Jak ovlivňuje účinek podnosu tepelného zpracování ve vakuu odplužení kvality obrobku?

Při špičkové výrobě se technologie vakuového tepelného zpracování široce používá v leteckém, zdravotnickém vybavení a přesných nástrojích díky jeho charakteristikám oxidace, nízké deformace a přesné kontroly teploty. V tomto procesu však často přehlížený odkaz - degassingový efekt (od outgassing) podnos tepelného zpracování - Může se stát „neviditelným zabijákem“ kvality obrobku.
1. Mechanismus a zdroj účinku odplyňování
Ve vakuovém prostředí se molekuly plynu (jako je H₂o, O₂, Co₂ atd.) Adsorbované na povrchu poddajného tepelného zpracování a obrobního druhu, jakož i plyny rozpuštěné v materiálu (jako je H₂, N₂), se rychle uvolní kvůli podmínkám vysoké teploty a nízkým tlakem. Tento proces se nazývá „degassing“. Zejména pokud hustota materiálu podnosu (jako je grafit, nerezová ocel nebo keramika) není dostatečná nebo předběžné ošetření je nedostatečné, těkavé látky (jako jsou sloučeniny síry a fosfor) zbývající v jeho pórech dále zhoršují účinek. Například, když je grafit podnos nad 600 ° C, může rychlost uvolňování síry dosáhnout 10⁻⁴ pa · m³/s, což výrazně znečišťuje vakuové prostředí.
2. Negativní dopad účinku odplyňování na kvalitu obrobku
Kontaminace a oxidace povrchu
Molekuly plynu uvolňované degassingem budou reagovat s povrchem obrobku. Například, když částečný tlak kyslíku přesahuje 10⁻⁵ PA, na povrchu slitiny titanu se vytvoří křehká oxidová vrstva (TiO₂), což povede ke snížení únavové životnosti o více než 30%; Vodní pára může způsobit „vodíkové osvobození“ vysoké uhlíkové oceli, což způsobuje mikrokracty.
Nerovnoměrný přenos tepla
Zbytek plynu sníží uniformitu vakuového prostředí, což má za následek snížení účinnosti tepelného záření mezi podnosem a obrobkem. Experimentální údaje ukazují, že když stupeň vakua klesne z 10 3 PA na 10⁻ PA, může odchylka rychlosti topného obrobky z hliníku dosáhnout 15%, což způsobí místní přehřátí nebo podřízení.
Zhoršení vlastností materiálu
Během procesu degassingu mohou být klíčové prvky některých slitin (jako je hořčík a zinek) ztraceny v důsledku zplynění. Jako příklad, přičemž přijímání letecké slitiny hliníku 7075, pro každé 0,1% zvýšení míry ztráty hořčíku se jeho pevnost v tahu sníží asi o 50 MPa.
3. Strategie optimalizace: Zlepšení spolupráce z materiálů na procesy
Upgrade materiálu palety
Výběr materiálů s nízkým výstupem, jako je chemická depozice párů (CVD) křemíkový karbid potažený grafit, může snížit uvolňování síry na 10⁻⁷ pa · m³/s. Kompozity na bázi keramiky (jako je Al₂o₃-Sic) mají jak nízkou výšku, tak vysokou tepelnou vodivost.
Inovace předběžného ošetření
Před pečením podnosu (800 ℃, 10 hodin vakuového žíhání) může odstranit více než 90% adsorbovaného plynu. Výzkum NASA ukazuje, že uvolňování plynu předem ošetřených zásobníků z nerezové oceli ve vakuové peci je sníženo o 76%.
Technologie dynamické vakuové kontroly
Během fáze zahřívání se ke stabilizaci vakuového stupně pod 10⁻⁴ PA používá molekulární čerpadlo a kryogenní čerpadlo; Během fáze chlazení je zaveden vysoký argonový plyn (čistota 99,999%), který účinně inhibuje sekundární oxidaci.