Dökümde Kabarcık Oluşumunun Temel Nedenleri Açıklandı

Özet

Dökümde kabarcık oluşumu, metalin yüzeyi altında hapsedilmiş gazın genleşmesiyle oluşan şişkin kabarcıklar şeklinde görülen bir yüzey kusurudur. Birincil neden, türbülanslı metal akışı ve yetersiz kalıp havalandırmasından kaynaklanan hava veya gazın hapsolmasıdır. Diğer önemli faktörler arasında aşırı sıvı metal veya kalıp sıcaklıkları, kalıp yağlayıcılarının yanlış uygulanması ve alüminyum alaşımının kendisindeki kirleticiler veya fiziksel kusurlar yer alır.

Kabarcık Oluşumunda Gaz ve Hava Hapsolmasının Rolü

Kalıp sıkıştırma dökümde kabarcık oluşumunun en temel nedeni, metal enjeksiyonu sırasında kalıp boşluğuna hapsolmuş gazdır. Kabarcıklar, temelde hapsedilmiş gazın döküm yüzeyinin hemen altında yer aldığı bir tür gaz gözenekliliğidir. Erimiş metal katılaştıkça, bu hapsedilmiş gaz çok yüksek basınç altındadır. Parça kalıptan dışa atıldığında dış destek ortadan kalkar ve hâlâ yumuşak olan metal yüzeyi, genleşen gaz tarafından dışarı doğru itilerek belirgin bir kabarcık oluşturur.

Bu gaz birkaç kaynaktan gelebilir. En yaygın olanı, enjeksiyon öncesinde kalıp boşluğunda ve besleme sisteminde zaten bulunan havadır. Eğer erimiş metal çok hızlı enjekte edilirse veya akış yolu iyi optimize edilmemişse, türbülans meydana gelir. Bu türbülanslı, kaotik akış kendi üzerine katlanarak metal katılaşmadan önce kaçmasına imkân kalmayan hava ceplerini hapseder. Bir teknik analizde detaylandırıldığı gibi CEX döküm , kötü kapak ve kanal tasarımı sıklıkla karşılaşılan bir nedendir ve erimiş metalin kalıba düzgün, laminar bir akışla doldurulmasını sağlayamaz.

Yetersiz havalandırma ise başka bir kritik faktördür. Havalandırma kanalları, erimiş metal kalıp boşluğunu doldururken içindeki havanın dışarı atılmasına izin vermek için tasarlanmıştır. Bu kanallar tıkalı, çok küçük veya yanlış konumlandırılmışsa hava kaçacak yer bulamaz ve dökümün içinde hapsolur. Sonuçta gözeneklilik oluşur ve yüzeye yakın ise kabarcıklar meydana gelir. Bu tür kusurları önlemek için havalandırma sistemini optimize etmek büyük önem taşır.

Gaz ve hava hapsolmasını azaltmak için birkaç iyi uygulama yöntemini uygulamak gerekir:

• Kapak ve Kanal Tasarımını Optimize Edin: Kalıp boşluğunun düzgün ve türbülanssız bir şekilde doldurulmasını sağlayan bir sistem tasarlamak için kalıp akış simülasyon yazılımı kullanın.
• Yeterli Havalandırmayı Sağlayın: Havanın tamamen dışarı atılabilmesi için temiz ve etkili havalandırma kanalları ile taşma kapakları tasarlayın ve bakımlarını yapın.
• Enjeksiyon Hızını Kontrol Edin: Yüksek hızlı dolum başlamadan önce kavite içindeki havayı nazikçe dışarı itmek için enjeksiyon profilini, özellikle ilk yavaş enjeksiyon aşamasını ayarlayın.
• Vakum Desteğinden Yararlanın: Kritik bileşenler için vakumlu kalıp döküm sürecinin uygulanması, enjeksiyondan önce kavitideki havayı aktif olarak uzaklaştırabilir ve hapsedilmiş gaz hatası riskini neredeyse tamamen ortadan kaldırabilir.

İşlem Parametreleri: Sıcaklık ve Gresler Kabarcıklara Nasıl Neden Olur

Havanın fiziksel olarak hapsolmasının ötesinde, işletme işlem parametreleri kabarcık oluşumu için uygun koşulların yaratılmasında önemli bir rol oynar. Sıcaklık kontrolü ve gres uygulaması yönetilmesi gereken en kritik alanlardan ikisidir. Erimiş metalde ya da kalıpta olan aşırı yüksek sıcaklıklar, gazla ilgili sorunları artırabilir. Bir ön görünüme göre Sunrise Metal , yüksek sıcaklıklar erimiş alaşımdaki buhar basıncını artırabilir ve kalıp greslerinin bozunmasına neden olarak hapsolacak gazların serbest kalmasına yol açabilir.

Kalıp yağları veya ayırma maddeleri, dökümün kalıba yapışmasını önlemek için gereklidir ancak bunların yanlış kullanılması gaz gözenekliliği ve kabarcıkların ana nedenlerindendir. Aşırı miktarda kalıp yağı uygulanırsa veya uygulama eşit olmazsa, fazla sıvı kalıpta birikir. Sıcak erimiş metal ile temas ettiğinde bu fazla yağ aniden buharlaşarak, ventlerden kaçmak için zamanı olmayan büyük miktarda gaz oluşturur. Şirketin bir raporunda belirtildiği gibi The Hill & Griffith Company , piston başlığındaki aşınmayı telafi etmek amacıyla ekstra yağ kullanıldığında, özellikle plunger yağı tek başına en büyük katkı faktörüdür.

Nem de diğer önemli bir etkendir. Kalıpta kalan su hatlarından sızan, püskürtücülerden damlayan veya hatta kendisi ayırma maddesinden kaynaklanan herhangi bir nem, enjeksiyon sırasında buhara dönüşür. Bu buhar, diğer tıkanmış gazlar gibi davranarak döküm yüzeyinin altında basınç oluşturur ve bu da kabarcıklara yol açabilir. Bu nedenle, kalıbın kuru tutulması son derece önemlidir.

Süreç parametrelerinin neden olduğu kabarcıkları önlemek için operatörler aşağıdaki düzeltici önlemlere uymalıdır:

1. Kesin Sıcaklık Kontrolünü Sağlayın: Aşırı ısınmayı ve fazla gaz oluşumunu önlemek için erimiş alaşımın ve kalıbın belirtilen sıcaklık aralıklarında tutulduğundan emin olun.
2. Yağlayıcıyı Az ve Eşit Şekilde Uygulayın: Yüksek kaliteli, düşük kalıntı bırakan bir ayırma maddesini minimum düzeyde ve tutarlı şekilde uygulamak için otomatik püskürtme sistemleri kullanın.
3. Buharlaşma İçin Yeterli Süre Tanıyın: Kalıp kapanmadan önce yağlayıcıdaki su veya çözücü taşıyıcıların tamamen buharlaşabilmesi için püskürtmeden sonra yeterli gecikme süresi sağlayın.
4. Düzenli Bakım Yapın: Kaçak su veya hidrolik hatlarını rutin olarak kontrol edin ve onarın; püskürtme nozullarının damlatmadığından emin olun.

Malzeme ve Fiziksel Kusurlar Kök Nedenlerdir

Nedenlerin nihai kategorisi döküm malzemesinin bütünlüğü ile metal akışı içindeki fiziksel süreksizliklerin varlığıyla ilgilidir. Kabarcıklar alaşımdaki yabancı maddelerden kaynaklanabilir. Örneğin, kurşun veya kadmiyum gibi düşük kaynama noktasına sahip elementler döküm süreci sırasında veya sonrasında uygulanan ısıl işlemde buharlaşabilir ve iç gaz basıncı oluşturabilir. Benzer şekilde alüminyum alaşımları erime sırasında hidrojen emebilir ve katılaşma sırasında bu hidrojen dışarı çıkmaya çalışarak gözeneklilik ve kabarcıklara neden olabilir.

Dolum süreci sırasında ortaya çıkan fiziksel kusurlar da oldukça zararlıdır. Yayınlanan araştırma Mühendislik Kusur Analizi soğuk pul - şarj kovanı duvarlarından kopan yarı katılaşmış metal parçaları -, özellikle giriş sistemi yakınındaki bölgelerde büyük kabarcıkların temel nedeni olarak belirtilmektedir. Bu pulcuklar dökümün mikroyapısında süreksizliklere neden olur. Bu boşluklarda bulunan gaz, ısıl işlem sırasında genleşerek önemli yüzey kabarcıkları oluşturur. Diğer benzer kusurlar arasında soğuk damlalar, soğuk püskürtmeler ve oksit filmler yer alır ve bunların hepsi metalin homojenliğini bozar ve kabarcık oluşumunun başlangıç noktaları olarak işlev görür.

Bu tür malzemeyle ilgili kusurları önlemek, hammadde işleme işleminden nihai üretime kadar tüm süreç üzerinde titiz bir kontrol gerektirir. Kalite kontrolüne güçlü bir şekilde bağlı olan bir tedarikçiyle iş birliği yapmak esastır. Örneğin, yüksek performanslı otomotiv parçaları üreticileri genellikle malzeme bütünlüğünü başlangıçtan sona kadar güvence altına almak için IATF16949 sertifikalı süreçlere ve dahili kalite kontrol sistemlerine dayanırlar ve bu tür kusurları önlemek açısından kritik bir uygulamadır.

Bu farklı sebepleri daha iyi anlamak için aşağıdaki tabloda gaz gözenekliliğinden kaynaklanan kabarcıklar ile fiziksel ya da kimyasal kusurlardan kaynaklananlar karşılaştırılmaktadır:

Çözümler arasında ham maddelerin iyice ısıtılması ve kurutulması, yüksek saflıkta alaşımların kullanılması ve döküm öncesinde çözünmüş hidrojeni uzaklaştırmak için azot veya argon ile etkili de-gazlaştırma uygulamalarının yapılması yer alır.

Kalıp Döküm Kabarcıkları Hakkında Sık Sorulan Sorular

1. Kalıp dökümde kabarcıkların temel nedeni nedir?

Kabarcıkların birincil nedeni, kalıp boşluğundaki hava gibi sıkışan gazdır ve bu gaz, ergimiş metalin türbülanslı akışından ve yetersiz havalandırmadan dolayı kalıpta kalır. Döküm yüzeyinin hemen altında bulunan bu gaz, yumuşak metal yüzeyini dışarı doğru iter ve bir kabarcık oluşturur.

2. Isıl işlem, döküm parçalarda kabarcıklara neden olabilir mi?

Evet, ısıl işlem kabarcık oluşumunun yaygın bir tetikleyicisidir. Bir parça döküm hâlinde kusursuz görünse de, yüzeyin altında hapsolmuş gaz veya fiziksel süreksizlik varsa, ısıl işlemin yüksek sıcaklıkları gazın önemli ölçüde genleşmesine neden olur ve kusuru yüzeyde bir kabarcık olarak ortaya çıkarır.

3. Kabarcık ile genel gözeneklilik arasındaki fark nedir?

Kabarcıklar, döküm yüzeyinde veya yüzeye yakın yerlerde oluşan, dökümün yüzeyinde kabarıp yükselen kusurlardır. Genel gözeneklilik ise parçanın içinde herhangi bir yerde, özellikle iç kısımlarda bulunan boşlukları ifade eder. Her ikisi de hapsolmuş gazdan kaynaklansa da kabarcıklar, yüzeyi deforme edebilecek kadar yüzeysel konumda olan gözeneklerdir.