Az öntési buborékok fő okai részletesen

TL;DR

A hólyagképződés a nyomásos öntés során egy felületi hiba, amely a fém bőre alatt lévő becsapdázódott gáz tágulásából adódóan keletkező kidudorodásokban nyilvánul meg. A jelenség elsődleges oka a gáz- vagy levegőbefogódás, amelyet a zavaros fémáramlás és a nem megfelelő formaventilláció okoz. További fontos tényezők a túl magas olvadt fém- vagy forma-hőmérséklet, a forma kenőanyagainak helytelen felhordása, valamint szennyeződések vagy fizikai hibák magában az alumíniumötvözetben.

A gáz- és levegőbefogódás szerepe a hólyagok kialakulásában

A hólyagok kialakulásának legalapvetőbb oka a nyomásöntés során az öntőforma üregébe záródott gáz, amely az öntési folyamat során keletkezik. A hólyagok lényegében egy speciális típusú gázosodás, ahol a lezárt gáz az öntvény felülete alatt helyezkedik el. Ahogy az olvadt fém megszilárdul, a benne lévő gáz hatalmas nyomás alatt áll. Amikor az alkatrész kiürül az öntőformából, a külső támasz megszűnik, és a még mindig puha fémfelületet a táguló gáz kifelé nyomhatja, így jön létre a jellegzetes hólyag.

Ez a gáz több forrásból is származhat. A leggyakoribb az a levegő, amely már jelen van az öntőforma üregében és az öntőcsatorna-rendszerben a lökés előtt. Ha az olvadt fém túl gyorsan kerül befecskendezésre, vagy ha az áramlási útvonal nincs megfelelően optimalizálva, turbulencia keletkezik. Ez a turbulens, kaotikus áramlás visszahajlik önmagára, és levegőzsebeket zár be, amelyek nem tudnak elmenekülni, mielőtt a fém megszilárdulna. Ezt részletesen technikai elemzés tárgyalja egy CEX Casting , a gyenge kapu- és csatornatervezés gyakori ok, mivel nem biztosít sima, lamináris folyású áramlást a fémnek az öntőforma belsejébe.

A nem megfelelő szellőztetés egy másik kritikus tényező. A szellőzők kis csatornák, amelyek lehetővé teszik a levegő eltávozását az üregből, miközben az olvadt fém kitölti azt. Ha ezek a szellőzők eldugulnak, túl kicsik vagy rosszul helyezkednek el, a levegőnek nincs hova távoznia, és bezáródik az öntvénybe. Ennek eredménye a pórusosság, illetve ha a felület közelében van, akkor hólyagok keletkezhetnek. A szellőztetőrendszer optimalizálása elengedhetetlen ennek a hibatípusnak a megelőzésében.

A gáz- és levegőbefogás csökkentése érdekében több legjobb gyakorlatot is alkalmazni kell:

• Kapu- és csatornarendszer optimalizálása: Öntésfolyam-szimulációs szoftver használata olyan rendszer tervezéséhez, amely sima, turbulenciamentes kitöltést biztosít az öntőforma üregében.
• Megfelelő szellőztetés biztosítása: Hatékony szellőzők és túlfolyó kapuk tervezése és karbantartása a levegő teljes kivezetésének biztosítása érdekében.
• Befecskendezési sebesség szabályozása: Állítsa be a töltési profilt, különösen a kezdeti lassú fázist, hogy gyengéden kiszorítsa a levegőt az üregből, mielőtt megkezdődik a nagysebességű kitöltés.
• Vákuum segítségének alkalmazása: Kritikus alkatrészek esetén a vákuumos öntési eljárás bevezetése aktívan eltávolítja a levegőt az üregből az injektálás előtt, így gyakorlatilag kiküszöböli a becsapódott gáz okta hibák kockázatát.

Folyamatparaméterek: Hogyan okoznak hólyagokat a hőmérséklet és a kenőanyagok

A levegő fizikai befogásán túlmenően az üzemeltetési folyamatparaméterek jelentős szerepet játszanak a hólyagok kialakulásának körülményeinek megteremtésében. A hőmérséklet-szabályozás és a kenőanyag-alkalmazás két legfontosabb terület, amelyet kezelni kell. Túl magas hőmérséklet, akár az olvadt fém, akár az öntőforma esetében, súlyosbíthatja a gázzal kapcsolatos problémákat. Egy áttekintés szerint Sunrise Metal , a magas hőmérséklet növelheti az olvadt ötvözet belső gőznyomását, és okozhatja a forma kenőanyagainak lebomlását, amelyek gázt szabadítanak fel, ami ezután becsapódik.

Az öntőformák kenő- vagy elválasztószerei szükségesek ahhoz, hogy megakadályozzák az öntvény formához tapadását, de helytelen használatuk a gázbuborékok és hólyagok egyik fő okozója. Ha túl sok kenőanyagot visznek fel, vagy egyenetlenül alkalmazzák, a felesleges folyadék gyűjlik az öntőformában. A forró olvadt fémmel való érintkezéskor ez a felesleges kenőanyag azonnal elpárolog, nagy mennyiségű gázt képezve, amelynek nincs ideje elszivárogni a szellőzőnyílásokon. Ahogy egy jelentésben kifejtette a The Hill & Griffith Company , a dugattyú kenése gyakran az egyik legnagyobb tényező, különösen akkor, ha extra kenőanyagot használnak kopott dugattyúhegy kompenzálására.

A nedvesség egy másik kulcsfontosságú tényező. Az öntőforma bármilyen maradék nedvessége – csöpögő vízvezetékek, csepegő permetezők, vagy maga az elválasztószerek miatt – befecskendezéskor gőzzé alakul. Ez a gőz ugyanúgy viselkedik, mint bármely más lezárt gáz, nyomást gyakorolva az öntvény belsejében, ami hólyagok kialakulásához vezethet. Ezért elsődleges fontosságú egy száraz öntőforma-környezet fenntartása.

A folyamatparaméterek okozta hólyagok megelőzése érdekében az operátoroknak a következő korrekciós intézkedésekhez kell tartaniuk magukat:

1. Pontos hőmérséklet-szabályozás fenntartása: Győződjön meg arról, hogy az olvadt ötvözet és az öntőforma is a megadott hőmérsékleti tartományon belül maradjon, hogy elkerülje a túlmelegedést és a túlzott gázképződést.
2. Közeg alkalmazása mértékkel és egyenletesen: Automatizált permetező rendszereket használjon minimális, konzisztens rétegű, minőségi, alacsony maradékanyagú kioldószerek felhordására.
3. Elpárolgási idő biztosítása: Győződjön meg arról, hogy elegendő késleltetés legyen a permetezés után ahhoz, hogy a kenőanyagban lévő víz vagy oldószer teljesen elpárologhasson, mielőtt az öntőforma lezárulna.
4. Rendszeres karbantartás végzése: Rendszeresen ellenőrizze és javítsa ki az esetleges szivárgó víz- vagy hidraulikus csöveket, és győződjön meg arról, hogy a permetezőfejek nem csepegnek.

Anyagi és fizikai hibák, mint gyökér okok

A okok utolsó kategóriája a öntött anyag sértetlenségével és a fémáramláson belüli fizikai szünetekkel kapcsolatos. A hólyagok a ötvözetben lévő szennyező anyagokból eredhetnek. Például az alacsony forráspontú elemek, mint például az ólom vagy a kadmium, a öntés vagy a későbbi hőkezelés során elpárologhatnak, ami belső gáznyomást okoz. Hasonlóképpen az alumíniumötvözetek olvadás közben hidrogént szívhatnak fel, amely a megszilárdulás során megpróbál kijutni, ami porositást és hólyagokat okoz.

A töltés során bekövetkező fizikai hibák is nagy károkat okoznak. A tanulmányt a Mérnöki hibaelemzés kiemeli, hogy a hideg darabok – félig megszilárdult fémrészek, amelyek a tömítőcsatorna falairól szakadnak le – elsődleges oka a nagy hólyagok kialakulásának, különösen a beömlőrendszer közelében található területeken. Ezek a darabok szakadásokat hoznak létre az öntvény mikroszerkezetében. A gázok jelenléte ezekben a üregekben hőkezelés során tágul ki, jelentős felületi hólyagokat képezve. Más hasonló hibák a hideg cseppek, hideg lövedékek és oxidfóliák, amelyek mind megzavarják a fém homogenitását, és hólyagképződés kiindulási pontjaiként működnek.

Az anyaggal kapcsolatos hibák megelőzéséhez szigorú ellenőrzésre van szükség az egész folyamat során, az alapanyagok kezelésétől a végső gyártásig. Elengedhetetlen olyan beszállítóval együttműködni, amely erős elköteleződést mutat a minőségirányítás iránt. Például a nagyteljesítményű autóipari alkatrészek gyártói gyakran a tanúsított IATF16949 szabványt és belső minőségellenőrzési folyamatokat alkalmaznak, hogy biztosítsák az anyag integritását a kezdetektől a végleges termékig, ami kritikus lépés ezen hibák megelőzésében.

A különböző okok pontosabb megértése érdekében az alábbi táblázat összehasonlítja a gázbefogódásból származó hólyagokat a fizikai vagy kémiai hibákból keletkezőkkel:

A megoldások közé tartozik az alapanyagok alapos előmelegítése és szárítása, magas tisztaságú ötvözetek használata, valamint hatékony gáztalanítási eljárások alkalmazása nitrogénnel vagy argonnal a beoldódott hidrogén eltávolítására az öntés előtt.

Gyakran ismételt kérdések az öntvényhólyagokkal kapcsolatban

1. Mi az elsődleges oka az öntvényhólyagoknak?

Az öntvényhólyagok elsődleges oka a csapdába esett gáz, leggyakrabban a formaüregből származó levegő, amely a zavaros olvadékfém áramlása és elégtelen szellőzés miatt kerül bezáródásra. Ez a gáz, amely az öntvény felülete alatt helyezkedik el, kiterjed és kifelé tolja a puha fémréteget, ezzel létrehozva egy buborékot.

2. A hőkezelés okozhat-e hólyagokat nyomottöntvényen?

Igen, a hőkezelés gyakori kiváltó oka a hólyagképződésnek. Egy alkatrész megjelenése tökéletes lehet öntött állapotában, de ha csapdázott gáz vagy fizikai szakadás van a felület alatt, a hőkezelés magas hőmérséklete miatt a gáz jelentősen kitágul, és így hólyagszerű hibaként jelenik meg a felületen.

3. Hogyan különböztethető meg a hólyag a általános porozitástól?

A hólyagok felületi vagy közel felületi hibák, amelyek a munkadarab bőre felett dudorokként jelennek meg. Az általános porozitás másrészt olyan üregeket jelent, amelyek a munkadarab belsejében bárhol előfordulhatnak, akár mélyen is. Bár mindkettőt csapdázott gáz okozza, a hólyagok kifejezetten azok a pórusok, amelyek elég közel vannak a felülethez ahhoz, hogy deformálják azt.