H13 ձևափոխվող պողպատը տաք մշակման ձևափոխվող պողպատ է, որը հարմար է բարձր լարվածության և բարձր ջերմաստիճանի միջավայրերում ձևափոխման համար: Այն պարունակում է ածխածնի և վանադիումի բարձր մակարդակներ, ինչպես նաև համապատասխան քանակությամբ համաձուլվածքային տարրեր, ինչպիսիք են քրոմը և մոլիբդենը, որոնք ապահովում են գերազանց կարծրացում, մաշվածության դիմադրություն և ջերմային ճաքերի դիմադրություն:

Այս հատկությունները այն դարձնում են իդեալական նյութ պլաստմասե, ալյումինե համաձուլվածքի ձուլման, տաք դրոշմման և ճշգրիտ սառը դրոշմման կաղապարների արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, H13 խոշոր հատվածքի կաղապարային պողպատը հակված է տարանջատման և ներքին թերությունների, որոնք վտանգում են կաղապարի որակը և ծառայության ժամկետը:

Ներկայումս Չինաստանում ամենամեծ մետաղական պողպատի սպեցիֆիկացիան էΦ650 մմԱվելի մեծ սպեցիֆիկացիաները պահանջում են ներմուծում կամ կռում, ինչը մեծացնում է արտադրական ծախսերը և երկարացնում արտադրական ցիկլերը: Այս խնդիրը լուծելու համար, H13 դրոշմային պողպատի քիմիական կազմի ճշգրիտ վերահսկումը, զուգորդված օպտիմալացված հալման, կռման և ջերմային մշակման գործընթացների հետ, հաջողությամբ բարելավել է միկրոկառուցվածքային միատարրությունը և հատիկների մաքրումը, դրանով իսկ բարելավելով մեծածավալ H13 դրոշմային պողպատի ընդհանուր կատարողականը:

H13 դրոշմային պողպատի կազմի դիզայնը համապատասխանում է ստանդարտներինՀյուսիսային Ամերիկայի տվյալների կենտրոնների դաշինք (NADCA), որը ապահովում է համաձուլվածքային տարրերի ճշգրիտ վերահսկողություն: NADCA ստանդարտների և H13 ձևանմուշային պողպատի քիմիական կազմի համեմատությունը, որը նշված էԳԲ/Թ 1299—2014ներկայացված է աղյուսակ 1-ում։

H13 ձևանմուշային պողպատի քիմիական կազմի նախագիծը ներկայացված է աղյուսակ 2-ում: Ածխածնի (C) պարունակությունը սահմանվում է ստանդարտի վերին սահմանում՝ բարձր կարծրության և մաշվածության դիմադրության հասնելու համար. քրոմի (Cr) պարունակությունը համապատասխանում է ստանդարտին՝ կարծրացումը, կոռոզիայի դիմադրողականությունը և ջերմակայունությունը հավասարակշռելու համար. մանգանի (Mn) պարունակությունը համապատասխանում է ստանդարտին՝ կարծրացումը և ամրությունը բարձրացնելու և լավ կարծրությունը պահպանելու համար. մոլիբդենի (Mo) պարունակությունը ընտրվում է ստանդարտի ստորին սահմանում՝ ջերմային ամրությունն ու կարծրությունը չափավոր բարելավելու համար՝ առանց չափազանց մեծ ծախսերի աճի. վանադիումի (V) պարունակությունը նույնպես սահմանվում է ստանդարտի ստորին սահմանում՝ հատիկի կառուցվածքը կատարելագործելու, նյութի ամրությունն ու կարծրությունը բարձրացնելու և ծախսերը վերահսկելու համար. ծծմբի (S) և ֆոսֆորի (P) պարունակությունները մեծացվում են՝ նյութի փխրունությունն ու պլաստիկությունը նվազեցնելու համար. գազային տարրերի, ինչպիսիք են ազոտը (N), ջրածինը (H) և թթվածինը (O), նկատմամբ խիստ վերահսկողությունը նվազագույնի է հասցնում ծակոտկենությունը և ներառումները՝ ապահովելով նյութի մաքրությունը և կայուն աշխատանքը: Միայն H13 ձևանմուշային պողպատի քիմիական կազմի ճշգրիտ վերահսկողության միջոցով կարող է արտադրվել բարձր արդյունավետությամբ, կայուն գերմեծ չափի H13 ձևանմուշային պողպատ՝ պրեմիում շուկայի խիստ պահանջները բավարարելու համար:

2. Արտադրական գործընթացի օպտիմալացում

H13 ձևանմուշային պողպատի արտադրական գործընթացը ներառում է սկզբնական էլեկտրոխարամի վերահալում, որին հաջորդում է տաքացման և կռման գործընթացը, ապա սառեցման և կոպիտ մշակման գործընթացները:

2.1 Արդյունաբերական հալեցում

Նի Չժուովենի և այլոց կողմից առաջարկված պատրաստման մեթոդին հետևելով՝ պատրաստվել է H13 ձևանմուշային պողպատի նախատիպ՝ օգտագործելով արտադրական գործընթաց, որը ներառում էր խարամի լիցքի նախնական հալեցում, աղեղի առաջացում, հալեցում, կծկման փոխհատուցման մշակում, անջատման սառեցում և ձուլվածքից հանում: Ձևը ուներ 480 մմ տրամագիծ և 2 տոննա անվանական տարողություն: Խարամի համակարգը բաղկացած էր չորս բաղադրիչ խառնուրդից, որը պարունակում էր 65% կալցիումի ֆտորիդ, 15% ալյումին, 15% կալցիումի օքսիդ, 5% մագնեզիումի օքսիդ և ոչ ավելի, քան 0.8% սիլիցիում, հալված խարամի բարձրությունը մոտավորապես 155 մմ էր:

2.2 Ջերմային կռում

H13 ձևանմուշային պողպատի ձուլման հիմնական գործընթացը ներառում է պլաստիկ դեֆորմացիայի օգտագործումը՝ պողպատե ձուլակտորի ներսում կարբիդային դենդրիտները մասնատելու համար, վերացնելով դրանց շղթայական դասավորությունը տարանջատման գոտիներում, այդպիսով հասնելով կառուցվածքային հավասարակշռության և բարձրացնելով լայնական և երկայնական հարվածային դիմադրությունը: Նախնական կռման տաքացման փուլում պետք է ապահովվի ձուլածո սալիկի միատարր տաքացումը. հետևաբար, տաքացման տևողությունը և գոտու միջին ջերմաստիճանը պետք է խստորեն վերահսկվեն 1220–1240 °C սահմաններում: Կռման նյութի վրա առաջացած ցանկացած մակերեսային ճաք պետք է անհապաղ հեռացվի: Կիրառվում է չորս փուլային կոպիտ մշակման, որին հաջորդում է KD մշակման գործընթացը, որի դեպքում կռման հարաբերակցությունը գերազանցում է 6-ը՝ միջուկի դեֆորմացիան բարելավելու և նյութի խտությունը և միատարր միկրոկառուցվածքն ապահովելու համար: Կռման վերջնական ջերմաստիճանը պետք է խստորեն պահպանվի ոչ պակաս, քան 850 °C՝ մակերեսային ճաքերը կանխելու համար, մասնավորապես՝ եզրերին և անկյուններում: Կիրառվում է աստիճանական սառեցման մեթոդ՝ կռման ջերմաստիճանը սենյակային ջերմաստիճանի հասցնելու համար՝ սառեցման գործընթացի վրա խիստ հսկողությամբ՝ ներքին լարվածությունը և դեֆորմացիան նվազագույնի հասցնելու համար, այդպիսով երկարացնելով ձևանմուշի ծառայության ժամկետը:

2.3 Հալեցում և ջերմային մշակում

Հետագա ջերմային մշակման գործընթացներին նախապատրաստվելու և կռման ընթացքում լարվածության առաջացումը կանխելու համար նախ պետք է իրականացվի թրծման ընթացակարգ: Մինչև գնդաձև թրծումը կռման ջերմաստիճանը պետք է պահպանվի 500°C-ից բարձր: Թրծումից առաջ անհրաժեշտ է նորմալացնող և գերմանր հատիկավոր մշակում, որի դեպքում պահպանման ջերմաստիճանը պետք է վերահսկվի 1020–1040°C միջակայքում և սառեցման արագությունը համապատասխանաբար կարգավորվի: Այս գործընթացի նպատակն է կատարելագործել հատիկների կառուցվածքը՝ միաժամանակ արդյունավետորեն նվազեցնելով կռման նախշում տարանջատումը և ցանցային կարբիդները՝ ապահովելով միատարր միկրոկառուցվածք: Գնդաձև թրծման ընթացքում ջերմաստիճանը պետք է սահմանվի 850–870°C միջակայքում՝ կարբիդի կարգավորումը և միկրոկառուցվածքի կատարելագործումը հեշտացնելու համար: Վերջնական ջերմային մշակմանը նախապատրաստվելու համար կիրառվում է աստիճանական սառեցման և ջերմաստիճանի կարգավորմամբ թրծման մոտեցում:

Ջերմային մշակման գործընթացը ներառում է մարում և երկրորդային կոփում: Նախ, նյութը նախապես տաքացվում է 10 րոպե 790°C ± 15°C ջերմաստիճանում, այնուհետև տաքացվում է 10 րոպե 1010°C ± 5°C ջերմաստիճանում, որին հաջորդում է յուղով սառեցումը: Հետագայում, այն պահվում է 550°C ± 6°C ջերմաստիճանում 2 ժամ, նախքան երկու կոփման ցիկլ անցնելը: Ձուլված պողպատի նմուշների համար կարծրության չափումները կատարվել են միջուկի և մակերեսի հինգ կետերում՝ օգտագործելով Բրինելի և Ռոքվելի կարծրության չափիչները, որոնց միջին արժեքները գրանցվել են. արդյունքները ներկայացված են աղյուսակ 3-ում: Ինչպես երևում է աղյուսակ 3-ում, կոփումից հետո նմուշները ստացել են կարծրության արժեքներ, որոնք համապատասխանում են ինչպես ազգային ստանդարտին (≤ 229 HBW), այնպես էլ NADCA ստանդարտին (≤ 235 HBW), մակերեսի և միջուկի շրջանների միջև կարծրության նվազագույն տարբերությամբ:

2.4 Կոպիտ մեքենայական մշակում

Շիկացման մշակումից հետո ստուգեք արտադրանքը՝ համոզվելու համար, որ դրա միկրոկառուցվածքը մնում է անվնաս՝ առանց ճաքերի կամ այլ թերությունների: Հետագայում կատարեք խառատային մշակում՝ օգտագործելով մեծ կտրման խորություն և սնուցման արագություն՝ սովորաբար 3-5 մմ կտրման խորություն և 0.3-0.5 մմ սնուցման արագություն (r^-1), 100-150 մ/րոպե կտրման արագությամբ: Պահանջվում է մշակումից հետո մաքրում և ժանգի կանխարգելում:

3. Կազմակերպության միատարրություն

3.1 Բարձր մեծացման հյուսվածք

Մեկ նմուշ վերցվել է ձուլածո պողպատի կենտրոնում, իսկ մյուսը՝ դրա շառավղի կեսին։ Այս երեք նմուշները ներկայացնում են կռման բոլոր ուղղությունները։ Նմուշները կոռոզիայի են ենթարկվել 4% ազոտական ​​թթու-սպիրտ լուծույթով, որին հաջորդել են 500 թրծման միկրոկառուցվածքային վերլուծություններ և 50 շերտային տարանջատման փորձարկումներ, որտեղ փորձարկման մակերեսները զուգահեռ են պահվել առաջնային դեֆորմացիայի ուղղությանը։ Այս կողմնորոշումը ապահովում է, որ կոռոզիայից հետո հատիկների սահմանները գտնվում են ավելի ցածր՝ հատիկների կենտրոնների համեմատ, ստեղծելով ակոսներ, որոնք նպաստում են մանրակրկիտ միկրոկառուցվածքային վերլուծությանը։ Թրծման տարանջատման փորձարկումները ցույց են տվել բարձր միկրոկառուցվածքային միատարրություն, ինչը ցույց է տալիս, որ ձուլածո պողպատե կտորները ենթարկվել են արդյունավետ էլեկտրախարամի վերահալման, կռման և ջերմային մշակման։ Միկրոկառույցային վերլուծությունը ցույց է տվել, որ բոլոր երեք նմուշներն էլ ցուցադրել են սֆերոիդացված պեռլիտային կառուցվածքներ՝ առանց մատրիցի վրա էվտեկտիկ կարբիդների, նուրբ և միատարր բաշխված երկրորդային կարբիդային մասնիկներով։ Կռման մեծ չափերի պատճառով, կռմանից հետո սառեցման ընթացքում տարբեր սառեցման արագությունները հանգեցրել են տարբեր միկրոկառուցվածքային տատանումների. ավելի արագ սառեցված մակերեսները ձևավորել են ավելի քիչ և ավելի նուրբ կարբիդներ՝ ցուցաբերելով ավելի ցածր սֆերոիդացում՝ համեմատած միջուկի շրջանի հետ։

3.2 Ցածր մեծացման հյուսվածք

Ազգային ստանդարտների համաձայն, տաք մշակման համար նախատեսված մետաղաձուլվածքի մշակման համար պետք է կիրառվի սառը թթվային փորագրման մեթոդը, որին կհաջորդի ցածր մեծացման միկրոկառուցվածքի հետազոտությունը: Նմուշները մոտ 5 րոպե ընկղմվել են 30% ամոնիումի պերսուլֆատի ջրային փորագրման լուծույթի մեջ, այնուհետև մանրակրկիտ լվացվել են ջրով և անմիջապես մաքրվել բժշկական որակի սպիրտով՝ խոշորացույցով և տեսողական զննումից առաջ: Մետաղագործական թերություններ, ինչպիսիք են տեսանելի շերտավորումը, փուչիկները, սպիտակ բծերը կամ ճաքերը, ինչպես նաև չեն հայտնաբերվել կենտրոնական ծակոտկենություն կամ ձուլակտորների տարանջատում, ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում: Սա պայմանավորված է հալված պողպատի չափազանց արագ պնդացման արագությամբ կռման ընթացքում, ինչը հանգեցնում է նուրբ դենդրիտների առաջացմանը, որոնք ապահովում են միատարր միկրոկառուցվածք, մինչդեռ բյուրեղների աճի կողմնորոշման տատանումները նվազագույնի են հասցնում կենտրոնական ծակոտկենությունը և տարանջատումը: Հետևաբար, էլեկտրոխարամի վերահալեցման ենթարկված մետաղաձուլվածքի պողպատը ցուցաբերում է գերազանց միկրոկառուցվածքային միատարրություն և խտություն՝ համեմատած ավանդական ձուլածո ձուլակտորների հետ:

3.3 Հացահատիկի չափի վերլուծություն

H13 ձևվածքային պողպատի նմուշները ենթարկվել են աստիճանական մարման ջերմային մշակման 1010 °C ջերմաստիճանում: Հետագայում, տեսակավորումը կատարելու համար իրականացվել է հատիկների չափի կոռոզիայի փորձարկում: Տեսակավորման գործընթացում օգտագործվել են պատկերի վերլուծության մեթոդներ՝ օգտագործելով մասնագիտացված ծրագրային ապահովում՝ մետաղագրական և էլեկտրոնային մանրադիտակներից ստացված պատկերները մշակելու և մեկնաբանելու համար, հաշվարկելով հիմնական պարամետրեր, ինչպիսիք են հատիկների մակերեսը և պարագիծը՝ հատիկների չափը որոշելու համար:

Նկար 2-ը ցույց է տալիս մետաղագրական և էլեկտրոնային մանրադիտակներով ստացված պատկերները: Դիտարկումները ցույց են տալիս, որ կաղապարային պողպատի նմուշները հիմնականում ցուցաբերում են մանր հատիկներ, որոնց մեծ հատիկները քիչ քանակությամբ են առկա: Մանրահատիկ հատվածներում հատիկի չափը հասնում է 8-րդ աստիճանի, որը համապատասխանում է NADCA ստանդարտի հատիկի չափի 7-րդ աստիճանի նվազագույն պահանջին: Այս բարելավումը պայմանավորված է էլեկտրախարամի վերահալման գործընթացով, որին հաջորդում է բարձր կռման հարաբերակցությամբ կռումը և ջերմային մշակումը, ինչը զգալիորեն նվազեցրել է հատիկի չափը և մանրակրկիտ կատարելագործել կարբիդային կառուցվածքները:

4 Եզրակացություն

H13 կաղապարային պողպատի միկրոկառուցվածքային միատարրությունը բարձրացնելու համար կռելուց հետո օպտիմալացվել է դրա քիմիական կազմը, և կատարելագործվել է արտադրական գործընթացը: H13 կաղապարների կռման գործընթացը մանրակրկիտ մշակվել է՝ օգտագործելով էլեկտրոխարամային վերահալման վառարան՝ կաղապարային պողպատ ստանալու համար, որին հաջորդել է թրծումը և ջերմային մշակումը: Հետագա փորձարկումները ցույց են տվել, որ էլեկտրոխարամային վերահալված H13 կաղապարային պողպատը ցուցաբերում է գերազանց միկրոկառուցվածքային միատարրություն և խտություն՝ համեմատած ավանդական կաղապարային ձուլածո պողպատե ձուլակտորների հետ, ընդ որում՝ միկրոկառուցվածքում նկատվել են զգալի բարելավումներ ցածր մեծացման դեպքում: