Pan fydd pobl yn clywed 'rhannau castio aloi cobalt', y cysylltiad uniongyrchol yn aml yw 'perfformiad uchel', 'awyrofod', neu 'fewnblaniadau meddygol'. Nid yw hynny'n anghywir, ond mae'n ddealltwriaeth ar yr wyneb sy'n disgleirio ar y realiti garw o wneud y cydrannau hyn mewn gwirionedd. Nid dim ond yn nhaflen fanyleb yr aloi y mae'r her wirioneddol; mae'n ymwneud â rheoli'r trawsnewidiad o bwdl tawdd, adweithiol o fetel i ran sefydlog o ddimensiynau, sy'n rhydd o ddiffygion a all oroesi mewn tyrbin neu gorff dynol. Mae llawer yn tybio os gallwch chi fwrw dur, gallwch chi fwrw aloion cobalt. Mae'r rhagdybiaeth honno wedi costio llawer o arian i fwy nag ychydig o siopau.
Nid Fformiwla yn unig yw'r Alloy, Mae'n Ymddygiad
Mae gweithio gydag aloion cobalt-cromiwm, fel y graddau CoCrMo cyffredin, yn wers mewn gostyngeiddrwydd. Rydych chi'n delio â deunydd sydd â phwynt toddi anhygoel o uchel a thueddiad cas i ffurfio ocsidau sefydlog. Mae'r castio aloi cobalt proses, yn enwedig castio buddsoddiad a ddefnyddiwn yn helaeth, yn dod yn daith rhaff dynn rhwng tymheredd, rhagboethi llwydni, a chyflymder arllwys. Ychydig raddau i ffwrdd ar y llwydni rhagboethi, a byddwch yn cael misstruns. Rhy araf ar y tywalltiad, a byddwch yn cael caeadau oer. Yn rhy gyflym, ac rydych chi'n dal nwy neu'n erydu'r gragen ceramig. Nid yw'n rysáit rydych chi'n ei ddilyn; mae'n adwaith rydych chi'n ceisio ei ragweld a'i reoli.
Rwy'n cofio swp ar gyfer segment sêl tyrbin nwy ychydig flynyddoedd yn ôl. Roedd y cemeg yn berffaith, roedd y goeden patrwm cwyr yn ddi-fai. Ond roedd gennym foi newydd ar y ffwrnais y diwrnod hwnnw. Dilynodd y protocol safonol ar gyfer uwch-aloi seiliedig ar nicel yr ydym hefyd yn ei redeg. Y canlyniad? Roedd y metel yn 'crempog' yn y mowld - collodd ei hylifedd yn rhy gyflym. Roedd y rhannau'n edrych yn iawn yn weledol, ond roedd pelydr-X yn dangos mandylledd crebachu mewnol yn y rhannau trwchus. Cafodd y gwres cyfan ei ddileu. Dyna'r diwrnod y mewnolodd y tîm mewn gwirionedd nad yw aloion cobalt yn maddau. Mae eu hystod solidification a'u dargludedd thermol yn fwystfilod unigryw. Ni allwch gymhwyso generig bwrw rheolau.
Dyma lle mae profiad hirdymor, fel y 30+ mlynedd mewn siop fel QSY, yn dod yn ddiriaethol. Nid yw'n ymwneud â chael tric hud; mae'n ymwneud â chael llyfrgell ddofn, reddfol bron o achos-ac-effaith ar gyfer gwahanol geometregau. Rydych chi'n dysgu bod angen strategaeth gatio a chodiad hollol wahanol ar gydran falf â waliau tenau o'i gymharu â phlât gwisgo swmpus, hyd yn oed os ydyn nhw o'r un radd aloi. Mae'r wybodaeth yn y peirianneg patrwm ymhell cyn i'r metel gael ei doddi byth.
Castio Llwydni Cragen: Manwl gyda Chroen Ceramig
Ar gyfer cywirdeb uchel, cymhleth rhannau aloi cobalt, castio llwydni cregyn - math o gastio buddsoddi - yn aml yw'r unig lwybr ymarferol. Nid yw'r gorffeniad arwyneb a'r cywirdeb dimensiwn yn cyfateb i gastio tywod. Ond mae'r gragen ceramig ei hun yn newidyn hollbwysig. Mae aloion cobalt yn adweithiol. Os oes gan rwymwr y gragen neu ddeunydd anhydrin unrhyw amhureddau a all leihau'r potensial ocsigen lleol ar dymheredd uchel, fe gewch ffenomen o'r enw 'adwaith llwydni-metel'. Mae'n creu haen wyneb caled, brau, wedi'i halogi'n aml ar y castio sy'n hunllef i'w ddiffodd ac sy'n gallu cuddio craciau.
Treulion ni fisoedd yn deialu yn ein system gregyn ar gyfer gwaith yn seiliedig ar cobalt. Mae'n gyfuniad perchnogol, ond mae'r hanfod yn defnyddio alwmina purdeb uchel a gwrthsafol zirconia gyda system rhwymwr heb silica. Mae'r cylchoedd sychu a thanio yn greulon - rampiau araf i dymheredd uchel iawn i losgi deunydd organig a gosod y gragen i gynhwysydd anadweithiol cryf. Mae cylch tanio brysiog yn arwain at gragen wan a all gracio yn ystod arllwys neu, yn waeth, creu micro-graciau sy'n gadael i fetel dreiddio, gan ddifetha'r wyneb. Rwyf wedi gweld rhannau yn dod allan yn edrych fel bod ganddynt farf ceramig. Dyna i gyd ail-weithio, neu sgrap.
Mae'r bartneriaeth gyda'r ystafell gregyn yn hollbwysig. Yn QSY, mae'r castio a'r peiriannu o dan yr un to, sy'n helpu. Bydd y peirianwyr sy'n gorfod torri'r deunydd caled hwn yn ddiweddarach yn cwyno ar unwaith os yw'r broses gragen i ffwrdd, oherwydd bod eu bywyd offer yn plymio pan fyddant yn taro haen wyneb adweithiol. Mae'r ddolen adborth fewnol honno'n amhrisiadwy. Mae'n gorfodi ochr y ffowndri i fod yn berchen ar y broblem o'r dechrau i'r diwedd, nid dim ond nes bod y rhan yn cael ei ysgwyd allan o'r tywod.
Lle mae Peiriannu CNC yn Mynd i mewn i'r Sgwrs
Nac ydw castio aloi cobalt mae'r rhan yn 'siâp rhwyd' mewn gwirionedd. Mae angen peiriannu arnoch chi bob amser, a dyma lle mae'r rwber yn cwrdd â'r ffordd. Mae aloion cobalt yn hynod o anodd eu peiriannu. Maent yn gweithio'n galed yn gyflym, maent yn sgraffiniol, ac maent yn cadw cryfder ar dymheredd uchel. Gall rhan sydd wedi'i pheiriannu'n wael gael straen gweddilliol neu ficro-graciau a fydd yn achosi methiant cynamserol yn y gwasanaeth. Dyna pam mae gweithrediad integredig mor hanfodol.
Mae gan y rhan as-cast raddfa, y system giât, a gormodedd o ddeunydd (y 'stoc'). Y cam cyntaf yn aml yw tynnu'r gatiau gydag olwyn dorri sgraffiniol - gwreichion yn hedfan i bobman. Yna mae'n mynd i felin neu turn CNC. Dewis offer yw popeth. Mae angen dalwyr offer anhyblyg, graddau carbid premiwm, weithiau hyd yn oed mewnosodiadau ceramig neu CBN ar gyfer gorffen. Nid yw pwysau a chyfaint oerydd yn agored i drafodaeth; rhaid i chi orlifo'r toriad i reoli gwres a golchi sglodion i ffwrdd. Mae sglodyn sy'n ail-dorri ar unwaith yn difetha'r mewnosodiad.
Fe wnaethon ni beiriannu cyfres o seddi aloi yn seiliedig ar cobalt ar gyfer falfiau gwasanaeth difrifol. Roedd y goddefiannau ar yr arwynebau selio yn y micronau. Yr her oedd bod gan y castio, ar ôl triniaeth wres, afluniad bach, anrhagweladwy. Roedd yn rhaid i'n rhaglenwyr CNC gynnwys arferion archwilio i 'fapio' geometreg y rhan yn y gêm cyn y pas olaf. Ychwanegodd amser, ond dyma'r unig ffordd i warantu'r sêl. Nid yw'r math hwn o beiriannu addasol mewn gwerslyfr; mae'n deillio o gael gwared ar ychydig o gastiau drud a darganfod pam.
Triniaeth Gwres: Y Newidiwr Gêm Tawel
Efallai mai dyma'r agwedd sy'n cael ei hanwybyddu fwyaf. Gwneir priodweddau castio aloi cobalt yn y ffwrnais trin gwres, nid y ffwrnais castio. Trin atebion, heneiddio - mae'r cylchoedd hyn yn diffinio'r microstrwythur terfynol, dosbarthiad carbid, a phriodweddau mecanyddol. Ei gael yn anghywir, ac mae gennych ran gyda'r cemeg iawn sy'n perfformio fel sothach.
Y broblem yw cysondeb. Ni all rhan fawr, drwchus ac un bach, tenau o'r un gwres weld yr un proffil tymheredd amser. Efallai na fydd craidd y rhan drwchus yn cyrraedd tymheredd yr ateb, gan adael cyfnodau annymunol. Dysgon ni hyn y ffordd galed gyda rhediad o brototeipiau mewnblaniad llawfeddygol. Roedd cryfder tynnol a bywyd blinder yn anghyson rhan-i-ran. Y tramgwyddwr oedd unffurfiaeth thermol y ffwrnais a'n patrwm llwytho. Roedd yn rhaid i ni fuddsoddi mewn ffwrneisi manwl gyda rheolaeth aml-barth a phrotocolau rheoli llwyth llym. Nawr, ar gyfer cydrannau hanfodol, rydym hyd yn oed yn defnyddio thermocyplau wedi'u hymgorffori mewn rhannau aberthol o fewn y llwyth i wirio'r hanes thermol.
Mae'n gam costus, ond dyna sy'n gwahanu castio nwyddau oddi wrth gydran dibynadwyedd uchel. Ni allwch archwilio microstrwythur i ran; mae'n rhaid i chi ei brosesu i mewn. Y gallu backend hwn sy'n gwneud cyflenwr fel QSY yn gredadwy ar gyfer gwaith meddygol ac awyrofod, lle mae'r gwaith papur (y siart trin gwres) yr un mor bwysig â'r rhan ei hun.
Y Mesur Gwirioneddol: Dadansoddi Methiant ac iteriad
Y gwir brawf o arbenigedd yn rhannau castio aloi cobalt nid yw'n erthygl gyntaf berffaith. Dyna sut rydych chi'n trin y rhai sy'n methu. Cawsom gydran ar gyfer pwmp cemegol a fethodd mewn blinder ar ôl ychydig gannoedd o oriau. Roedd y cwsmer, yn ddealladwy, wedi cynhyrfu. Roedd y post-mortem yn cynnwys torri'r rhan, gwneud dadansoddiad SEM/EDS ar wyneb y toriad. Daethom o hyd i glwstwr o gynhwysion anfetelaidd—darn o serameg wedi’i dorri o’r gragen neu ronyn slag yn ôl pob tebyg—a oedd yn gweithredu fel safle cychwyn crac.
Arweiniodd hynny at adolygiad proses lawn: gwella ein hidlo metel yn ystod arllwys (fe wnaethom newid i hidlydd ewyn ceramig yn y system gatio), archwiliad mwy trylwyr o'r cregyn ceramig cyn cydosod, a gweithredu sgimio slag yn amlach yn ystod toddi. Nid un weithred oedd y 'trwsiad'; roedd yn dynhau rheolaethau systemig. Rhedodd y swp nesaf heb ei gyhoeddi. Mae'n debyg bod y methiant hwnnw, mor boenus ag yr oedd, wedi gwneud mwy i wella ein proses na dwsin o rediadau llwyddiannus.
Dyma'r ochr unglamorous. Nid yw'n ymwneud â gwerthu'r sizzle o 'raddfa awyrofod'. Mae'n ymwneud â chael y labordy metelegol, y systemau ansawdd, a'r diwylliant i rwygo'ch gwaith eich hun yn ddarnau, dod o hyd i'r achos sylfaenol, a newid sut rydych chi'n gweithredu. Dyna'r 30 mlynedd o brofiad yn siarad. Y crynhoad o'r cywiriadau bach, caled hyn sy'n adeiladu proses ddibynadwy ar gyfer gwneud rhywbeth mor feichus â aloi sy'n seiliedig ar cobalt bwrw. Yn y diwedd, mae'r rhan ond cystal â'r cyswllt gwannaf mewn cadwyn hir iawn, o batrwm cwyr i arolygiad terfynol.
