Trong môi trường hóa chất khắc nghiệt, nơi thiết bị thường xuyên hỏng hóc do ăn mòn—dẫn đến giảm năng suất và chi phí bảo trì tăng vọt—zirconium nổi lên như một giải pháp vượt trội. Bài viết này khám phá các kỹ thuật gia công và tạo hình cho zirconium và hợp kim của nó, giúp các ngành công nghiệp tối đa hóa lợi thế về hiệu suất.
Zirconium là một kim loại cứng, sáng bóng, màu xám bạc, nổi tiếng với khả năng chống ăn mòn vượt trội, khiến nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho thiết bị xử lý hóa chất. Trong các ứng dụng không liên quan đến hạt nhân, zirconium chủ yếu tồn tại ở hai dạng hợp kim:
Các đặc tính vật lý và cơ học của zirconium và hợp kim của nó (chi tiết trong Bảng 1) làm cho chúng đặc biệt hiệu quả trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao.
Zirconium có độ dẻo và khả năng gia công tốt bằng thiết bị xưởng tiêu chuẩn với những sửa đổi nhỏ. Tuy nhiên, ba nguyên tắc cơ bản phải được tuân thủ:
Do xu hướng bị dính và làm cứng bề mặt, zirconium yêu cầu góc thoát dao lớn hơn bình thường. Việc giữ cho dụng cụ luôn sắc bén là rất quan trọng, vì phoi mịn có nguy cơ cháy (xem phần An toàn).
Tiện Zirconium không yêu cầu thiết bị đặc biệt. Các thông số khuyến nghị được hiển thị trong Bảng 2 và 3. Góc cắt của dao tiện nên nằm trong khoảng từ +15° đến +60°.
Cả phay đứng và phay ngang đều hoạt động tốt với zirconium. Nên ưu tiên phay thuận để xuyên qua các bề mặt bị làm cứng. Dụng cụ phải luôn sắc bén với dòng chảy chất làm mát đầy đủ. Bảng 4-9 cung cấp các thông số phay chi tiết.
Mũi khoan lưỡi mỏng 118° tiêu chuẩn với chất làm mát cho kết quả thỏa đáng. Tấm đệm cứng ngăn ngừa ba via ở điểm thoát. Bảng 10-13 nêu rõ thông số khoan, khoét, tiện ren và doa.
Cả mài bằng đá mài và mài bằng đai mài đều hiệu quả. Đá mài silicon carbide cho kết quả tốt hơn đá mài nhôm oxit. Dầu mài cho kết quả tốt hơn chất lỏng hòa tan trong nước. Bảng 14-17 trình bày các thông số mài.
Cưa máy hoạt động tốt nhất với lưỡi cưa thép gió răng thô (3T). Cưa băng yêu cầu lưỡi cưa răng khía 0,042" với chất làm mát. Bảng 18-20 chứa các khuyến nghị cưa.
Zirconium có thể được tạo hình bằng thiết bị tiêu chuẩn nhưng phản ứng với khí quyển ở nhiệt độ cao và có xu hướng bị dính.
A. Uốn: Bán kính uốn tối thiểu là 5T ở nhiệt độ phòng và 3T ở 200°C. Uốn ống yêu cầu bán kính tối thiểu 3 lần đường kính ngoài.
B. Đột: Yêu cầu áp lực giữ phôi cao với khoảng hở 1-2% độ dày kim loại để đạt kết quả tối ưu.
C. Kéo & Xoay: Khả năng tạo hình tốt mặc dù có đặc tính làm cứng bề mặt. Bán kính lớn và thay đổi tiết diện dần dần là điều cần thiết.
Bản chất dễ cháy của zirconium đòi hỏi các biện pháp phòng ngừa đặc biệt. Mặc dù vật liệu khối an toàn, phoi và mạt vụn dễ dàng bốc cháy ở nhiệt độ cao. Nên bảo quản trong thùng chứa ngập nước. Không bao giờ sử dụng nước hoặc bình chữa cháy tiêu chuẩn cho đám cháy zirconium—chỉ sử dụng cát khô, bột graphite hoặc bột Metal-X.
