Dujiniai defektai kontra traukos pora: svarbiausių liejinių defektų nustatymas

TRUMPAI

Dujų porėtumas ir susitraukimo metu atsirandantis porėtumas yra dažni liejimo defektai, turintys skirtingas kilmę ir išvaizdą. Dujų porėtumas atsiranda dėl užstrigusių dujų, esančių lydymosi metu, sukeldamas glotnius, sferinius tuštumus. Priešingai, susitraukimo metu atsirandantis porėtumas yra sukeliamas dėl nepakankamo lydinio kiekio kompensuoti tūrio sumažėjimui, kai liejinys vėsta, dėl ko susidaro grublėti, kampuoti ertmės. Šių esminių skirtumų priežastims ir morfologijai supratimas yra būtinas metalinių liejinių defektų diagnozei ir prevencijai.

Dujų porėtumo supratimas: priežastys ir charakteristikos

Dujų porėtumas yra dažnas defektas metalo liejime, kuris pasižymi tuščiavidurių vietų susidarymu dėl įstrigusių dujų standėjančiame metale. Kai lydymasis metalas atvėsta, jo gebėjimas išlaikyti tirpintas dujas, tokias kaip vandenilis aliuminio lydinimuose, ženkliai sumažėja. Šios perteklinės dujos išstumiamos iš tirpalo ir suformuoja burbuliukus, kurie užfiksuojami, kai metalas apie juos sustingsta. Šie defektai gali pakenkti galutinio gaminio konstrukciniam vientisumui ir slėgio sandarumui, todėl jų prevencija yra būtina aukštos našumo sritims.

Dujų porėtumo išvaizda yra viena iš ryškiausių jos savybių. Tuštumos dažniausiai būna sferinės arba pailgos su lygiomis, dažnai blizgančiomis vidinėmis sienelėmis. Ši morfologija atsiranda todėl, kad dujų burbuliukai susidaro skystame ar pusiau skystame metale, o paviršiaus įtempimas daro juos žemos energijos, sferinės formos, kol aplinkinė struktūra tampa standi. Šios poros gali pasireikšti įvairiais pavidalais, įskaitant po paviršiumi esančias dujų kameras, burbulus liejinių paviršiuje arba smulkias, išsklaidytas adatines skylutes, kurios dažnai randamos liejinio viršutinėse dalyse.

Duju porėtumo priežastys yra įvairios, tačiau beveik visada susijusios su dujas formuojančių medžiagų ar sąlygų patekimu lydymo ir liejimo procese. Efektyvi diagnostika reikalauja atidžiai ištirti visą gamybos grandinę. Kai kurios dažniausios priežastys apima:

• Tirpiosios dujos lydyje: Lydymetis gali sugerti dujas iš atmosferos arba drėgnų, užterštų krovinių medžiagų. Vandenilis yra pagrindinė daugelio negeležinių lydinių problemų priežastis.
• Turbulencija liejant: Didelio greičio arba turbulentinis formos užpildymas gali fiziškai įtraukti orą į lydymetį, dėl ko susidaro tuštumos.
• Drėgmė ir teršalai: Bet kokia drėgmė iš netinkamai išdžiovintų formų, šerdžių, kausčių ar įrankių gali garuoti susilietus su lydymečiu, sukuriant garus, kurie užsitraps liejinyje. Lubrikantai ir rišikliai taip pat gali skilti ir išskirti dujas.
• Formos žema pralaidumas: Jei formos ar šerdies medžiaga negali tinkamai išleisti dujų iš ertmės, jos labiau tikėtina, kad bus įtrauktos į kristalinį metalą.

Susitraukimo porėtumo supratimas: priežastys ir charakteristikos

Susitraukimo pora atsiranda dėl esminio skirtingo mechanizmo: tūrio susitraukimo, kai metalas pereina iš skystos į kietą būseną. Daugelis metalų kietoje formoje yra tankesni, tai reiškia, kad užima mažesnį tūrį. Jei papildomas lydytas metalas, vadinamas maitinančiuoju metale, negali nuolat pasiekti sričių, kurios sustingsta paskutinės, medžiagos susitraukimas sukuria tuštumas. Šie defektai yra tiesioginis rezultatas, kai maitinimo takas nutrūksta solidifikacijos paskutinėse stadijose.

Skirtingai tolygiems dujų porų tuštumoms, traukos pora būdinga kampuota, nelygia forma ir šiurkščiomis vidinėmis paviršiaus savybėmis. Tai susidaro dėl to, kad tuštumos formuojasi vingiuotose, siaurose erdvėse tarp vienas su kitu susipynusių medžio pavidalo kristalinių struktūrų, vadinamų dendritais, kurie auga kristizuojantis. Gauta ertmė nėra burbulas, o greičiau tuštuma, kuri eina sudėtingu, subyrėjusiu tarpdendritinių erdvių raštu. Traukos defektai gali pasireikšti kaip didesnės atviros ertmės paviršiuje (vamzdžiai) arba kaip vidiniai, tarpusavyje susiję plonyčių įtrūkimų tinklai (spanguoti ar siūliniai traukos pažeidimai).

Pagrindinė traukos poros priežastis yra netinkamas kristizacijos proceso valdymas. Kai liejiniui kristizuojantis, jis idealiai turėtų vykti kryptingai, palaipsniui užšaldant nuo skysto metalo šaltinio esančios tolimiausios vietos link aukštesniojo arba maitinimo sistemos. Traukos pora atsiranda tada, kai šis procesas sutrinka. Pagrindiniai prisidedantys veiksniai apima:

• Netinkama liejimo sistema: Per maži arba prieš pagrindinį liejinį užsifiksuojantys liejiniai negali tiekti būtino lydinio kiekio, kad kompensuotų susitraukimą.
• Karšti taškai: Storos liejinių dalys vėsta lėčiau nei gretimos plonos dalys. Šie „karšti taškai“ gali tapti izoliuotais skysto metalo kišenėmis, o kai galiausiai sustingsta ir susitraukia, nėra kelio, kuriuo būtų galima užpildyti atsiradusią tuštumą.
• Netinkami šiluminiai gradientai: Neteisinga temperatūros sklaida formoje gali sutrukdyti kryptiniam kristizavimuisi, dėl ko atsiranda izoliuotos skystos būsenos sritys, linkusios susitraukti.
• Liejimo geometrija: Sudėtingi dizainai su staigiais skerspjūvio storio pokyčiais iš prigimties labiau linkę formuoti karštus taškus ir susitraukimo defektus.

Palyginimas: dujų porėtumas ir susitraukimo porėtumas

Skirti tarp dujų ir susitraukimo porų yra pirmas svarbus žingsnis sprendžiant liejinių defektų problemas. Nors abu silpnina galutinį gaminį, jų skirtingos priežastys reikalauja skirtingų sprendimų. Patikimiausias identifikavimo būdas – tai matinės apžiūros metodas, vertinant ertmės morfologiją. Dujų sukeltos ertmės paprastai yra sferinės su lygiomis sienelėmis, o susitraukimo – kampuotos ir šiurkščios.

Toliau pateikta lentelė pateikia tiesioginį pagrindinių skirtumų tarp šių dviejų dažnų liejinių defektų palyginimą:

Jų susidarymo laikas yra svarbus skiriamasis bruožas. Dujų porėtumas gali susidaryti santykinai ankstyvoje tirštoje zonoje, vos tik metalo temperatūra nukrenta tiek, kad sumažėja dujų tirpumas. Poros susidaro burbuliukais vis dar skystoje arba pusiau skystoje aplinkoje. Priešingai, traukos porėtumas yra vėlyno etapo defektas. Jis atsiranda giliai tirštoje zonoje, kai dendritinė struktūra jau gerai suformuota ir tanki, dėl ko sunku likusiam skystam metalui tekėti ir maitinti paskutinius kristalizuojančius regionus. Šis skirtumas paaiškina, kodėl dujų poros yra lygios ir apvalios, o traukos poros įgyja sudėtingą tarpdendritinių tarpų formą.

Liejimo porėtumo prevencijos ir mažinimo strategijos

Veiksmingai užkirsti kelią porėtumui reikia tikslinio požiūrio, kuris grindžiamas nustatyto defekto tipu. Dujų porėtumo prevencijos strategijos koncentruojasi į dujų šaltinių kontrolę, o susitraukimo porėtumo – į kristalizacijos ir pripildymo valdymą. Kompleksinė kokybės kontrolės strategija apima abu aspektus.

Dujų porėtumo prevencija

Dujų porėtumo mažinimui būtina griežtai kontroliuoti medžiagas ir procesus, kad būtų išvengta dujų patekimo arba absorbcijos į lydalą. Pagrindiniai prevenciniai veiksmai apima:

1. Lydalo apdorojimas: Taikyti degazacijos technikas, tokias kaip rotacinė degazacija ar fluksavimas, siekiant pašalinti tirpintą vandenilį ir kitas dujas iš lydalo prieš pilant.
2. Medžiagų ir įrankių paruošimas: Visos įkrovos medžiagos, įrankiai, kaušai ir formos turi būti kruopščiai išdžiovinti ir pašildyti, kad būtų pašalintas bet koks drėgmės šaltinis. Užtikrinkite, kad įkrovos medžiagos būtų švarios, be korozijos ar aliejaus.
3. Optimizuotas liejimo kanalų sistema ir piltuvė: Suprojektuokite liejimo kanalų sistemą taip, kad metalas į formos ertmę tekėtų sklandžiai, be turbulencijos. Tai sumažina oro fizikinį užfiksavimą pildant ertmę.
4. Tinkama formos ventiliacija: Užtikrinkite, kad forma ir bet kurie įdėklai turėtų pakankamai ventiliacijos angų, leidžiančių orui ir kitiems dujoms išeiti iš ertmės, kai ji pildoma lydymu.

Susitraukimo porėtumo prevencija

Pagrindinis būdas išvengti susitraukimo – užtikrinti nuolatinį skysto metalo tiekimą visoms atlievos dalims iki pilno sukietėjimo. Šis tikslas pasiekiamas dėmesingai projektuojant ir kontroliuojant procesą:

1. Veiksmingas skyvo ir liejimo kanalų dizainas: Suprojektuokite skyvus pakankamai didelius, kad jie ilgiau liktų skysti nei atlieva, kurią maitina. Liejimo kanalų sistema turėtų skatinti kryptingą sukietėjimą, kai atlieva užšąla progresyviai link skyvo.
2. Sukietėjimo valdymas naudojant aušinimo plokšteles ir apvalkalius: Naudokite aušinimo įdėklus (metalinius įterpimus), kad pagreitintumėte aušimą storesnėse dalyse ir išvengtumėte karštų taškų. Ant liejinių galima naudoti izoliuojančius arba egzoterminius cilindrus, kad ilgiau išlaikyti jų lydymąsi.
3. Geometriniai pakeitimai: Ten, kur tai įmanoma, modifikuokite detalės projektą, kad išvengtumėte staigių skerspjūvio storio pokyčių ir sukurtumėte sklandesnius perėjimus, sumažindami karštų taškų atsiradimo tikimybę.

Automobilių pramonoje, kur komponentų gedimas yra nepriimtinas, svarbu bendradarbiauti su specialistais, turinčiais pažangios metalo formavimo patirtį. Pavyzdžiui, tiekėjai kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology parodo tikslaus inžinerijos darbo ir proceso kontrolės lygį – nuo formos dizaino iki masinės gamybos – reikalingą be defektų komponentams gaminti, šiuo atveju automobilių koviniam liejimui. Toks kokybės užtikrinimo įsipareigojimas būtinas mažinant defektus, tokius kaip porėtumas, ir užtikrinant patikimumą kritinėse aplikacijose.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kuo skiriasi porėtumas ir traukimas?

Pagrindinė skirtumą sudaro jų priežastis ir išvaizda. Porėtumas, tiksliau dujų porėtumas, atsiranda dėl sučiuptų dujų ir sukelia lygius, apvalius ertmių susidarymą. Susitraukimas, arba susitraukimo porėtumas, atsiranda dėl metalo tūrinio susitraukimo auštant, kai nėra pakankamai skysto metalo užpildyti susidariusias tuštumas, dėl ko susidaro šiurkščios, kampuotos ertmės.

2. Kas sukelia susitraukimo porėtumą?

Susitraukimo porėtumas atsiranda dėl metalo tūrinio susitraukimo kristizuojantis. Jei lydinio srautas į tam tikrą liejinių dalį nutrūksta dar nepasibaigus visiškam sukietėjimui, toks susitraukimas sukuria tuštumą. Dažnai tai atsitinka dėl nepakankamo maitinimo iš liejinių arba izoliuotų karštų taškų susidarymo storesnėse dalyse.

3. Koks yra dujų porėtumo apibrėžimas?

Dujinė pora – tai metalinio liejimo viduje esantys tarpai, atsirandantys dėl dujų burbuliukų užtrappingo. Dujos gali kilti iš tirpiklyje ištirpusių dujų, kurios atmetamos auštant, iš oro, įsitraukusio dėl triukšmingo pilstymo, arba iš drėgmės bei kitų teršalų, kurie garuodami liečiasi su karštu metale.

4. Kaip galima nustatyti, ar ertmės liejinyje atsirado dėl porėtumo ar susitraukimo?

Veiksmingiausias būdas juos atskirti – tai ertmių morfologijos apžvalga. Dujinės poros ertmės paprastai yra sferinės formos su lygiomis vidinėmis sienelėmis, primenančiomis burbulą. Priešingai, susitraukimo poros ertmės yra kampuotos ir turi šiurkščias, kristalinės sandaros paviršius, kadangi jos susidaro tarp sustingstančių dendritų tarpeliuose.