Kuinka lämmönkäsittelylastin kaasutteleva vaikutus tyhjössä vaikuttaa työkappaleen laatuun?

Huippuluokan valmistuksessa tyhjiölämpökäsittelytekniikkaa käytetään laajasti ilmailu-, lääketieteellisissä laitteissa ja tarkkuusvälineissä, koska sen ominaisuudet eivät hapettumisia, alhainen muodonmuutos ja tarkka lämpötilanhallinta. Kuitenkin usein huomiotta jätetty linkki tässä prosessissa - lämmönkäsittelylaatikko - Voi tulla "näkymätön tappaja" työkappaleen laadusta.
1. Kaasunvaikutuksen mekanismi ja lähde
Tyhjiöympäristössä kaasumolekyylit (kuten h₂o, o₂, co₂ jne.) Adsorboituneet lämpökäsittelylaatikkojen ja työkappaleen pinnalle sekä materiaaliin liuennetut kaasut (kuten h₂, n₂) vapautuvat nopeasti korkean lämpötilan ja matalan paineen olosuhteiden vuoksi. Tätä prosessia kutsutaan "kaasutiksi". Erityisesti, kun lokeron materiaalin (kuten grafiitti, ruostumattomasta teräksestä valmistettu tai keraaminen) tiheys on riittämätön tai esikäsittely ei ole riittämätön, haihtuvat aineet (kuten rikki- ja fosforiyhdisteet) huokosissa pahentavat edelleen kaasunvaikutusta. Esimerkiksi, kun grafiittialusta on yli 600 ° C, rikin vapautumisnopeus voi saavuttaa 10⁻⁴ PA · m³/s, saastuttaen merkittävästi tyhjiöympäristön.
2. Kaasunvaikutuksen negatiivinen vaikutus työkappaleen laatuun
Pinnan saastuminen ja hapettuminen
Kaasujen vapauttamat kaasumolekyylit reagoivat työkappaleen pinnan kanssa. Esimerkiksi, kun happi -osittainen paine ylittää 10⁻⁵ PA, titaaniseoksen pinnalle muodostuu hauras oksidikerros (TiO₂), mikä johtaa yli 30%: n väsymisajan vähentymiseen; Vesihöyry voi aiheuttaa korkean hiiliteräksen "vetyhallinnon", aiheuttaen mikrohalkeamia.
Epätasainen lämmönsiirto
Kaasujäämät vähentävät tyhjiöympäristön yhtenäisyyttä, mikä johtaa lämmön säteilytehokkuuden vähentymiseen lokeron ja työkappaleen välillä. Kokeelliset tiedot osoittavat, että kun tyhjiöaste laskee 10 ⁻ PA: sta 10⁻¹ PA: een, alumiiniseostyökappaleen lämmitysnopeuspoikkeama voi saavuttaa 15%, aiheuttaen paikallista ylikuumenemista tai aliarviointia.
Materiaalin ominaisuuksien heikkeneminen
Kaasunpoistoprosessin aikana joidenkin seosten (kuten magnesium ja sinkki) keskeiset elementit voivat kadota kaasuttamisen vuoksi. Esimerkiksi ilmailun alumiiniseos 7075: n magnesiumin menetysasteen 0,1%: n nousu 0,1%: n vetolujuus vähenee noin 50 MPa.
3. Optimointistrategia: Yhteistyöhöntiergiat materiaaleista prosesseihin
Kuormamateriaalipäivitys
Alhaisen kaasunopeuden materiaalien, kuten kemiallisen höyryn laskeutumisen (CVD) piikarbidilla päällystetty grafiitti, valitseminen voi vähentää rikin vapautumista 10⁻⁷ PA · m³/s. Keraamisten pohjaisten komposiittien (kuten al₂o₃-sic) on sekä alhainen kaasasuuntainen että korkea lämmönjohtavuus.
Esikäsittelyprosessin innovaatio
Laatikon (800 ℃, 10 tuntia tyhjiöhehkutus) voi poistaa yli 90% adsorboitua kaasua. NASA: n tutkimus osoittaa, että esikäsiteltyjen ruostumattomasta teräksestä valmistettujen tarjottimien kaasun vapautuminen tyhjiöuunissa vähenee 76%.
Dynaaminen tyhjiöhallintatekniikka
Lämmitysvaiheen aikana käytetään molekyylipumppua ja kryogeenistä pumppua tyhjöasteen stabiloimiseksi alle 10⁻⁴ PA; Jäähdytysvaiheen aikana johdetaan korkean puhtaan argonikaasun (puhtaus 99,999%) estämään tehokkaasti sekundaarista hapettumista.