere la solidificazione sequenziale. Si consigliano le seguenti misure:
Disporre un montante isolante alla giunzione del mozzo e della radice della lama per mantenere il canale di alimentazione di restringimento non ostruito;
Ottimizza attraverso il software di analisi della simulazione del nodo caldo al riser per garantire che il metallo fuso si solidifichi sempre dall'estremità più lontana al riser;
Aggiungi un montante di drenaggio per guidare il metallo fuso ad alta temperatura nell'area che deve essere alimentato per primo per ridurre la scioltezza interna.

Usa i refrigeratori per regolare la velocità di raffreddamento locale
La distribuzione della velocità di solidificazione dei getti di girante di vortice è estremamente irregolare a causa di pale sottili e mozzi spessi. Al fine di controllare l'equilibrio di raffreddamento, la tecnologia refrigerata può essere utilizzata per regolare il gradiente di temperatura locale:
Posizionare i refrigeratori di rame o ghisa attorno al mozzo e sotto il nodo caldo per aumentare la velocità di raffreddamento e abbreviare il tempo di solidificazione;
Evitare l'uso dei refrigeratori nell'area della lama a parete sottile per prevenire le crepe termiche causate da un eccessivo raffreddamento;
Controllare la direzione del flusso di calore attraverso lo spessore, le dimensioni e il layout del refrigeratore per ottenere la solidificazione isotermica regionale.

Controllare la curva di raffreddamento complessiva per evitare la concentrazione di stress termico
La velocità di raffreddamento irregolare non solo influisce sulla formazione della microstruttura, ma può anche causare concentrazione di stress termico a causa dell'eccessivo gradiente di temperatura, causando fessure. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla curva di raffreddamento complessiva durante il casting:
Progettare ragionevolmente il materiale e lo spessore dello stampo per garantire una dissipazione di calore uniforme nella cavità;
Nella fusione di precisione, il guscio di ceramica può essere preriscaldato localmente o uno strato di isolamento può essere impostato per controllare la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno del guscio;
Per i grandi getti, si consiglia di utilizzare il raffreddamento di raffreddamento segmentato o il forno a temperatura controllata per prevenire lo shock termico e la deformazione strutturale.

Affina l'analisi del nodo termico per evitare potenziali aree di difetto
La distribuzione dei nodi termici e i potenziali rischi di restringimento possono essere identificati in modo intuitivo attraverso la simulazione del processo di solidificazione. Si consiglia di utilizzare strumenti di simulazione numerica per l'analisi preliminare:
Utilizzare software di simulazione come Procast e Magmasoft per tracciare un diagramma equivalente del campo di temperatura e della velocità di solidificazione;
Cancella la posizione della "ultima zona di solidificazione" e concentrati sull'analisi se esiste un percorso di compensazione del restringimento completo;
Ottimizza la dimensione del riser, il layout del refrigeratore e la struttura del sistema di versamento in base ai risultati della simulazione per migliorare la qualità complessiva di solidificazione.

Controllo della struttura cristallina e ottimizzazione delle proprietà meccaniche
Il processo di raffreddamento influisce direttamente sulla struttura del grano e le proprietà meccaniche del metallo. I materiali comuni per le giranti di vortice, come l'acciaio inossidabile e l'acciaio duplex, sono sensibili alla velocità di raffreddamento. Le seguenti misure di controllo organizzativo dovrebbero essere adottate:
Utilizzare la tecnologia di solidificazione direzionale per guidare i cristalli colonnari per crescere lungo la direzione dello stress principale e migliorare la resistenza alla fatica;
Controllare la velocità di raffreddamento all'interno di un intervallo ragionevole per prevenire l'accoppiamento della fase precipitata durante la trasformazione dell'austenite in ferrite;
Per materiali ad alte prestazioni, introdurre adeguatamente raffinerie o oligoelementi per promuovere il raffinamento del grano.