1. ბზარების წარმოქმნის ხელშემწყობი მაკროსკოპული ფაქტორები
1.1 ნახევრად უწყვეტი ჩამოსხმის დროს, გამაგრილებელი წყალი პირდაპირ იფრქვევა ზოდის ზედაპირზე, რაც ქმნის ციცაბო ტემპერატურულ გრადიენტს ზოდის შიგნით. ეს იწვევს არათანაბარ შეკუმშვას სხვადასხვა რეგიონებს შორის, რაც იწვევს ურთიერთშეკავებას და თერმული დაძაბულობის წარმოქმნას. გარკვეული დაძაბულობის ველების პირობებში, ამ დაძაბულობამ შეიძლება გამოიწვიოს ზოდის ბზარები.
1.2 სამრეწველო წარმოებაში, ზოდის ბზარები ხშირად წარმოიქმნება ჩამოსხმის საწყის ეტაპზე ან წარმოიქმნება მიკრობზარების სახით, რომლებიც მოგვიანებით ვრცელდება გაგრილების დროს და შესაძლოა გავრცელდეს მთელ ზოდზე. ბზარების გარდა, ჩამოსხმის საწყის ეტაპზე შეიძლება ასევე წარმოიშვას სხვა დეფექტები, როგორიცაა ცივი დახურვა, დეფორმაცია და ჩამოკიდება, რაც მას მთელი ჩამოსხმის პროცესის კრიტიკულ ფაზად აქცევს.
1.3 პირდაპირი ცივი ჩამოსხმის ცხელი ბზარებისადმი მგრძნობელობაზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს ქიმიური შემადგენლობა, მთავარი შენადნობის დამატება და გამოყენებული მარცვლეულის გადამამუშავებელი დანადგარების რაოდენობა.
1.4 შენადნობების ცხელი ბზარებისადმი მგრძნობელობა ძირითადად განპირობებულია შინაგანი დაძაბულობებით, რომლებიც იწვევენ სიცარიელეებისა და ბზარების წარმოქმნას. მათი წარმოქმნა და განაწილება განისაზღვრება შენადნობის ელემენტებით, დნობის მეტალურგიული ხარისხით და ნახევრად უწყვეტი ჩამოსხმის პარამეტრებით. კერძოდ, 7xxx სერიის ალუმინის შენადნობების დიდი ზომის ზოდები განსაკუთრებით მიდრეკილია ცხელი ბზარებისკენ მრავალი შენადნობის ელემენტის, ფართო გამყარების დიაპაზონის, ჩამოსხმის მაღალი დაძაბულობის, შენადნობის ელემენტების ჟანგვითი სეგრეგაციის, შედარებით დაბალი მეტალურგიული ხარისხისა და ოთახის ტემპერატურაზე დაბალი ფორმირების უნარის გამო.
1.5 კვლევებმა აჩვენა, რომ ელექტრომაგნიტური ველები და შენადნობის ელემენტები (მათ შორის მარცვლეულის გამწმენდი, ძირითადი შენადნობის ელემენტები და მიკროელემენტები) მნიშვნელოვნად მოქმედებს ნახევრად უწყვეტად ჩამოსხმული 7xxx სერიის შენადნობების მიკროსტრუქტურასა და ცხელი ბზარებისადმი მგრძნობელობაზე.
1.6 გარდა ამისა, 7050 ალუმინის შენადნობის რთული შემადგენლობისა და ადვილად დაჟანგვადი ელემენტების არსებობის გამო, დნობა უფრო მეტ წყალბადს შთანთქავს. ეს, ოქსიდის ჩანართებთან ერთად, იწვევს გაზისა და ჩანართების თანაარსებობას, რაც იწვევს დნობაში წყალბადის მაღალ შემცველობას. წყალბადის შემცველობა გახდა ძირითადი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს დამუშავებული ზოდების შემოწმების შედეგებზე, მსხვრევის ქცევასა და დაღლილობის მახასიათებლებზე. ამიტომ, დნობაში წყალბადის არსებობის მექანიზმის საფუძველზე, აუცილებელია ადსორბციული საშუალებების და ფილტრაცია-რაფინირების აღჭურვილობის გამოყენება დნობიდან წყალბადის და სხვა ჩანართების მოსაშორებლად, რათა მივიღოთ მაღალგაწმენდილი შენადნობის დნობა.
2. ბზარების წარმოქმნის მიკროსკოპული მიზეზები
2.1 ზოდის ცხელი ბზარები ძირითადად განისაზღვრება გამყარების შეკუმშვის სიჩქარით, კვების სიჩქარით და ფაფისებრი ზონის კრიტიკული ზომით. თუ ფაფისებრი ზონის ზომა აღემატება კრიტიკულ ზღვარს, მოხდება ცხელი ბზარები.
2.2 ზოგადად, შენადნობების გამყარების პროცესი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ეტაპად: მასიური მიწოდება, დენდრიტებს შორის მიწოდება, დენდრიტების გამოყოფა და დენდრიტების შეერთება.
2.3 დენდრიტების გამოყოფის ეტაპზე დენდრიტის მკლავები უფრო მჭიდროდ არის შეკრული და სითხის ნაკადი ზედაპირული დაჭიმულობით იზღუდება. რბილი ზონის გამტარიანობა მცირდება და საკმარისი გამყარების შეკუმშვა და თერმული სტრესი შეიძლება გამოიწვიოს მიკროფორიანობა ან თუნდაც ცხელი ბზარები.
2.4 დენდრიტების შეერთების ეტაპზე, სამმაგი შეერთების ადგილას მხოლოდ მცირე რაოდენობით სითხე რჩება. ამ ეტაპზე, ნახევრად მყარ მასალას აქვს მნიშვნელოვანი სიმტკიცე და პლასტიურობა, ხოლო მყარი მდგომარეობის ცოცვა გამყარების შეკუმშვისა და თერმული სტრესის კომპენსირების ერთადერთი მექანიზმია. ეს ორი ეტაპი ყველაზე მეტად იწვევს შეკუმშვის სიცარიელეების ან ცხელი ბზარების წარმოქმნას.
3. ბზარების წარმოქმნის მექანიზმებზე დაფუძნებული მაღალი ხარისხის ფილის ზოდების მომზადება
3.1 დიდი ზომის ფილის ზოდებს ხშირად აღენიშნებათ ზედაპირული ბზარები, შიდა ფორიანობა და ჩანართები, რაც სერიოზულ გავლენას ახდენს მექანიკურ ქცევაზე შენადნობის გამყარების დროს.
3.2 შენადნობის მექანიკური თვისებები გამყარების დროს დიდწილად დამოკიდებულია შიდა სტრუქტურულ მახასიათებლებზე, მათ შორის მარცვლის ზომაზე, წყალბადის შემცველობაზე და ჩართვის დონეებზე.
3.3 დენდრიტული სტრუქტურის მქონე ალუმინის შენადნობებისთვის, მეორადი დენდრიტული მკლავების დაშორება (SDAS) მნიშვნელოვნად მოქმედებს როგორც მექანიკურ თვისებებზე, ასევე გამყარების პროცესზე. უფრო წვრილი SDAS იწვევს ფორიანობის უფრო ადრე წარმოქმნას და ფორიანობის უფრო მაღალ ფრაქციებს, რაც ამცირებს ცხელი ბზარირებისთვის კრიტიკულ სტრესს.
3.4 ისეთი დეფექტები, როგორიცაა დენდრიტებს შორის შეკუმშვის სიცარიელეები და ჩანართები, მნიშვნელოვნად ასუსტებს მყარი ჩონჩხის სიმტკიცეს და მნიშვნელოვნად ამცირებს ცხელი ბზარების წარმოქმნისთვის საჭირო კრიტიკულ დაძაბულობას.
3.5 მარცვლების მორფოლოგია კიდევ ერთი კრიტიკული მიკროსტრუქტურული ფაქტორია, რომელიც გავლენას ახდენს ცხელი ბზარების წარმოქმნაზე. როდესაც მარცვლები სვეტოვანი დენდრიტებიდან სფერულ თანაბარ მარცვლებად გადადიან, შენადნობი ავლენს უფრო დაბალ სიხისტის ტემპერატურას და გაუმჯობესებულ დენდრიტთაშორის სითხის გამტარიანობას, რაც თრგუნავს ფორების ზრდას. გარდა ამისა, უფრო წვრილ მარცვლებს შეუძლიათ გაუძლონ უფრო დიდ დეფორმაციას და დეფორმაციის სიჩქარეს და წარმოადგინონ ბზარების გავრცელების უფრო რთული გზები, რითაც მცირდება ცხელი ბზარების წარმოქმნის საერთო ტენდენცია.
3.6 პრაქტიკულ წარმოებაში, დნობის დამუშავებისა და ჩამოსხმის ტექნიკის ოპტიმიზაციას, როგორიცაა ჩართვისა და წყალბადის შემცველობის მკაცრი კონტროლი, ასევე მარცვლოვანი სტრუქტურის, შეუძლია გააუმჯობესოს ფილის ზოდების შიდა წინააღმდეგობა ცხელი ბზარების მიმართ. ოპტიმიზებულ ხელსაწყოების დიზაინთან და დამუშავების მეთოდებთან ერთად, ამ ზომებმა შეიძლება გამოიწვიოს მაღალი მოსავლიანობის, მასშტაბური, მაღალი ხარისხის ფილის ზოდების წარმოება.
4. ზოდის მარცვლეულის დახვეწა
7050 ალუმინის შენადნობი ძირითადად იყენებს მარცვლეულის გადამამუშავებელ ორ ტიპს: Al-5Ti-1B და Al-3Ti-0.15C. ამ გადამამუშავებელი მოწყობილობების ხაზოვანი გამოყენების შედარებითი კვლევები აჩვენებს:
4.1 Al-5Ti-1B-ით დამუშავებული ზოდები ავლენენ მნიშვნელოვნად მცირე მარცვლების ზომას და უფრო ერთგვაროვან გადასვლას ზოდის კიდიდან ცენტრამდე. უხეშმარცვლოვანი ფენა უფრო თხელია და მარცვლების საერთო დახვეწილობის ეფექტი უფრო ძლიერია ზოდის მთელ ზედაპირზე.
4.2 როდესაც გამოიყენება Al-3Ti-0.15C-ით წინასწარ რაფინირებული ნედლეული, Al-5Ti-1B-ის მარცვლის დახვეწის ეფექტი მცირდება. გარდა ამისა, Al-Ti-B-ის დამატების გარკვეულ წერტილზე მეტად გაზრდა პროპორციულად არ აუმჯობესებს მარცვლის დახვეწას. ამიტომ, Al-Ti-B-ის დამატების რაოდენობა უნდა შეიზღუდოს არაუმეტეს 2 კგ/ტ-სა.
4.3 Al-3Ti-0.15C-ით დახვეწილი ზოდები ძირითადად შედგება წვრილი, სფერული, თანაბარი ღერძისებრი მარცვლებისგან. მარცვლის ზომა ფილის სიგანეზე შედარებით ერთგვაროვანია. Al-3Ti-0.15C-ის 3–4 კგ/ტ დამატება ეფექტურია პროდუქტის ხარისხის სტაბილიზაციისთვის.
4.4 აღსანიშნავია, რომ როდესაც 7050 შენადნობში გამოიყენება Al-5Ti-1B, TiB₂ ნაწილაკები სწრაფი გაგრილების პირობებში, მიდრეკილნი არიან ზოდის ზედაპირზე ოქსიდის ფენისკენ სეგრეგაციისკენ, რაც იწვევს კლასტერების წარმოქმნას, რაც იწვევს წიდის წარმოქმნას. ზოდის გამყარების დროს, ეს კლასტერები იკუმშება შიგნით და ქმნის ღარისებრ ნაკეცებს, რაც ცვლის დნობის ზედაპირულ დაჭიმულობას. ეს ზრდის დნობის სიბლანტეს და ამცირებს სითხეობას, რაც თავის მხრივ ხელს უწყობს ბზარების წარმოქმნას ყალიბის ძირში და ზოდის ფართო და ვიწრო ზედაპირების კუთხეებში. ეს მნიშვნელოვნად ზრდის ბზარების წარმოქმნის ტენდენციას და უარყოფითად მოქმედებს ზოდის მოსავლიანობაზე.
4.5 7050 შენადნობის ფორმირების ქცევის, მსგავსი ადგილობრივი და საერთაშორისო ზოდების მარცვლოვანი სტრუქტურისა და საბოლოო დამუშავებული პროდუქტების ხარისხის გათვალისწინებით, Al-3Ti-0.15C სასურველია, როგორც 7050 შენადნობის ჩამოსხმისთვის ხაზოვანი მარცვლეულის გადამამუშავებელი — თუ კონკრეტული პირობები სხვაგვარად არ მოითხოვს.
5. Al-3Ti-0.15C-ის მარცვლის დახვეწის ქცევა
5.1 როდესაც მარცვლეულის გამწმენდი ემატება 720°C ტემპერატურაზე, მარცვლები ძირითადად შედგება თანაბარი ღერძიანი სტრუქტურებისგან ზოგიერთი ქვესტრუქტურით და ზომით ყველაზე პატარაა.
5.2 თუ ნალექი გამწმენდის დამატების შემდეგ დიდი ხნის განმავლობაში შენარჩუნდება (მაგ., 10 წუთზე მეტხანს), დომინირებს უხეში დენდრიტული ზრდა, რაც უფრო უხეშ მარცვლებს იწვევს.
5.3 როდესაც მარცვლეულის გამწმენდის დამატების რაოდენობა 0.010%-დან 0.015%-მდეა, მიიღება წვრილი, თანაბარი ღერძის მქონე მარცვლები.
5.4 7050 შენადნობის სამრეწველო პროცესის მიხედვით, მარცვლის დახვეწის ოპტიმალური პირობებია: დამატების ტემპერატურა დაახლოებით 720 °C, დამატების მომენტიდან საბოლოო გამყარებამდე დრო კონტროლირებადი 20 წუთის განმავლობაში და გამწმენდის რაოდენობა დაახლოებით 0.01–0.015% (3–4 კგ/ტ Al-3Ti-0.15C).
5.5 ზოდის ზომის ვარიაციების მიუხედავად, დნობის გამოსვლის შემდეგ მარცვლეულის გადამამუშავებლის დამატებიდან, ხაზის სისტემის, ღარისა და ყალიბის გავლით, საბოლოო გამყარებამდე საერთო დრო, როგორც წესი, 15-20 წუთია.
5.6 სამრეწველო პირობებში, მარცვლეულის გამწმენდი ტიტანის 0.01%-ზე მეტი რაოდენობით გაზრდა მნიშვნელოვნად არ აუმჯობესებს მარცვლეულის გამწმენდ პროცესს. სამაგიეროდ, ჭარბი დამატება იწვევს ტიტანით და კალციუმით გამდიდრებას, რაც ზრდის მასალის დეფექტების ალბათობას.
5.7 სხვადასხვა წერტილში - დეგაზაციიდან შესასვლელში, დეგაზაციიდან გამოსასვლელში და ჩამოსხმის ღარში - ჩატარებული ტესტები მარცვლის ზომაში მინიმალურ განსხვავებებს აჩვენებს. თუმცა, ფილტრაციის გარეშე, რაფინერის პირდაპირ ჩამოსხმის ღარში დამატება ზრდის დეფექტების რისკს დამუშავებული მასალების ულტრაბგერითი შემოწმების დროს.
5.8 მარცვლეულის ერთგვაროვანი დახვეწის უზრუნველსაყოფად და დახვეწის აპარატში დაგროვების თავიდან ასაცილებლად, მარცვლეულის დახვეწა უნდა დაემატოს დეგაზაციის სისტემის შესასვლელთან.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 16 ივლისი
