1. दरार निर्माण में योगदान देने वाले स्थूल कारक
1.1 अर्ध-निरंतर ढलाई के दौरान, पिंड की सतह पर सीधे ठंडा पानी छिड़का जाता है, जिससे पिंड के भीतर एक तीव्र तापमान प्रवणता उत्पन्न होती है। इसके परिणामस्वरूप विभिन्न क्षेत्रों में असमान संकुचन होता है, जिससे परस्पर अवरोध उत्पन्न होता है और तापीय प्रतिबल उत्पन्न होते हैं। कुछ प्रतिबल क्षेत्रों में, ये प्रतिबल पिंड में दरार पैदा कर सकते हैं।
1.2 औद्योगिक उत्पादन में, पिंडों में दरार अक्सर प्रारंभिक ढलाई चरण में होती है या सूक्ष्म दरारों के रूप में उत्पन्न होती है जो बाद में ठंडा होने पर फैल जाती हैं, और संभवतः पूरे पिंड में फैल जाती हैं। दरारों के अलावा, प्रारंभिक ढलाई चरण के दौरान कोल्ड शट, वॉर्पिंग और हैंगिंग जैसे अन्य दोष भी हो सकते हैं, जिससे यह पूरी ढलाई प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण चरण बन जाता है।
1.3 प्रत्यक्ष शीत कास्टिंग की गर्म दरार के प्रति संवेदनशीलता रासायनिक संरचना, मास्टर मिश्र धातु परिवर्धन, और प्रयुक्त अनाज रिफाइनर की मात्रा से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित होती है।
1.4 मिश्र धातुओं की तप्त दरार संवेदनशीलता मुख्यतः आंतरिक तनावों के कारण होती है जो रिक्तियों और दरारों के निर्माण को प्रेरित करते हैं। इनका निर्माण और वितरण मिश्रधातु तत्वों, पिघली हुई धातुकर्म गुणवत्ता और अर्ध-निरंतर ढलाई मापदंडों द्वारा निर्धारित होता है। विशेष रूप से, 7xxx श्रृंखला के एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं के बड़े आकार के सिल्लियां बहुल मिश्रधातु तत्वों, विस्तृत ठोसीकरण परास, उच्च ढलाई तनाव, मिश्रधातु तत्वों के ऑक्सीकरण पृथक्करण, अपेक्षाकृत खराब धातुकर्म गुणवत्ता और कमरे के तापमान पर कम आकार-निर्धारण क्षमता के कारण तप्त दरार के प्रति विशेष रूप से प्रवण होती हैं।
1.5 अध्ययनों से पता चला है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और मिश्र धातु तत्व (अनाज रिफाइनर, प्रमुख मिश्र धातु तत्व और ट्रेस तत्व सहित) अर्ध-निरंतर रूप से डाली गई 7xxx श्रृंखला मिश्र धातुओं की सूक्ष्म संरचना और गर्म दरार संवेदनशीलता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।
1.6 इसके अतिरिक्त, 7050 एल्युमीनियम मिश्रधातु की जटिल संरचना और आसानी से ऑक्सीकृत होने वाले तत्वों की उपस्थिति के कारण, पिघले हुए पदार्थ में अधिक हाइड्रोजन अवशोषित होने की प्रवृत्ति होती है। यह, ऑक्साइड समावेशन के साथ मिलकर, गैस और समावेशन के सह-अस्तित्व को जन्म देता है, जिसके परिणामस्वरूप पिघले हुए पदार्थ में हाइड्रोजन की मात्रा अधिक हो जाती है। हाइड्रोजन की मात्रा प्रसंस्कृत पिंड पदार्थों के निरीक्षण परिणामों, विभंग व्यवहार और श्रांति प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक बन गई है। इसलिए, पिघले हुए पदार्थ में हाइड्रोजन की उपस्थिति की क्रियाविधि के आधार पर, अत्यधिक शुद्ध मिश्रधातु पिघले हुए पदार्थ को प्राप्त करने के लिए, पिघले हुए पदार्थ से हाइड्रोजन और अन्य समावेशन को हटाने के लिए अधिशोषण माध्यम और निस्पंदन-शोधन उपकरणों का उपयोग करना आवश्यक है।
2. दरार निर्माण के सूक्ष्म कारण
2.1 पिंडों का तप्त विखंडन मुख्यतः ठोसीकरण संकोचन की दर, संभरण दर और गूदेदार क्षेत्र के महत्वपूर्ण आकार से निर्धारित होता है। यदि गूदेदार क्षेत्र का आकार एक महत्वपूर्ण सीमा से अधिक हो जाता है, तो तप्त विखंडन होगा।
2.2 आम तौर पर, मिश्र धातुओं की ठोसीकरण प्रक्रिया को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है: बल्क फीडिंग, इंटरडेंड्रिटिक फीडिंग, डेंड्राइट पृथक्करण और डेंड्राइट ब्रिजिंग।
2.3 डेंड्राइट पृथक्करण चरण के दौरान, डेंड्राइट भुजाएँ अधिक सघन हो जाती हैं और द्रव प्रवाह पृष्ठ तनाव द्वारा प्रतिबंधित हो जाता है। गूदेदार क्षेत्र की पारगम्यता कम हो जाती है, और पर्याप्त ठोसीकरण संकोचन और तापीय तनाव के कारण सूक्ष्म छिद्र या यहाँ तक कि गर्म दरारें भी हो सकती हैं।
2.4 डेंड्राइट ब्रिजिंग चरण में, त्रि-जंक्शनों पर केवल थोड़ी मात्रा में द्रव शेष रहता है। इस बिंदु पर, अर्ध-ठोस पदार्थ में पर्याप्त शक्ति और सुघट्यता होती है, और ठोस अवस्था में रेंगना ही ठोसीकरण संकोचन और तापीय तनाव की क्षतिपूर्ति करने का एकमात्र तंत्र है। इन दो चरणों में संकोचन रिक्तियाँ या गर्म दरारें बनने की सबसे अधिक संभावना होती है।
3. दरार निर्माण तंत्र के आधार पर उच्च गुणवत्ता वाले स्लैब सिल्लियों की तैयारी
3.1 बड़े आकार के स्लैब सिल्लियों में अक्सर सतही दरारें, आंतरिक छिद्र और समावेशन दिखाई देते हैं, जो मिश्र धातु के ठोसीकरण के दौरान यांत्रिक व्यवहार को गंभीर रूप से प्रभावित करते हैं।
3.2 ठोसीकरण के दौरान मिश्र धातु के यांत्रिक गुण काफी हद तक आंतरिक संरचनात्मक विशेषताओं पर निर्भर करते हैं, जिसमें कण का आकार, हाइड्रोजन सामग्री और समावेशन स्तर शामिल हैं।
3.3 डेंड्राइटिक संरचना वाले एल्युमीनियम मिश्रधातुओं के लिए, द्वितीयक डेंड्राइट भुजा अंतराल (SDAS) यांत्रिक गुणों और ठोसीकरण प्रक्रिया, दोनों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। महीन SDAS के कारण सरंध्रता का निर्माण शीघ्र होता है और सरंध्रता अंश अधिक होते हैं, जिससे गर्म दरार के लिए महत्वपूर्ण तनाव कम हो जाता है।
3.4 अंतरवृंतीय संकोचन रिक्तियां और समावेशन जैसे दोष ठोस कंकाल की मजबूती को गंभीर रूप से कमजोर कर देते हैं और गर्म दरार के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण तनाव को काफी कम कर देते हैं।
3.5 कणों की आकृति विज्ञान, तप्त दरार व्यवहार को प्रभावित करने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक कारक है। जब कण स्तंभाकार डेंड्राइट से गोलाकार समअक्षीय कणों में परिवर्तित होते हैं, तो मिश्रधातु कम कठोरता तापमान और बेहतर अंतर-दंतीय द्रव पारगम्यता प्रदर्शित करती है, जो छिद्रों की वृद्धि को दबा देती है। इसके अतिरिक्त, महीन कण अधिक विकृति और विकृति दरों को समायोजित कर सकते हैं और अधिक जटिल दरार प्रसार पथ प्रस्तुत कर सकते हैं, जिससे समग्र तप्त दरार प्रवृत्ति कम हो जाती है।
3.6 व्यावहारिक उत्पादन में, मेल्ट हैंडलिंग और कास्टिंग तकनीकों को अनुकूलित करने से—जैसे कि समावेशन और हाइड्रोजन की मात्रा, साथ ही कण संरचना को सख्ती से नियंत्रित करना—स्लैब सिल्लियों के गर्म दरार के प्रति आंतरिक प्रतिरोध में सुधार हो सकता है। अनुकूलित टूलींग डिज़ाइन और प्रसंस्करण विधियों के साथ, इन उपायों से उच्च-उपज, बड़े पैमाने पर, उच्च-गुणवत्ता वाले स्लैब सिल्लियों का उत्पादन संभव हो सकता है।
4. पिंड का अनाज शोधन
7050 एल्युमीनियम मिश्रधातु में मुख्यतः दो प्रकार के ग्रेन रिफाइनर का उपयोग किया जाता है: Al-5Ti-1B और Al-3Ti-0.15C। इन रिफाइनरों के इन-लाइन अनुप्रयोग पर तुलनात्मक अध्ययन दर्शाते हैं:
4.1 Al-5Ti-1B से परिष्कृत सिल्लियों में दानों का आकार काफ़ी छोटा होता है और सिल्लियों के किनारे से केंद्र तक संक्रमण ज़्यादा एकसमान होता है। मोटे दाने वाली परत पतली होती है, और सिल्लियों पर समग्र रूप से दाने का शोधन प्रभाव ज़्यादा मज़बूत होता है।
4.2 जब पहले से Al-3Ti-0.15C से परिष्कृत कच्चे माल का उपयोग किया जाता है, तो Al-5Ti-1B का अनाज शोधन प्रभाव कम हो जाता है। इसके अलावा, एक निश्चित सीमा से अधिक Al-Ti-B मिलाने से अनाज शोधन में आनुपातिक वृद्धि नहीं होती है। इसलिए, Al-Ti-B की मात्रा 2 किग्रा/टन से अधिक नहीं होनी चाहिए।
4.3 Al-3Ti-0.15C से परिष्कृत सिल्लियाँ मुख्यतः बारीक, गोलाकार समकोणित कणों से बनी होती हैं। स्लैब की चौड़ाई में कणों का आकार अपेक्षाकृत एकसमान होता है। उत्पाद की गुणवत्ता को स्थिर रखने के लिए 3-4 किग्रा/टन Al-3Ti-0.15C की मात्रा मिलाना प्रभावी होता है।
4.4 उल्लेखनीय है कि जब 7050 मिश्रधातु में Al-5Ti-1B का उपयोग किया जाता है, तो TiB₂ कण तीव्र शीतलन की स्थिति में पिंड की सतह पर ऑक्साइड फिल्म की ओर एकत्रित हो जाते हैं, जिससे गुच्छे बनते हैं जो धातुमल निर्माण की ओर ले जाते हैं। पिंड के जमने के दौरान, ये गुच्छे अंदर की ओर सिकुड़कर खांचे जैसी तहें बनाते हैं, जिससे पिघले हुए पदार्थ का पृष्ठ तनाव बदल जाता है। इससे पिघले हुए पदार्थ की श्यानता बढ़ जाती है और तरलता कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप साँचे के आधार और पिंड के चौड़े व संकरे फलकों के कोनों पर दरारें पड़ जाती हैं। इससे दरार पड़ने की प्रवृत्ति काफी बढ़ जाती है और पिंड की उपज पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।
4.5 7050 मिश्रधातु के निर्माण व्यवहार, समान घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय सिल्लियों की कण संरचना, और अंतिम प्रसंस्कृत उत्पादों की गुणवत्ता को ध्यान में रखते हुए, 7050 मिश्रधातु की ढलाई के लिए इन-लाइन कण शोधक के रूप में Al-3Ti-0.15C को प्राथमिकता दी जाती है - जब तक कि विशिष्ट परिस्थितियों के लिए अन्यथा आवश्यकता न हो।
5. Al-3Ti-0.15C का अनाज शोधन व्यवहार
5.1 जब अनाज परिशोधक को 720 डिग्री सेल्सियस पर मिलाया जाता है, तो अनाज मुख्य रूप से कुछ उपसंरचनाओं के साथ समतुल्य संरचनाओं से मिलकर बनता है और आकार में सबसे महीन होता है।
5.2 यदि रिफाइनर मिलाने के बाद पिघले हुए पदार्थ को बहुत अधिक समय तक रखा जाता है (उदाहरण के लिए, 10 मिनट से अधिक समय तक), तो मोटे वृक्षाकार विकास हावी हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मोटे दाने बनते हैं।
5.3 जब अनाज परिशोधक की मात्रा 0.010% से 0.015% तक होती है, तो बारीक समरूप अनाज प्राप्त होता है।
5.4 7050 मिश्रधातु की औद्योगिक प्रक्रिया के आधार पर, इष्टतम अनाज शोधन स्थितियाँ हैं: लगभग 720 °C का तापमान, 20 मिनट के भीतर नियंत्रित अंतिम ठोसकरण तक का समय, और लगभग 0.01–0.015% (Al-3Ti-0.15C का 3–4 किग्रा/टन) पर शोधक मात्रा।
5.5 पिंड के आकार में भिन्नता के बावजूद, पिघले हुए पदार्थ के बाहर निकलने के बाद अनाज रिफाइनर को जोड़ने से लेकर इन-लाइन सिस्टम, गर्त और मोल्ड के माध्यम से अंतिम ठोसीकरण तक का कुल समय आमतौर पर 15-20 मिनट होता है।
5.6 औद्योगिक परिस्थितियों में, अनाज शोधक की मात्रा 0.01% से अधिक Ti की मात्रा बढ़ाने से अनाज शोधन में कोई खास सुधार नहीं होता। इसके बजाय, अत्यधिक मात्रा में मिलाने से Ti और C की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे सामग्री में दोष होने की संभावना बढ़ जाती है।
5.7 विभिन्न बिंदुओं—डीगैस इनलेट, डीगैस आउटलेट और कास्टिंग ट्रफ—पर किए गए परीक्षणों से अनाज के आकार में मामूली अंतर दिखाई देता है। हालाँकि, बिना फ़िल्टर किए कास्टिंग ट्रफ में सीधे रिफाइनर डालने से प्रसंस्कृत सामग्री के अल्ट्रासोनिक निरीक्षण के दौरान दोषों का खतरा बढ़ जाता है।
5.8 अनाज का एकसमान शोधन सुनिश्चित करने और शोधक संचय को रोकने के लिए, अनाज शोधक को डिगैसिंग प्रणाली के इनलेट में जोड़ा जाना चाहिए।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-16-2025
