Hoe u veelvoorkomende segregatieproblemen bij roestvrijstalen waaiergietstukken kunt voorkomen

Gietstukken van roestvrijstalen schoepenwaaiers spelen een cruciale rol in pompen, centrifugaalmachines en roerwerken en hebben een directe invloed op de efficiëntie en levensduur van de apparatuur. Tijdens het gietproces treedt vaak segregatie op als gevolg van ongelijkmatige koeling en stolling van het gesmolten metaal. Segregatie heeft niet alleen invloed op de mechanische eigenschappen van de waaier, maar verhoogt ook het risico op plaatselijke corrosie en vermoeidheidsstoringen, waardoor de betrouwbaarheid van de apparatuur aanzienlijk wordt verminderd. Het begrijpen van de typen, vormingsmechanismen en preventiemethoden van segregatie is essentieel voor het verbeteren van de kwaliteit van roestvrijstalen waaiers.

Soorten segregatie en oorzaken

Segregatie verwijst naar de ongelijke verdeling van legeringselementen of insluitsels in een gietstuk. Op basis van locatie en kenmerken kan segregatie als volgt worden geclassificeerd:

1. Middellijnsegregatie
   De centrale delen van de waaier koelen langzamer af, waardoor legeringselementen zich ophopen, wat resulteert in lokale variaties in hardheid en corrosieweerstand.

2. Perifere segregatie
   Randen stollen snel en vormen gebieden met een lager legeringsgehalte. Deze gebieden hebben een verminderde taaiheid en zijn gevoelig voor scheuren en cavitatie.

3. Macro-segregatie
   Aanzienlijke samenstellingsgradiënten tijdens het gieten, meestal veroorzaakt door een onjuiste gietsnelheid, een ongelijkmatige matrijstemperatuur of een slechte controle van het gesmolten metaal.

4. Micro-segregatie
   Ongelijkmatige verdeling van elementen op korrel- of subkorrelniveau, gewoonlijk tot uiting als koolstof-, chroom- of nikkelsegregatie langs korrelgrenzen, wat de corrosieweerstand en vermoeiingssterkte in gevaar kan brengen.

Segregatie is voornamelijk het gevolg van ongelijkmatige koeling, schommelingen in de samenstelling, onjuiste giettemperatuur, complexe waaiergeometrie en onvoldoende vloeibaarheid van gesmolten metaal. Complexe bladvormen verergeren lokale verschillen in stollingstijd, waardoor de kans op segregatie groter wordt.

Procesbeheersingsmaatregelen om segregatie te voorkomen

Juiste selectie van roestvrijstalen kwaliteiten

Het materiaal voor roestvrijstalen waaiers moet worden gekozen op basis van de bedrijfsomstandigheden. Hooggelegeerde austenitische roestvaste staalsoorten stollen langzaam bij hoge temperaturen, waardoor ze gevoelig zijn voor segregatie. Het aanpassen van de legeringssamenstelling en sporenelementen kan helpen het stollingsgedrag onder controle te houden en het risico op segregatie te verminderen.

Geoptimaliseerd gietsysteem

Een goed ontworpen poort- en stijgsysteem zorgt voor een uniforme matrijsvulling, waardoor stagnatiezones en ongelijkmatige koeling worden verminderd. Strenge controle van de giettemperatuur voorkomt segregatie van de middellijn, veroorzaakt door oververhitting of verkeerd lopen als gevolg van lage temperaturen.

Rationeel matrijsontwerp

Complexe waaiergietstukken profiteren van gesegmenteerde of sectionele mallen om de diktevariatie te minimaliseren, wat een ongelijkmatige stolling kan veroorzaken. Isolatiehulzen of geoptimaliseerde stromingskanalen zorgen voor een uniforme koeling van bladen en naven, waardoor macro-segregatie wordt verminderd.

Verordening warmtebehandeling

Warmtebehandeling na het gieten verbetert de micro-segregatie. Oplossingsbehandeling herverdeelt de legeringselementen gelijkmatig, waardoor de corrosieweerstand en taaiheid worden verbeterd. Daaropvolgende veroudering of uitgloeien kan de restspanning verlichten en de microstructuur homogeniseren.

Controle van de metaalstroom en stollingssnelheid

Het handhaven van de juiste smelt- en houdtemperaturen zorgt voor een goede vloeibaarheid van het gesmolten metaal, terwijl buitensporig snelle afkoeling wordt vermeden die de segregatie kan verergeren. Lokale verwarming of interne koeling in kritieke gebieden kan helpen de stollingssnelheid in evenwicht te brengen.

Toepassing van precisiegiettechnieken

Investeringsgieten verbetert de interne uniformiteit van waaiers aanzienlijk. Nauwkeurige temperatuurregeling en geoptimaliseerde gietpaden verminderen de segregatie in de middellijn en de periferie, waardoor consistente prestaties over het hele gietstuk worden gegarandeerd.

Inspectie en kwaliteitscontrole

Segregatie is moeilijk visueel te detecteren en vereist metallografische analyse, spectroscopie, röntgendiffractie en ultrasoon testen. Het opzetten van een strikt procescontrole- en inspectiesysteem maakt vroegtijdige detectie van potentiële segregatiezones mogelijk, waardoor tijdige procesaanpassingen mogelijk zijn en een stabiele gietkwaliteit wordt gegarandeerd.