عیوب ریختهگری
عیوب ریختهگری
با توجه به دو فرایند اصلی در ریختهگری شامل جریان سیال و انجماد، عیوب ریختهگری در آن شامل موارد زیر میشوند:
- عیوب ناشی از جریان سیال: نیامد، جوش سرد، حبس هوا، حفرات گازی و رود آخال و سرباره و فیلمهای اکسیدی به داخل جریان سیال
- عیوب ناشی از انجماد: حفرههای درشت، حفرههای ریز، تنش باقیمانده، ترک گرم و ترک سرد
۱. گسیختگی گرم: ترکهایی هستند که معمولاً در ناحیه تغییرات در بخش یا کانتوری که لزوماً ناگهانی نیست رخ میدهد. آنها زمانی اتفاق میافتند که برخوردی بین دانههای رشد یافتهٔ ستونی هنگام انجماد رخ دهد. هات تیرها یک پوستهٔ اکسید شده روی سطح ترک خورده داشته و معمولاً بر روی سطح یا کمی پایینتر از سطح یافت میشوند. آنها معمولاً در گروههایی که یا در یک خط یا در چند خط مختلف هستند یافت میشوند. هات تیرها اغلب به واسطه هندلینگ سخت پس از جامد شدن بهطوریکه قبل از سرد شدن تا دمای محیط محدود به انبساط توسط سیستم قالب/هسته یا دمای خیلی بالا حین جدایش مذاب از قالب ایجاد میشوند.
۲.ترک وابسته به محدود شدن: این نوع عیوب به واسطه خنک کاری غیر یکنواخت که باعث افزایش تنشهای محلی میشوند به وجود میآیند. محور اصلی آنها در امتداد جهت تنش اعمال شده و معمولاً خطوط ناصافی هستند با نقاط متعدد که با فاصله از محور اصلی قرار گرفتهاند.
۳.ترکهای سرد: این عیوب زمانیکه مذاب از قالب جدا شده و تا دمای محیط خنک میشود رخ میدهند. این نوع ترک نشانی از اکسید شدن به همراه ندارد. این عیوب به اندازه تار مو نازک بوده و شناسایی آنها بشدت دشوار است. این ترکها معمولاً زمانیکه مقدار زیادی تنش پسماند در قطعه وجود دارد رخ میدهد. تنش بالا ممکن است در اثر خنک کاری ناموزون در قالب یا محدودیت در برابر انقباض فلز و تنشهایی که از استحکام ماده بیشتر است رخ دهد.
۴. انقباض: زمانیکه فلزات تحت حرارت قرار میگیرند، منبسط میشوند، و وقتی که خنک میشوند منقبض. بیشتر آهنها، ضریب ۰٫۰۰۰۰۱۱ بر درجه سانتیگراد را دارند. در سیستم متریک این به معنای آن است که یک میلهٔ فلزی آزاد با طول یک متر، به اندازه یازده میلیونیوم در متر یا یازده هزارم میلیمتر به ازای یک درجه سانتیگراد افزایش دما، افزایش طول مییابد. افزایش دما به اندازهٔ ۱۰۰۰ درجه موجب افزایش طول میله به اندازه ۱۱ میلیمتر خواهد شد.
در حین فرایند انجماد، بیشتر فلزات کاهش حجمی بین ۳ تا ۷ درصد را تجربه میکنند. زمانیکه فلزات منجمد میشوند، منقبض شده و در مورد یک شمش، انقباض در کاهش سطح مقطع ان رخ میدهد. به دلیل الگوهای انتقال حرارت، آخرین ناحیهای که منجمد میشود در مرکز و به سمت بالای شمش است. در ابتدا مقدار درجه مایع با فرایند انجماد، کاهش مییابد. به تدریج، فلز در سطح خود منجمد میشود. فرایند انجماد از لبهها شروع و به سمت داخل شروع میشود و باعث ایجاد فرو رفتگی v شکل روی سطح میشود. پس از مدتی حفرهٔ اولیه در تماس با سطح باز و سپس حفرهٔ ثانویه تشکیل میشود.
۵. جدایش: جدایش عبارت است از یک تفاوت محلی در ترکیب شیمیایی ماده. به هنگام انجماد فلز مذاب، عناصر متعددی در یک ناحیهٔ محدود متمرکز شده و باعث توزیع نامتقارن عناصر آلیاژی در آهن میشود. اگر این عیب شناسایی نشود، میتواند بر ویژگیهای مقاومت سایشی، آهنگری، جوشکاری، خواص مکانیکی، مکانیک شکست و مقاومت در برابر خستگی اثر بگذارد.
گاز به دام افتاده، تخلخل گازی: این عیب را میتوان به سه دلیل تقسیمبندی کرد:
- دستهٔ اول، گازهایی که در مذاب وجود دارند میتوانند همزمان با انجماد قطعه، سخت شوند و به دلیل انجماد حلالیت آنها در قطعه کاهش یافته و گیر میافتند.
- دستهٔ دوم، اگر قالب در شرایط خیلی بدی پر شده باشد، هوا میتواند وارد جریان فلز شده و سپس همزمان با منجمد شدن قطعه به دام بیفتد.
- دستهٔ سوم چسب شن وماسه که از آنها برای شکستن قالب زمانیکه در تماس با مذاب و محصولات گازی قرار میگیرند و آنها را مجبور به انجماد میکند که باعث ایجاد چنین عیبی میشود.
- حبس هوا: این عیب زمانی رخ میدهد که هوا در داخل مذاب به دام افتاده و نمیتواند فرار کند؛ بنابراین مذاب نیز نمیتواند حفرهٔ ایجاد شده را پر کند. لبههای مجاور به این قسمتها معمولاً گرد بوده و براق هستند.
- پوست زخم: یک لایهٔ نازک و نامنظم از فلز مذاب که روی سطح قالب یا بوسیلهٔ یک نقطه یا چند نقطه که توسط یک لایه نازک ماسه از هم جداشدهاند، چسبیده شدهاست. این عیب معمولاً در مقاطع فرورفته یا شیار دار و روی سطح ریختهگری شده مشاهده میشود. این عیب معمولاً قبل از اینکه فلز مذاب، قالب را بهطور مساوی پر کند به وجود آمده و حرارت نامساوی باعث منحرف شدن لایهای از ماسه و نهایتاً جداشدن آن از روی سطح شده و به فلز مذاب اجازهٔ جاری شدن در پشت ماسه را میدهد.
- انجماد سطح: عیبی که بواسطهٔ ذوب ناقص بین جریانهای مذاب به دلیل هندسهٔ قالب که باعث میشود دو یا چند جبههٔ جریان مذاب با یکدیگر ملاقات کنند. اگر دمای فلز مذاب خیلی پایین باشد، باعث ایجاد اختلال در فرایند جاری شدن میشود. فلز ذوب نشده و اگر عیب بر روی سطح باشد، همچون یک شیار باریک با لبههای گرد مشاهده میشود.
- فلاش: این دسته از عیوب، تصاویری به شکل ویفر با ضخامتهای متفاوت که در مفاصل قالب، به دور هسته یا بین هسته و مفاصل رخ میدهند. این عیب به دلیل عدم دقت بین قالب و سطوح هسته که باعث باز شدن سوراخ و ورود مذاب به آن میشود.
۶. ناپیوستگی در ریختهگری: زمانیکه فلز پروسهٔ تولید را طی میکند، مذاب به تدریج به شکل شمش در میآید. در حین فرایند انجماد، مواد خارجی و حبابها ممکن است در داخل شمش به دام افتاده و آنچه که تحت عنوان ناپیوستگی ذاتی است را تشکیل دهند. چنین ناپیوستگیهایی را در نهایت میتوان نورد، آهنگری و به قطعات مختلف به همراه سایر مواد در ادامه مراحل ساخت انجام داد. تعداد متعددی از ناپیوستگیها معمولاً در فلزات رخ میدهند.
