فلاکس ها و نحوه استفاده درست از آنها در بوته ها
فلاکس ها و نحوه استفاده درست از آنها در بوته ها
فلاکسها در مواقعی که فلزات غیر آهنی و آلیاژهایشان ذوب می گردند کاربرد دارند. تاثیر آنها بسته به ترکیب شیمیایی شان به شرح ذیل است:
حمام مذاب را پوشانده و از اکسیداسیون آن محافظت میکند.
ناخالصی های جامد و گازی را از مذاب خارج می کنند.
بر کیفیت و ساختار قطعات ریختگی تاثیر مطلوب می گذارند.
مواد شیمیایی مورد استفاده- که عموما فلاکسهای بازی یا مخلوطی از فلاکسها می باشند- معمولا باعث تجزیه کردن هر دو نوع بوته های گرافیتی و کاربید سیلیکونی می گردند.
فلاکسها دارای ترکیبات شیمیایی و ویسکوزیته های متنوع بوده و روی بوته واکنشهای مختلفی انجام می دهند.
در مواقع ذوب کردن آلیاژهای مس، پروسه تجزیه کردن این فلاکسها به طور معمول در شکل محو شدن تدریجی فقط جداره داخلی دیواره بوته خواهند شد.
معمولا در مواقع ذوب آلیاژ های آلومینیم، جداره داخلی دیواره های بوته کمتر خورده خواهند شد، اما نقاط ذوب و ریخته شده قابل توجهی ممکن است روی جداره خارجی بوته به علت نفوذ فلاکسها- ناشی از استفاده ناصحیح از فلاکسها یا تمیزکاری ناکافی بوته- وقوع یابد.
بهر حال ، اگر این فلاکسهای ضروری و لازم الاجراء در مقادیر مناسبی زده شده و با دقت کافی برداشته ، گذاشته و بکار گرفته شوند، همچنین جداره داخلی بوته با دقت و بطور کامل، آن چنانکه هیچ گونه لایه ای از شلاکه روی آن باقی نماند، تمیز گردد- مطمئنا از خرابی زودرس بوته ها اجتناب خواهد شد.
در مواقع استفاده از فلاکسهای محتوی براکس در ذوب آلیاژ مس باید در نظر داشت که این مواد ممکن است باعث ایجاد شلاکه مایع روی حمام مذاب شده و با چسب رسی بوته های گرافیتی و همچنین با کاربید سیلیکون واکنش دهند.
بوته های SiC نیز به علت محتوای بالای کاربید سیلیکون شان به شلاکه های براکسی حساسیت دارند.
در اینجا سیلیکات های قلیایی با نقطه ذوب پایین روی حمام مذاب ایجاد شده و جداره داخلی دیواره بوته را بصورت حلقه ای شکل شسته و از بین خواهد برد. این پروسه تجزیه، بسته به درجه حرارت حمام مذاب و شدت تلاطم آن ممکن است کاملا به سرعت وقوع یابد.
شلاکه از این دست را می بایست با پودر رس خشک، غلیظ کرده و اجازه نداد این مذاب به طور غیر ضروری آنرا به آهستگی پخته و خشک کند.
فلاکسهای گاز زدا با محتوای بالای دی اکسید منگنز نیز می توانند با مواد بوته واکنش کرده و به عنوان ایجاد کننده سیلیکاتها عمل کنند.
همچنین دیواره ذوب آلیاژهای مس در مواردی به علت واکنشهای ناشی از اجزای آلیاژی( یعنی Pb, Co, Ni, Mn, Fe و اکسیدهایشان) شسته و نازک خواهند شد.
بطور معمول موادی از قبیل کلریدهای قلیایی، فلوریدهای قلیایی و سولفاتهای قلیایی در عملیات ذوب آلومینیم مورد استفاده قرار می گیرند. برای بوته ها، در میان این مواد شیمیایی، فلورید سدیم مخرب ترین است. این ماده به همراه سیلیکون محتوی مواد بوته فلور گازی تولید کرده و سدیم آزاد می کند، سدیم آزاد شده به شدت جذب خاکهای رس دیر گداز- و نیز بخشی دیگر مواد بوته- شده و آنها را تبدیل به سیلیکاتهای با نقطه ذوب پایین می کند.
استفاده صحیح از این مواد قلیایی ضروری اثرات مخرب آنها را بر بوته ها محدود خواهد کرد.
بهر حال، تاثیرات زیانبار این مواد موقعی واضح و قابل ملاحظه خواهد بود که:
استفاده بی موقع از این فلاکسها،
استفاده در میزان بیش از حد مورد نیاز،
شلاکه گیری ناکافی بوته صورت پذیرفته باشد.
فلاکسها قلیایی زودتر از آلومینیوم و آلیاژهایش ذوب می شوند. اینها اگر قبلا در موقع اولین شارژ روی جداره بوته رسوب کرده باشند حتی با بوته واکنش خواهند داد.
سیلیکاتهای قلیایی با نقطه ذوب پایین بوجود آمده اند- و همانطور که قبلا توضیح داده شده- آنها را می توان بصورت نقاط لعاب شده در مواد هنوز دست نخورده و سالم بوته، و یا در شلاکه اکسید آلومینیوم خرد شده پس از شکستن بوته جهت انجام آزمایش، مشاهده کرد. (شکلA)
همه بوته های سرامیکی دارای تخلخلی قابل اندازه گیری هستند، در نتیجه مواد شیمیایی قلیایی می توانند به این تخلخل ها در حین ذوب نفوذ کرده و از میان دیواره بوته عبور کنند.
این پدیده با بالا رفتن درجه حرارت خارجی روی جداره های بیرونی تر دیواره بوته تشدید خواهند شد.
شکل B نشان می دهد با سرد کردن ناگهانی بوته، مواد شیمیایی نفوذ یافته در دیواره به فرم کریستال در آمده اند. این کریستالها بطور نا منظم در داخل ساختار مواد بوته پراکنده شده اند.(شکل B)
جدار خارجی دیواره بوته بطور عادی داغ تر از داخل آن است. با افزایش درجه حرارت شدت واکنشهای شیمیایی افزایش می یالد. نقاط بیرون زده بزرگ مذاب روی جداره خارجی دیواره بوته ناشی از افزایش ظرفیت سرایت قلیایی هاست.
آزمایشات نشان می دهند جداره یک بوته استفاده نشده محتوی حدود 1.7% قلیایی است. در حالی که این مقدار در تکه ای از جداره بوته استفاده شده تا 16.5% رسیده است. در این بوته آلیاژ های آلومینیوم ذوب و تصفیه شده بود.
پروسه تجزیه با از دست دادن رنگ و حباب حباب شدن لعاب شروع می شود. سپس گودالهایی آتشفشان گونه ناشی از ترکیدن این حباب ها تشکیل گشته که به سرعت در عمق و تعداد چندین برابر شده و باعث ایجاد نقاط بزرگ ذوب بیرون زده خواهند شد.(شکلC)
در این نقاط آسیب دیده توده های بزرگی از مواد با دیر گدازی بالا، نقطه ذوب شان تنزل یافته و به بیرون جاری شده اند؛ در نهایت دیواره بوته در بدترین نقاط مورد حمله قرار گرفته، بطور کامل تخریب گشته است. در این مواد بوته با لایه ای از شلاکه اکسیدی به یکدیگر نگاه داشته شده اند.
گرافیت، که توسط مواد شیمیایی تجزیه نمی شود، در داخل شیارها و حفره ها به فرم خالص خود آنها هم تنها تا اندازه ای همچنان باقی مانده است.(شکلD )
واکنشهای تشریح شده برای فلاکسها و عواقب ناشی از آنها بدین معناست که می بایست دستور العمل زیر را در نحوه به کارگیری این مواد مورد ملاحظه قرار داد:
1. فلاکسها را هرکز نمی بایست قبل از شارژ فلزی به داخل بوته ریخت- یعنی یک پاشنه فلزی در اول کار می بایست بصورت ذوب شده وجود داشته باشد. در غیر اینصورت، نقاط ذوب شده در ته بوته بوجود خواهد آمد.(شکل E)
2. برای ایجاد پاشنه فلزی، استفاده از شمشها، بر شارژ مواد قراضه برگشتی یا سوفاله های تراشکاری ارجحیت دارد. سوفاله های تراشکاری- بصورت فله یا پرسی- به منظور پایین نگه داشتن ضایعات ذوب، اغلب با فلاکسها مخلوط می شوند. قراردادن آنها در داخل بوته خالی باعث تجزیه شدن قسمتهای پایین بوته می شود.(شکل F)
3. در موقع افزودن فلاکسها، می بایست نه آنها را روی دیواره حرکت دهید و نه آنها را روی دیواره بوته پخش کنید بلکه می بایست آنها را در مرکز حمام مذاب به صورت کپه ریخته و سپس توسط یک پلانجر غوطه ور سازید.
4. از فلاکسهای افزودنی اکیدا طبق دستور العمل سازنده، با دقت و احتیاط استفاده کنید و هرگز به دلخواه خود، مقدارشان را افزایش ندهید.
5. بخصوص در بهسازی آلیاژهای Al-Si یوتکتیک و نزدیک به یوتکتیک، انجام اکید کلیه دستور العمل های سازنده می بایست مورد ملاحظه قرار گیرد.
سدیم فلزی و یا فلاکسهایی با محتوای بالایی از فلورید سدیم برای بهسازی مورد استفاده قرار می گیرند. هر دوی انها آنچنان خورنده هستند که بوته های رسی- گرافیتی و کاربید سیلیکونی طی مدت کوتاهی منهدم می شوند. با استفاده از مواد شیمیاییقرصی شکل جهت بهسازی، شدت عمل تجزیه شدن کاهش خواهد یافت.
6. همه بوته ها- به خصوص بوته های ذوب- می بایست بعد از هر ذوب یا هر شیفت در زمانیکه هنوز داغ هستند با دقت از شلاکه ها زدوده شوند.
دراس ها یا تفاله های آلومینیومی بطور معمول متخلخل و شبیه خرده نان هستند، از این رو غالبا فلاکسها در درون رسوبات شلاکه محبوس گشته و از این طریق دیواره بوته را سوراخ خواهند کرد.
لایه های شلاکه عایق حرارت هستند.(شکل G)
در نتیجه در بوته های شلاکه دار شده، برای رسیدن به درجه حرارت مورد نظر، می بایست حرارت بیشتری داده شود. این امر واکنش مواد شیمیایی برای نفوذ کردن به مواد بوته را افزایش خواهد داد. کم شدن نقطه ذوب مواد دیر گداز بوته منجر به ایجاد حفرات عمیق در نقاط مورد حمله شده- در اینجا در قسمتهای پایین بوته- و سیلیکات با نقطه ذوب پایین به صورت بر آمدگیهای بزرگ یکجا به بیرون جاری گشته است.
منبع :www.mech-eng.blogfa.com