Paslanmaz çelik pervane dökümlerinde sık karşılaşılan ayrışma sorunları nasıl önlenir?

Paslanmaz çelik kanatlı çark dökümleri pompalarda, santrifüj makinelerinde ve karıştırıcılarda kritik bir rol oynar ve ekipman verimliliğini ve hizmet ömrünü doğrudan etkiler. Döküm işlemi sırasında, erimiş metalin dengesiz soğuması ve katılaşması nedeniyle sıklıkla segregasyon meydana gelir. Ayrışma yalnızca pervanenin mekanik özelliklerini etkilemez, aynı zamanda lokal korozyon ve yorulma arızası riskini de artırarak ekipmanın güvenilirliğini önemli ölçüde azaltır. Segregasyonun türlerini, oluşum mekanizmalarını ve önleme yöntemlerini anlamak, paslanmaz çelik çarkların kalitesini artırmak için çok önemlidir.

Ayrışma Türleri ve Nedenleri

Segregasyon, alaşım elementlerinin veya kalıntıların döküm içindeki eşit olmayan dağılımını ifade eder. Yerine ve özelliklerine göre ayrışma şu şekilde sınıflandırılabilir:

1. Merkez Hattı Ayrımı
   Pervanenin merkezi bölgeleri daha yavaş soğuyarak alaşım elementlerinin birikmesine neden olur ve bu da sertlik ve korozyon direncinde yerel değişikliklere neden olur.

2. Çevresel Ayrışma
   Kenarlar hızla katılaşarak daha düşük alaşım içeriğine sahip alanlar oluşturur. Bu bölgelerin dayanıklılığı azalmıştır ve çatlaklara ve kavitasyona eğilimlidir.

3. Makro Ayrıştırma
   Genellikle uygun olmayan dökme hızı, eşit olmayan kalıp sıcaklığı veya zayıf erimiş metal kontrolünden kaynaklanan, döküm boyunca önemli bileşim değişimleri.

4. Mikro Ayrışma
   Tanecik veya alt tanecik seviyesinde elementlerin eşit olmayan dağılımı; genellikle tanecik sınırları boyunca karbon, krom veya nikel ayrılması olarak kendini gösterir, bu da korozyon direncini ve yorulma mukavemetini tehlikeye atabilir.

Ayrışma öncelikle düzensiz soğutma, bileşim dalgalanmaları, uygun olmayan dökme sıcaklığı, karmaşık pervane geometrisi ve yetersiz erimiş metal akışkanlığından kaynaklanır. Karmaşık bıçak şekilleri, katılaşma süresindeki yerel farklılıkları şiddetlendirerek ayrışma olasılığını artırır.

Ayrışmayı Önlemeye Yönelik Proses Kontrol Önlemleri

Paslanmaz Çelik Kalitelerinin Doğru Seçimi

Paslanmaz çelik çarkların malzemesi çalışma koşullarına göre seçilmelidir. Yüksek alaşımlı östenitik paslanmaz çelikler yüksek sıcaklıklarda yavaş yavaş katılaşır ve bu da onları ayrışmaya yatkın hale getirir. Alaşım bileşiminin ve eser elementlerin ayarlanması, katılaşma davranışının kontrol edilmesine ve ayrışma riskinin azaltılmasına yardımcı olabilir.

Optimize Edilmiş Dökme Sistemi

İyi tasarlanmış bir geçit ve yükseltici sistemi, kalıbın eşit şekilde doldurulmasını sağlar, durgun bölgeleri ve eşit olmayan soğutmayı azaltır. Dökme sıcaklığının sıkı kontrolü, aşırı ısınma veya düşük sıcaklıklardan kaynaklanan hatalı çalışma nedeniyle merkez hattında ayrışmayı önler.

Akılcı Kalıp Tasarımı

Karmaşık pervane dökümleri, eşit olmayan katılaşmaya neden olabilecek kalınlık değişimini en aza indirmek için bölümlü veya kesitli kalıplardan yararlanır. Yalıtım manşonları veya optimize edilmiş akış kanalları, kanatların ve göbeklerin eşit şekilde soğutulmasını sağlayarak makro ayrışmayı azaltır.

Isıl İşlem Yönetmeliği

Döküm sonrası ısıl işlem mikro ayrışmayı iyileştirir. Solüsyon işlemi, alaşım elementlerini eşit şekilde yeniden dağıtarak korozyon direncini ve tokluğu artırır. Daha sonraki yaşlandırma veya tavlama, artık gerilimi azaltabilir ve mikro yapıyı homojenleştirebilir.

Metal Akışı ve Katılaşma Hızının Kontrolü

Uygun erime ve tutma sıcaklıklarının korunması, iyi bir erimiş metal akışkanlığı sağlarken, ayrışmayı artırabilecek aşırı hızlı soğutmayı da önler. Kritik alanlarda lokal ısıtma veya dahili soğutma, katılaşma oranlarının dengelenmesine yardımcı olabilir.

Hassas Döküm Tekniklerinin Uygulanması

Hassas döküm, pervanelerin iç tekdüzeliğini önemli ölçüde artırır. Hassas sıcaklık kontrolü ve optimize edilmiş dökme yolları, merkez hattı ve çevresel ayrışmayı azaltarak döküm boyunca tutarlı performans sağlar.

Muayene ve Kalite Kontrol

Ayrışmanın görsel olarak tespit edilmesi zordur ve metalografik analiz, spektroskopi, X-ışını kırınımı ve ultrasonik test gerektirir. Sıkı bir süreç kontrol ve denetim sisteminin kurulması, potansiyel ayrışma bölgelerinin erken tespitine olanak tanıyarak, zamanında süreç ayarlamalarına olanak tanır ve istikrarlı döküm kalitesi sağlar.