خارج کردن ماهیچه سرامیکی به وسیله انحلال در سود (قسمت اول)

ماهیچه های سرامیکی مدت هاست برای به دست آوردن حفره های داخلی قطعات ریخته گری با اشکال پیچیده استفاده می شود. در صنعت ریخته گری دقیق، ماهیچه های سرامیکی نقش مهمی در بهبود عمکرد پره های توربین گازی ایفا می کنند.

برای ایجاد کانال های خنک کاری و شکل های پیچیده آن، ماهیچه سرامیکی درون پوسته ریخته گری دقیق قرار می گیرد. پس از شکستن پوسته سرامیکی، نوبت به خارج کردن ماهیچه سرامیکی می رسد. فرآیندی که برای خارج کردن ماهیچه استفاده می شود، غالبا انحلال پذیری یا لیچ شدن در محلول سود سوز آور(caustic leaching) می باشد. برای حل شدن ماهیچه محصور درون قطعه ریختگی، تحت شرایطی خاص این قطعه و ماهیچه درون حمام سود قرار می گیرد. با وجود استفاده زیاد از این فرآیند طی سال های اخیر، مبانی فیزیکی و شیمیایی آن خیلی کم مورد بحث قرار گرفته است. در ادامه مختصری راجع به این فرآیند مطالبی بیان می شود. این مطالب چکیده ای از یک مقاله مفصل در این باره می باشد.

شرح فرآیند

در این فرآیند ابتدا قطعات درون یک سبد قرار می دهند. سپس سبد را درون محفظه اتوکلاو قرار می گذارند. اتمسفر قلیایی اتوکلاو باید به صورت 20 درصد سدیم هیدروکسید (NaOH) یا 40 درصد پتاسیم هیدروکسید (KOH) باشد. پیوند های ماهیچه سرامیکی با ترکیب 70 تا 100 درصد سیلیکا (فیوزد سیلیکا) و زیرکن بین 0 تا 30 درصد در این محلول قابل شکسته هستند. این محلول تا دمای حدود 160 درجه سیلیسیوس (320F) حرارت دیده و فشار آن تا فشار 6 تا 7 بار (90psi) بالا می رود تا از تبخیر در این دما جلوگیری شود. این فرآیند بازه های منظمی تکرار می شود تا محلول تبخیر شود. با این کار "جریان" محلول ایجاد می شود. این جریان محلول قلیایی کمک می کند تا به خوبی حذف فیزیکی ماهیچه بدون عملیات شکست ماهیچه از درون قطعه ریخته گری شده خارج شود.

نکات کلیدی این فرآیند

برای درک اتفاقات حین لیچ شدن، این فرآیند به سه بخش اصلی تقسیم می شود:

1- محلول سوزآور: سوزآورها محلول های قلیایی قوی هستند که توسط نفوذ عمیق، باعث التهاب و از بین رفتن بافت های نرم بدن می شوند. سوزآورها معمولا از هیدروکسید فلزات سبک تشکیل می شوند.

2- ماهیچه سرامیکی: بیشترین ماده ای که در ساخت ماهیچه پره های توربین استفاده می شود، فیوزد سیلیکا می باشد. علت این این انتخاب به خاطر امکان حذف شیمیایی عالی، نسوز بودن در دماهای بالا، فراوانی و اقتصادی بودن می باشد. تنوع استفاده از متریال های گوناگون و سوپر آلیاژهای شکل یافته با انجماد جهت دار یا تکنیک های کریستال یگانه، توسط ظرفیت ماهیچه های سیلیسی در تماس با دیواره ذوب در دماهای بالا (1700 درجه سلسیوس) محدود می شود. ماهیچه های پیش ساخته آلومینایی (Al2O3) برای کاربردهای ریخته گری دقیق باعث خروج بهتر هوا و نسوزندگی عالی می شود. با این حال، حذف شیمیایی آلومینا با توجه به نرخ حل شدن طولانی تر نسبت به سیلیکا، اغلب از نظر اقتصادی به صرفه نیست.

3- همجوشی در لایه مرزی: وقتی مایعات در لوله های باز گرم می شوند، مایع از سطح آن تبخیر می شود. شرایط تبخیر آزاد مایعات را جوشیدن می گویند. درجه حرارت که فشار بخار یک مایع برابر با فشار خارجی است، نقطه جوش در این فشار نامیده می شود. جوشیدن در حالتی که مایع درون جسم صلب و بسته گرم شود، اتفاق نمی افتد. در عوض، فشار بخار و از این رو تراکم بخار، با افزایش دما بالا می رود. فاکتورهای کنترل نرخ واکنش عبارتند از:

* غلظت واکنش دهنده ها در محلول.

* سطح مقطع هر کدام از واکنش دهنده های جامد

* درجه حرارت

+ نوشته شده در جمعه ۱۷ اردیبهشت ۱۴۰۰ ساعت 6:50 توسط میرسیدی  |