የግራፋይት ሮተር ያለ ፀረ-ኦክሳይድ ሽፋን ለምን ማድረግ አይችልም?

በአሉሚኒየም ማቅለጫ እና በቀለጠ የአሉሚኒየም ጋዝ ማስወገጃ ኢንዱስትሪ ውስጥ፣ግራፋይት ሮተሮችወደ መደበኛ መሳሪያዎች ሊደርሱ ተቃርበዋል። ብዙ ፋብሪካዎች ፀረ-ኦክሳይድ ሽፋን ከሌለ ሮተሩ በፍጥነት ጥቅም ላይ እንደሚውል በሚገባ ያውቃሉ። በዚህም ምክንያት የተለያዩ "ከፍተኛ ሙቀት ያላቸው ፀረ-ኦክሳይድ ሽፋኖች" ገበያውን አጥለቅልቀዋል። ሆኖም ግን፣ ወደ ትክክለኛ የምርት ቦታዎች ሲመጣ፣ አንድ የተለመደ ጥያቄ ይነሳል፡- የግራፋይት ሮተርን ለመጠበቅ የታሰበው ሽፋን ብዙውን ጊዜ በከፍተኛ ሙቀት፣ በረጅም ጊዜ እና በከባድ ሁኔታዎች ውስጥ የሚወድቀው የመጀመሪያው አካል የሆነው ለምንድን ነው? በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ የብዙ ዓመታት ልምድ ያላቸው ባለሙያዎች ብዙውን ጊዜ እንደዚህ ያሉ ችግሮች ያጋጥሟቸዋል። ስለዚህ፣ የግራፋይት ሮተር ፀረ-ኦክሳይድ ሽፋኖችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ለመምረጥ እና ለመጠቀም፣ በመጀመሪያ የሽፋኖቹን የውድቀት ዘዴዎች መረዳት እና ከዚያም በቁሳቁስ ወለል ህክምና በእውነት ብቃት ያለው ኩባንያ በዋና ዋና ዘርፎች እራሱን እንዴት መለየት እንደሚችል መመርመር አስፈላጊ ነው።

I. የግራፋይት ሮተሮች ያለ ፀረ-ኦክሳይድ ሽፋን ማድረግ የማይችሉት ለምንድን ነው?
ግራፋይት ራሱ ለቀለጠ አልሙኒየም በጣም “ተስማሚ” ነው፡

• ዝቅተኛ ጥግግት እና ቀላል ክብደት፣ የማስተላለፊያ ጭነትን መቀነስ;
• ጥሩ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም፣ በተደጋጋሚ የሙቀት ዑደት ወቅት ለመስበር የማይጋለጥ፤
• ለማስኬድ ቀላል፣ የአሉሚኒየም ፈሳሽ ማነቃቂያ እና የአረፋ ስርጭትን የሚያመቻቹ ውስብስብ የሮተር ኢምፔለር መዋቅሮችን ያስችላል።

ሆኖም ግን፣ ገዳይ የሆነ ድክመትም አለው፡ ያለማቋረጥ ኦክሳይድ ይደረግበታል እና በከፍተኛ ሙቀት ኦክስጅን ባለባቸው አካባቢዎች ይበላል።

በተለመደው የአሉሚኒየም ማቅለጫ ሁኔታዎች ውስጥ፦

• የቀለጠ የአሉሚኒየም የሙቀት መጠን ብዙውን ጊዜ ከ720–780°ሴ ይደርሳል፣ አንዳንድ ሁኔታዎች ደግሞ የበለጠ ከፍ ያሉ ናቸው፤
• የሮተሩ ክፍል ለእቶን ከባቢ አየር የተጋለጠ ሲሆን የኦክስጅንና የቃጠሎ ምርቶች የማይቀሩ ናቸው፤
• ሮተሩ በከፍተኛ ፍጥነት ይሽከረከራል፣ ትኩስ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ግራፋይት ለከባቢ አየር ያለማቋረጥ ያጋልጣል።

ውጤታማ የፀረ-ኦክሳይድ ሽፋን ከሌለው ሮተሩ የሚከተሉትን ያሳያል፡

• የወለል ንብርብሮች ቀስ በቀስ "ይቃጠላሉ"፣ በሳምንት ወይም በቀናት ውስጥ የሚታየው የመጠን ቅነሳ፤
• ወለል ሻካራ እና ቀዳዳ ያለው ሲሆን ይህም ወደ ያልተስተካከለ የአረፋ ስርጭት እና የጋዝ ማስወገጃ ውጤታማነትን ይቀንሳል።
• ኦክሳይድ የተደረገበት ዱቄትና ፍርስራሽ የሚወድቁ ሲሆን ይህም በቀለጠው አልሙኒየም ውስጥ የመካተት ምንጮች ይሆናሉ።

የፀረ-ኦክሳይድ ሽፋን ተልዕኮ ግራፋይት ይህንን "ሥር የሰደደ የፍጆታ ውጊያ" በከፍተኛ ሙቀት፣ በኦክስጅን የበለፀገ እና በቀለጠ የአሉሚኒየም እና የዝገት አካባቢዎች ለመቋቋም መርዳት ነው።

II. ሽፋኖች በከባድ ሁኔታዎች ውስጥ መጀመሪያ ላይ ለምን ይበላሻሉ?
በመደበኛ የውድቀት ትንተና ውስጥ፣ በጣም በተደጋጋሚ የሚከሰቱ ሁኔታዎች ወደ በርካታ የተለመዱ ሁኔታዎች ሊመደቡ ይችላሉ፡

1. የሙቀት ማስፋፊያ አለመጣጣም፡ ጥሩ ሽፋን "ራሱን ይቀድዳል"

• የግራፋይት እና የኢንኦርጋኒክ ሽፋን ቁሳቁሶች የሙቀት መስፋፋት ባህሪ በጣም የተለየ ነው፡
• ግራፋይት በጣም አኒሶትሮፒክ ሲሆን በተለያዩ አቅጣጫዎች የተለያየ መስፋፋት አለው፤
• ብዙ የሴራሚክ ወይም የመስታወት ሽፋኖች ከፍተኛ የሙቀት ማስፋፊያ ኮፊሸንት ያላቸው እና የበለጠ “ጠንካራ” ናቸው።

በተደጋጋሚ የማሞቂያ፣ የመንከር፣ የመዝጋት እና የማቀዝቀዝ ዑደቶች ወቅት፣ ሁለቱ ቁሳቁሶች አይሰፉም እና በተመሳሳይ ጊዜ አይኮማተሩም፦

• ማይክሮክራኮች በሽፋኑ ውስጥ መታየት ይጀምራሉ፤
• እነዚህ ስንጥቆች በሮተር ሽክርክሪት እና በቀለጠ የአሉሚኒየም ቅኝት ስር መሰራጨታቸውን ቀጥለዋል፤
• በመጨረሻም፣ የሽፋኑ ትላልቅ ቦታዎች ይፈሳሉ፣ ይህም የግራፋይት ንጣፍ በአካባቢው ይጋለጣል።

ላይ ላዩን ሲታይ "ደካማ የሽፋን ጥራት" ይመስላል፣ ነገር ግን እንደ እውነቱ ከሆነ፣ ከግራፋይት ጋር ያለው የሙቀት ማመሳሰል በፎርሙላ እና በመዋቅራዊ ዲዛይን ደረጃ ላይ እንደ ጥብቅ የዲዛይን ገደብ ተደርጎ አይቆጠርም ነበር።
2. ቀዳዳዎች እና ፒንሆሎች፡ ለኦክስጅን እና ለቀለጠ አልሙኒየም ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ቻናሎች
በአንዳንድ ሽፋኖች ውስጥ፣ ማይክሮስትራክቸር በእውነት ጥቅጥቅ ያለ አይደለም፡

• የተሳሳተ የቅንጣት መጠን ስርጭት ከተጣራ በኋላ እርስ በእርስ የተያያዙ ቀዳዳዎችን ይተዋል፤
• ወጥ ያልሆነ አተገባበር እና ማድረቅ ወደ ፒንሆሎች እና ወደተያዙ አረፋዎች ይመራል፤
• የተኩስ ኩርባው ደካማ ቁጥጥር በአካባቢው ያልተፈቱ አካባቢዎችን ያስከትላል።

እነዚህ የማይታዩ ጉድለቶች በከፍተኛ የአገልግሎት ሁኔታዎች ውስጥ በእጅጉ ይባባሳሉ፡

• ኦክስጅን በቀዳዳዎቹ ውስጥ ዘልቆ በመግባት ከሽፋኑ ስር ያለውን ግራፋይት ኦክሳይድ ማድረግ ይጀምራል፤
• ከሽፋኑ ስር ያለው ንብርብር ቀስ በቀስ ተቆፍሮ “አረፋዎች” ወይም ባዶዎች ይፈጠራሉ፤
• አንድ ቀን፣ በምርት መሃል ላይ፣ ሙሉ የሽፋን ክፍል በድንገት ተነጠቀ።

በተለምዶ በቦታው ላይ የሚታየው ነገር የወደቀው ሽፋን የኋላ ክፍል እና የተጋለጠው የግራፋይት ገጽ ቀድሞውኑ ልቅ እና ዱቄት መሆናቸው ነው።
3. ከቀለጠ አልሙኒየም እና ስላግ የተገኘውን የኬሚካል ዝገት ችላ ማለት
በእርግጥም እጅግ በጣም ከባድ የሆኑ የአገልግሎት ሁኔታዎች ከፍተኛ የሙቀት መጠን ብቻ አይደሉም። እነዚህም የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

• ከፍተኛ Mg፣ ከፍተኛ Si ወይም ብርቅዬ የምድር ተጨማሪዎች ያላቸው ውስብስብ የአሉሚኒየም ቅይጥ ስርዓቶች፤
• በክሎራይድ እና በፍሎራይድ ላይ የተመሰረቱ የማጣሪያ እና የመሸፈኛ ወኪሎች ቅሪቶች፤
• ለረጅም ጊዜ ከሮተር ወለል ጋር የሚጣበቅ ስላግ።

የሽፋን ፎርሙላ እነዚህን ኬሚካላዊ ምክንያቶች ችላ በማለት "ከፍተኛ የሙቀት መጠንን መቋቋም" ላይ ብቻ የሚያተኩር ከሆነ የሚከተሉት ችግሮች ሊከሰቱ ይችላሉ፡

• የተወሰኑ የሽፋን ክፍሎች ከቀለጠ አልሙኒየም ወይም ከስላግ ጋር በአካባቢው ምላሽ ይሰጣሉ፣ ይህም ዝቅተኛ የማቅለጥ ነጥብ ደረጃዎችን ይፈጥራል፤
• በረጅም ጊዜ ግንኙነት ወቅት፣ ሽፋኑ ቀስ በቀስ ይለሰልሳል እና በኬሚካል ይሸረሸራል፣ መሬቱ በትንሹ "ይበላል"፤
• የሽፋን ወለል ሻካራ ይሆናል፣ የፍሰት መስክ ይበላሻል፣ እና የጋዝ ማስወገጃ ውጤታማነት ይቀንሳል።

በላብራቶሪ ውስጥ የሚደረጉ የአጭር ጊዜ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ምርመራዎች የዚህ ዓይነቱ የረጅም ጊዜ የኬሚካል ጥቃት ድምር ውጤቶችን ሊያሳድጉ አይችሉም።
4. የሂደት አለመረጋጋት፡- “በተሳሳተ መንገድ ተጠቅሟል” የሚል ጥሩ ቀመር
ሌላው የተለመደ ሁኔታ የሚከተለው ነው፡

• ተመሳሳይ ፎርሙላ በተለያዩ ቡድኖች ወይም በተለያዩ ፋብሪካዎች ውስጥ በጣም የተለያዩ የአገልግሎት ህይወቶችን ያሳያል፤
• አዲስ ባች አገልግሎት ላይ ይውላል እና ሽፋኑ ወዲያውኑ ማለት ይቻላል መላላጥ ይጀምራል፣ ይህም ለምርት ቦታው ለመቀበል አስቸጋሪ ነው።

ወደ ዋናው መንስኤ ስንመለስ፣ ችግሮቹ ብዙውን ጊዜ በሂደቱ ዝርዝሮች ውስጥ ይገኛሉ፡

• በቂ ያልሆነ የንጣፍ ወለል ዝግጅት፣ አቧራ እና የዘይት ብክለት ማጣበቂያን የሚያመጣ፤
• ወጥ ያልሆነ የሽፋን ውፍረት፣ ደካማ ቦታዎች መጀመሪያ እንዲበላሹ ያደርጋል፤
• የተኩስ ሙቀት እና የመቆያ ጊዜ ደካማ ቁጥጥር፣ ይህም ያልተረጋጋ የሽፋን ማይክሮ መዋቅር ያስከትላል።

ለሽፋን ምርቶች፣ ፎርሙላው መሠረት ነው፣ ነገር ግን የተረጋጋ እና በደንብ ቁጥጥር የሚደረግበት ሂደት የአገልግሎት ዘመን እውነተኛ ዋስትና ነው።

III. የገጽታ ምህንድስናን በትክክል የሚረዳ ኩባንያ እንዴት ይሰራል?

በኩባንያችን ውስጥ የረጅም ጊዜ ትኩረት በቁሳቁሶች ወለል ምህንድስና እና ለከፍተኛ ሙቀት ክፍሎች ተግባራዊ ሽፋኖች ላይ ነበር። በአሉሚኒየም ማጣሪያ ኢንዱስትሪ ውስጥ ላሉት የግራፋይት ሮተሮች ከፍተኛ የሥራ ሁኔታ፣ ችግሩን ከአራት ቁልፍ ገጽታዎች እንፈታዋለን።

1. ከግራፋይት ጀምሮ የሽፋን ፎርሙላ መንደፍ፣ ሽፋንን በማንኛውም ንጣፍ ላይ ማስገደድ አያስፈልግም

ሁልጊዜ የደንበኛውን የግራፋይት ንጣፍ ዝርዝር የቁሳቁስ ትንተና እንጀምራለን፡

• የቀዳዳውን መዋቅር፣ የጥግግት ደረጃውን እና የአኒሶትሮፒክ የሙቀት መስፋፋት ባህሪውን መረዳት፤
• ትክክለኛውን የአሠራር የሙቀት መጠን መገለጫ እና የሙቀት ዑደት ድግግሞሽን መገምገም፤
• ከፍተኛ ውጥረት ያለባቸውን እና ከፍተኛ የአለባበስ ቦታዎችን ለመለየት ይህንን ከሮተር ጂኦሜትሪ ጋር ያጣምሩ።

በዚህ መሠረት፣ የታለመ የሽፋን ፎርሙላ ዲዛይን እናከናውናለን፡

• የሽፋኑን አጠቃላይ የሙቀት ማስፋፊያ ቅንጅት በተቻለ መጠን ወደ ግራፋይት ቅርብ እንዲሆን ይቆጣጠሩ።
• ጥንካሬን እና ጥንካሬን ለማመጣጠን ባለብዙ-ደረጃ የተቀናጀ ስርዓት ይጠቀሙ፤
• የመሰነጠቅ አደጋን ለመቀነስ ከፍተኛ ውጥረት ባለባቸው አካባቢዎች የሽፋን ውፍረት እና የንብርብር መዋቅር ያስተካክሉ።

የምናቀርበው "ለሁሉም ሰው የሚሆን አንድ ሽፋን" ሳይሆን በግራፊት ንጣፉ ዙሪያ የተገነባ ሙሉ መፍትሄ ነው።

2. ማይክሮስትራክቸርን መቆጣጠር፡- ሽፋኑን “ለዓይን የማይነካ” ብቻ ሳይሆን በእውነት “ወፍራም” ማድረግ

ቀዳዳዎችን እና ፒንሆሎችን ለመቋቋም፣ ከጥሬ ዕቃዎች እና ከሂደት ጎኖች በተመሳሳይ ጊዜ እንሰራለን፡

• የቅንጣት መጠን ስርጭትን እና ጠንካራ ይዘትን ማመቻቸት፣ ይህም ሽፋኑ ከተጣራ በኋላ ቀጣይነት ያለው እና ጥቅጥቅ ያለ መዋቅር ይፈጥራል።
• ውስጣዊ ውጥረትን እና ማይክሮክራክቶችን ለመቀነስ በተወሰነ የሂደት መስኮት ውስጥ የማድረቅ እና የማቀጣጠል ኩርባዎችን ይቆጣጠሩ፤
• በቁልፍ ስብስቦች ላይ የሜታሎግራፊ፣ የፖሮሲስ መለኪያዎችን እና የማጣበቅ ሙከራዎችን ያካሂዱ፣ ይህም ውሂብ ራሱ እንዲናገር ያስችለዋል።

በከባድ የአገልግሎት ሁኔታዎች ውስጥ ይህ እንደሚከተለው ይተረጎማል

• የአካባቢው አለባበስ ቢከሰትም እንኳ ሽፋኑ በትላልቅ ብልጭታዎች ላይ ከመፍሰስ ይልቅ ቀስ በቀስ እየሳሳ ይሄዳል፤
• የአገልግሎት ዘመን ልዩነት በእጅጉ የተገደበ ሲሆን ይህም የሂደት እቅድ ማውጣትና የጥገና መርሃ ግብርን ቀላል ያደርገዋል።

3. ለተወሰኑ የተቀረጸ የአሉሚኒየም እና የስላግ ስርዓቶች የዝገት መቋቋም ዲዛይን ማድረግ
በእያንዳንዱ ተጠቃሚ የአሉሚኒየም ቅይጥ እና ረዳት ቁሶች ስርዓቶች ላይ በመመስረት ብጁ የዝገት-መቋቋም ግምገማዎችን እናከናውናለን፡

• ከፍተኛ ማግኒዚየም እና ከፍተኛ ሲሊከን የአሉሚኒየም ቅይጥዎችን ለየብቻ የማጥለቅ ሙከራዎችን ያካሂዱ፤
• የሽፋኑን ኬሚካላዊ መረጋጋት ለመፈተሽ የተለመዱ የማጣሪያ እና የመሸፈኛ ወኪሎች ቅሪቶችን በመጠቀም አካባቢዎችን አስመስሉ፤
• በሽፋኑ እና በቀለጠው አልሙኒየም መካከል የመፈጠር ዝቅተኛ የመቅለጥ ወይም የመሰባበር ደረጃዎች አደጋን ለመቀነስ የፎርሙላ ክፍሎችን ያስተካክሉ።

ከተጠቃሚው እይታ አንጻር ጥቅሞቹ በጣም ተጨባጭ ናቸው፡

• በሮተር ወለል ላይ ያሉ አካባቢያዊ "የቀለጡ" ጉድጓዶች ከእንግዲህ አይከሰቱም፤
• ስላግ በሽፋኑ ወለል ላይ በጥብቅ የመበከል እድሉ አነስተኛ ነው፣ ይህም የጽዳት ችግርን ይቀንሳል፤
• የተቀለጠ የአሉሚኒየም ንፅህና የበለጠ የተረጋጋ ይሆናል፣ እና በታችኛው ክፍል በሚወሰዱ ቀረጻዎች ውስጥ የጋዝ ቀዳዳ እና የመካተት ጉድለቶች ይቀንሳሉ።

4. የሂደቱን መረጋጋት ወደ ጥራት ቁጥጥር ማምጣት፣ በውሂብ ሉህ ላይ ብቻ መተው አይደለም።
በምርት ውስጥ፣ የወለል ቅድመ-ህክምና፣ የሽፋን አተገባበር እና ማቃጠልን እንደ አንድ የተቀናጀ የሂደት ሰንሰለት አድርገን እንመለከተዋለን፡

• ለሽፋኑ አስተማማኝ "መልሕቅ" ለማረጋገጥ ደረጃውን የጠበቀ የንጣፍ ጽዳት እና የማሽኮርመም ሂደቶች፤
• በሮተር ጂኦሜትሪ መሰረት ተገቢውን የአተገባበር ዘዴ (መጥለቅ፣ መርጨት ወይም ብሩሽ ማድረግ) መምረጥ፣ በመስመር ውስጥ ውፍረት ቁጥጥር ማድረግ፤
• የምድጃውን የሙቀት መጠን፣ ከባቢ አየር፣ የማሞቂያ እና የማቀዝቀዣ መጠን በመመዝገብ እና በመከታተል የቡድን-ወደ-ቡድን ወጥነት እንዲኖር ማድረግ።

በተመሳሳይ ጊዜ፣ በመስክ ግብረመልስ ላይ በመመስረት ቀጣይነት ያለው መሻሻል እናደርጋለን፡

• ትክክለኛውን የውድቀት ቦታ እና ዘዴ ለመለየት በተመለሱት እና ባልተሳኩ ሮተሮች ላይ የመስቀለኛ ክፍል ትንተና በመደበኛነት ያካሂዱ፤
• እነዚህን የትንታኔ ውጤቶች በቀላሉ "ወፍራም ማድረግ" ወይም "ከባድ ማድረግ" ከማድረግ ይልቅ ወደ ፎርሙላ እና የሂደት ማመቻቸት ይመልሱ።