Bagaimana menghindari masalah segregasi yang umum pada pengecoran impeler baja tahan karat

Pengecoran impeler pisau baja tahan karat memainkan peran penting dalam pompa, mesin sentrifugal, dan agitator, yang secara langsung memengaruhi efisiensi peralatan dan masa pakai. Selama proses pengecoran, sering terjadi segregasi akibat pendinginan dan pemadatan logam cair yang tidak merata. Pemisahan tidak hanya mempengaruhi sifat mekanik impeler tetapi juga meningkatkan risiko korosi lokal dan kegagalan kelelahan, sehingga secara signifikan mengurangi keandalan peralatan. Memahami jenis, mekanisme pembentukan, dan metode pencegahan segregasi sangat penting untuk meningkatkan kualitas impeler baja tahan karat.

Jenis Segregasi dan Penyebabnya

Segregasi mengacu pada distribusi elemen paduan atau inklusi yang tidak merata dalam pengecoran. Berdasarkan lokasi dan karakteristiknya, segregasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Segregasi Garis Tengah
   Daerah tengah impeler mendingin lebih lambat, menyebabkan unsur-unsur paduan terakumulasi, mengakibatkan variasi lokal dalam kekerasan dan ketahanan terhadap korosi.

2. Segregasi Periferal
   Tepinya mengeras dengan cepat, membentuk area dengan kandungan paduan lebih rendah. Daerah ini mempunyai ketangguhan yang berkurang dan rentan terhadap keretakan dan kavitasi.

3. Segregasi Makro
   Gradien komposisi yang signifikan di seluruh pengecoran, biasanya disebabkan oleh kecepatan penuangan yang tidak tepat, suhu cetakan yang tidak merata, atau kontrol logam cair yang buruk.

4. Segregasi Mikro
   Distribusi elemen yang tidak merata pada tingkat butir atau subbutir, biasanya diwujudkan sebagai segregasi karbon, kromium, atau nikel di sepanjang batas butir, yang dapat mengganggu ketahanan terhadap korosi dan kekuatan lelah.

Pemisahan terutama disebabkan oleh pendinginan yang tidak merata, fluktuasi komposisi, suhu penuangan yang tidak tepat, geometri impeler yang rumit, dan fluiditas logam cair yang tidak mencukupi. Bentuk bilah yang rumit memperburuk perbedaan lokal dalam waktu pemadatan, sehingga meningkatkan kemungkinan segregasi.

Tindakan Pengendalian Proses untuk Mencegah Segregasi

Pemilihan Nilai Baja Tahan Karat yang Tepat

Bahan untuk impeler baja tahan karat harus dipilih sesuai dengan kondisi pengoperasian. Baja tahan karat austenitik paduan tinggi mengeras secara perlahan pada suhu tinggi, sehingga rentan terhadap segregasi. Menyesuaikan komposisi paduan dan elemen jejak dapat membantu mengendalikan perilaku pemadatan dan mengurangi risiko segregasi.

Sistem Penuangan yang Dioptimalkan

Sistem gerbang dan riser yang dirancang dengan baik memastikan pengisian cetakan yang seragam, mengurangi zona stagnan dan pendinginan yang tidak merata. Kontrol ketat terhadap suhu penuangan mencegah segregasi garis tengah yang disebabkan oleh panas berlebih atau kesalahan pengoperasian karena suhu rendah.

Desain Cetakan Rasional

Pengecoran impeler yang kompleks mendapat manfaat dari cetakan tersegmentasi atau bagian untuk meminimalkan variasi ketebalan, yang dapat menyebabkan pemadatan tidak merata. Selongsong isolasi atau saluran aliran yang dioptimalkan memastikan pendinginan blade dan hub yang seragam, sehingga mengurangi segregasi makro.

Peraturan Perlakuan Panas

Perlakuan panas pasca pengecoran meningkatkan segregasi mikro. Perawatan solusi mendistribusikan kembali elemen paduan secara merata, meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan ketangguhan. Penuaan atau anil selanjutnya dapat menghilangkan sisa tegangan dan menghomogenisasi struktur mikro.

Pengendalian Aliran Logam dan Laju Solidifikasi

Mempertahankan suhu peleburan dan penyimpanan yang tepat akan memastikan fluiditas logam cair yang baik, sekaligus menghindari pendinginan yang terlalu cepat yang dapat memperburuk segregasi. Pemanasan lokal atau pendinginan internal di area kritis dapat membantu menyeimbangkan laju pemadatan.

Penerapan Teknik Pengecoran Presisi

Pengecoran investasi secara signifikan meningkatkan keseragaman internal impeler. Kontrol suhu yang tepat dan jalur penuangan yang dioptimalkan mengurangi segregasi garis tengah dan periferal, sehingga memastikan kinerja yang konsisten di seluruh pengecoran.

Inspeksi dan Kontrol Kualitas

Segregasi sulit dideteksi secara visual dan memerlukan analisis metalografi, spektroskopi, difraksi sinar-X, dan pengujian ultrasonik. Membangun sistem kontrol dan inspeksi proses yang ketat memungkinkan deteksi dini potensi zona segregasi, memungkinkan penyesuaian proses tepat waktu, dan memastikan kualitas pengecoran yang stabil.