عیوب ریخته گری سرمایه گذاری: تخلخل واکنشی در مقابل تخلخل مهاجم

مقدمه

تخلخل به عنوان شایع ترین و مشکل سازترین خانواده نقص در تولید ریخته گری سرمایه گذاری آهنی و غیر آهنی است..

بر اساس مکانیسم های تشکیل, مشخصات مورفولوژیکی و منابع گاز, تخلخل ریخته گری به طور معمول به سه نوع هسته طبقه بندی می شود: تخلخل تهاجمی, تخلخل واکنشی و تخلخل رسوبی.

در میان آنها, تخلخل واکنشی و تخلخل تهاجمی اغلب توسط تکنسین های ریخته گری خط مقدم به دلیل همپوشانی ویژگی های مورفولوژیکی و عوامل القای مرتبط اشتباه گرفته می شوند., به ویژه در سناریوهای ریخته گری پوسته داغ که منحصر به ریخته گری سرمایه گذاری صنعتی است.

چیزی که این دو نوع نقص را به ویژه چالش برانگیز می کند این است که می توانند در ظاهر شبیه به هم به نظر برسند در حالی که منشاء بسیار متفاوتی دارند.

یک خوشه منافذ نزدیک سطح ممکن است در اثر واکنش پوسته-فلز ایجاد شود, توسط محصولات گازی آزاد شده از سیستم قالب, یا با واکنش متالورژیک داخلی در خود مذاب.

در عمل, شناسایی صحیح بیشتر از نامگذاری به تنهایی اهمیت دارد, زیرا استراتژی پیشگیری کاملاً به منبع بستگی دارد.

این مقاله تخلخل واکنشی و تخلخل تهاجمی را از دیدگاه سرمایه گذاری-ریخته گری عملی بررسی می کند: چه شکلی هستند, چگونه تشکیل می شوند, چرا آنها رخ می دهند, تفاوت آنها با سایر انواع تخلخل, و نحوه کنترل آنها در تولید.

1. تخلخل واکنشی چیست؟?

تخلخل واکنشی نوعی نقص ریخته‌گری است که در زمان ایجاد می‌شود واکنش های شیمیایی یا در سطح مشترک بین فلز مذاب و قالب رخ می دهد, یا درون خود فلز مذاب, گازی تولید می کند که در حین انجماد به دام می افتد.

در سرمایه گذاری سرمایه گذاری, این بدان معنی است که منافذ صرفاً از گیر افتادن مکانیکی یا کاهش حلالیت گاز به تنهایی ایجاد نمی شود..

این توسط یک فرآیند واکنش ایجاد می شود که حباب ایجاد می کند, مذاب را بی ثبات می کند, یا رابط پوسته و فلز را ضعیف می کند.

This defect is especially important because it often appears near the surface or just below it, and may not be visible until machining, سنگ زنی, or cleaning exposes it.

در بسیاری موارد, the casting looks acceptable in the as-cast state, but the problem becomes obvious only after secondary processing.

That makes reactive porosity particularly troublesome in precision investment castings, where hidden defects can lead to rejection late in the manufacturing cycle.

Reactive porosity can arise from several pathways:

• metal–shell reaction, where the molten alloy reacts with the ceramic mold or its residues;
• slag-related reaction, where non-metallic inclusions and oxidation products participate in gas-forming reactions;
• internal melt reaction, where elements such as carbon, اکسیژن, and hydrogen interact to form gaseous products.

2. مورفولوژی معمولی تخلخل واکنشی

تخلخل واکنشی اغلب به دو شکل قابل تشخیص ظاهر می شود.

2.1 منافذ زیر سطحی یا زیر پوستی

این منافذ معمولا یافت می شوند 1-3 میلی متر زیر سطح ریخته گری, و گاهی مستقیماً در زیر پوست اکسید یا مقیاس سطح.

در حین تمیز کردن, ماشینکاری, سنگ زنی, یا شات بلاستینگ, آنها در معرض دید قرار می گیرند, به همین دلیل به آنها نیز گفته می شود منافذ زیر سطحی.

ویژگی های معمولی عبارتند از:

• گرد, گلابی شکل, یا حفره های کشیده
• اندازه منافذ اغلب حدود 1-3 میلی متر است
• سطوح داخلی صاف
• ظاهر فلزی یا نقره ای روشن در هنگام باز شدن
• گاهی اوقات کانال های کوتاه عمودی یا منافذ باریک دراز که عمیق تر به قسمت گسترش می یابد

زیرا اغلب در زیر سطح پنهان می شوند, این منافذ به ویژه در ریخته گری های دقیق مشکل ساز هستند.

ممکن است یک قطعه در حالت ریخته‌گری صدا به نظر برسد، اما پس از ماشینکاری یک نقص جدی را نشان دهد.

2.2 منافذ واکنش داخلی

شکل دیگری از تخلخل واکنشی به عنوان ظاهر می شود گروه های منافذ لانه زنبوری یکنواخت داخل قالب ریخته گری.

اینها اغلب حباب های گلابی شکل یا خوشه ای هستند که به صورت نسبتاً یکنواختی توزیع شده اند.

این فرم معمولاً با:

• واکنش ذوب با سرباره
• واکنش های داخلی اکسیژن- کربن
• واکنش های هیدروژن-اکسیژن
• واکنش های کربن-هیدروژن در مناطق جداسازی

منافذ ممکن است پراکنده یا خوشه ای باشند, بسته به اینکه واکنش در کجا انجام شد و ریخته گری چقدر سریع جامد شد.

3. چگونه تخلخل واکنشی شکل می گیرد

تخلخل واکنشی به طور کلی از دو مسیر واکنش اصلی منشأ می گیرد.

3.1 واکنش بین فلز مذاب و سیستم پوسته

در ریخته گری سرمایه گذاری, پوسته قرار نیست فلز را از نظر شیمیایی بی ثبات کند.

هر چند, این ایده آل به کیفیت پوسته بستگی دارد, برنامه شلیک, دمای ریختن, و طراحی مسیر جریان.

تخلخل واکنشی ممکن است ظاهر شود زمانی که:

• پوسته به اندازه کافی شلیک نشده است,
• موم یا کربن باقی مانده در قالب باقی می ماند,
• ترکیبات فرار هنوز در حفره وجود دارد,
• ناخالصی های کم ذوب در سیستم نسوز با فلز داغ واکنش می دهند,
• جریان فلزی برای مدت طولانی با یک منطقه داغ موضعی در تماس باقی می ماند.

در چنین مواردی, گازهای حاصل از واکنش یا تجزیه وارد فلز مذاب شده و در طول انجماد به دام می‌افتند.

یک خطر خاص در نزدیکی رخ می دهد سیستم دروازه. ناحیه ورودی اغلب در معرض برخورد طولانی مدت فلز داغ قرار می گیرد.

اگر ناحیه پوسته محلی بیش از حد گرم شود یا به طور مکرر توسط جریان با دمای بالا شسته شود, نسوز ممکن است واکنش نشان دهد, نرم کردن, یا محصولات ناخواسته را آزاد کنید.

به همین دلیل است که منافذ اغلب در نزدیکی دروازه ها یا اطراف مناطقی که اولین برخورد را وارد می کنند جمع می شوند.

3.2 واکنش درون فلز مذاب

مسیر دوم داخلی است. در این مورد, خود فلز مذاب حاوی اجزایی است که تحت شرایط شیمیایی غالب واکنش نشان می دهند.

معمولاً سه مکانیسم واکنش داخلی رایج مورد بحث قرار می گیرد.

منافذ واکنش کربن-اکسیژن

اگر اکسیداسیون ناقص باشد, اکسیژن محلول می تواند با کربن موجود در مذاب واکنش داده و گاز مونوکسید کربن تشکیل دهد.

این یک واکنش کلاسیک تشکیل منافذ در فولادها و برخی آلیاژهای واکنش پذیر است.

حباب های CO ممکن است با بالا آمدن رشد کنند, جذب هیدروژن یا نیتروژن در راه است, و اگر انجماد خیلی سریع اتفاق بیفتد, آنها به دام افتاده اند.

این نوع منافذ اغلب ایجاد یک ساختار لانه زنبوری یا اسفنج مانند.

منافذ واکنش هیدروژن-اکسیژن

هیدروژن و اکسیژن محلول ممکن است برای تشکیل بخار آب یا حباب های گاز مربوط به آب ترکیب شوند.

اگر این حباب ها قبل از انجماد فرار نکنند, آنها به صورت منافذ باقی می مانند, اغلب در نواحی بالایی یا نقاط داغ ریخته گری متمرکز می شود.

منافذ واکنش کربن-هیدروژن

در آخرین نواحی انجماد یک ریخته گری, جداسازی می تواند مایع باقیمانده را در کربن و هیدروژن غنی کند.

تحت شرایط مناسب, تشکیل گاز متان مانند ممکن است رخ دهد, ایجاد گروه های منافذ موضعی, به خصوص در مرکز یا در ناحیه انجماد نهایی.

این منافذ واکنش داخلی مهم هستند زیرا نشان می‌دهند که همه تخلخل‌ها ناشی از برداشت ساده گاز نیست.

گاهی اوقات پس از اینکه فلز در کوره قرار گرفته است، گاز توسط مواد شیمیایی در داخل مذاب ایجاد می شود.

4. تخلخل تهاجمی چیست؟?

تخلخل تهاجمی یک نقص ریخته گری است که در زمان ایجاد می شود گاز از سیستم قالب خارجی, سیستم پوسته, مواد نسوز, یا مواد کمکی وارد حفره قالب شده و در حین انجماد در فلز محبوس می شوند.

بر خلاف تخلخل واکنشی, که توسط واکنش شیمیایی هدایت می شود, تخلخل تهاجمی در درجه اول a نقص نفوذ گاز.

منبع گاز خارج از فلز مذاب است و در حین ریختن یا انجماد اولیه به محیط حفره حمله می کند..

در ریخته گری سرمایه گذاری, this defect is often linked to:

• incomplete shell burnout,
• residual moisture in the shell or tooling,
• volatile decomposition products from wax or binder,
• poor shell firing,
• unstable or low-quality refractory materials,
• local overheating that causes shell release of gas.

Invasive porosity often appears near the casting surface, around gate regions, or in areas where the shell is exposed to intense thermal loading.

Because it is frequently hidden below the surface at first, the defect may only become visible after machining or cleaning.

The practical significance is that invasive porosity usually points to a mold-preparation or shell-control problem, not a melt-chemistry problem.

That means the correct countermeasure is to improve burnout, خشک شدن, کیفیت پوسته, و تمیزی حفره به جای تمرکز بر تصفیه خود فلز.

5. ویژگی های معمول تخلخل مهاجم

تخلخل تهاجمی اغلب با صفات زیر همراه است:

• در نزدیکی سطح یا درست زیر آن قرار دارد
• در نواحی متاثر از تماس قالب یا حرارت پوسته متمرکز شده است
• مرتبط با مشکلات فرسودگی پوسته یا شلیک ناکافی است
• اغلب به مناطق خاصی از سیستم دروازه مرتبط است
• ممکن است به صورت گرد ظاهر شود, دراز, یا حفره های نامنظم
• گاهی اوقات با سیاه شدن سطح همراه است, لکه های اکسید, یا باقیمانده پوسته

زیرا منبع گاز خارجی است, تخلخل تهاجمی اغلب منعکس کننده مشکل آماده سازی قالب است تا یک مشکل شیمی مذاب.

6. علل اصلی تخلخل مهاجم

6.1 فرسودگی پوسته ناقص

اگر گلوله به طور کامل شلیک نشده باشد, موم باقی مانده, چسب آلی, یا محصولات تجزیه فرار ممکن است در داخل حفره باقی بمانند.

وقتی فلز داغ ریخته می شود, این مواد بیشتر تجزیه می شوند و گاز را مستقیماً در سطح مشترک مذاب آزاد می کنند.

این به ویژه خطرناک است زیرا گاز آزاد شده اغلب دقیقاً در لحظه ای که حفره قالب پر می شود و فلز شروع به جامد شدن می کند بیرون می آید..

6.2 رطوبت در پوسته یا سیستم نسوز

هر آب باقی مانده در پوسته, مواد پوشش, یا ابزارهای کمکی می توانند هنگام قرار گرفتن در معرض فلز مذاب بخار تولید کنند.

حتی مقادیر اندک رطوبت می تواند برای ایجاد فشار موضعی گاز و تشکیل منافذ کافی باشد, به ویژه در قطعات ریخته گری با جزئیات ریز یا دیواره نازک.

6.3 کیفیت مواد پوسته ضعیف

مواد پوسته‌ای با کیفیت پایین ممکن است حاوی ناخالصی‌های کم ذوب یا اجزای ناپایدار باشند که در حین ریختن تجزیه می‌شوند..

این می تواند لکه های سیاه ایجاد کند, عیوب مربوط به سرباره, یا منافذ گاز نزدیک سطح ریخته گری.

6.4 دما یا زمان پخت ناکافی

اگر پوسته به دمای پخت مناسب یا فرسودگی حرارت داده نشود, مواد فرار ممکن است به طور کامل حذف نشوند. سپس مواد باقی مانده در حین ریختن به منبع گاز تبدیل می شود.

6.5 گرمای بیش از حد موضعی در نزدیکی دروازه

ناحیه ورودی ممکن است برای مدت طولانی در معرض فلز داغ قرار گیرد.

اگر پوسته یا دیرگداز حاوی اجزای ناپایدار باشد, گرمای موضعی بالا می تواند باعث انتشار گاز یا محصولات واکنش موضعی شود که به صورت منافذ خوشه ای ظاهر می شوند.

7. جدال طبقه بندی نظری و همبستگی درونی

مرز بین تخلخل واکنشی و تخلخل تهاجمی در تولید ریخته گری سرمایه گذاری عملی مبهم است., ایجاد اختلافات طبقه بندی طولانی مدت در بین محققان متالورژی.

بر اساس معیارهای طبقه بندی مرسوم, تخلخل واکنشی از واکنش های شیمیایی سرچشمه می گیرد در حالی که تخلخل تهاجمی از تهاجم گاز فیزیکی ناشی می شود.

هر چند, در فرآیندهای واقعی ریختن پوسته داغ, اکثر منافذ واکنشی سطحی به طور همزمان ویژگی های دوگانه نقص را برآورده می کنند:

واکنش های شیمیایی بین فلز مذاب و پوسته ها باعث تولید محصولات گازی می شود, و گاز تازه تشکیل شده مستقیماً به فلز مایع حمله می کند و منافذ نهایی را تشکیل می دهد.

تک نگاری بازیگری مشهور علل نقص ریخته گری و پیشگیری برای ریخته گری های سرمایه گذاری دقیق منافذ واکنشی زیر جلدی معمولی را مستقیماً در خانواده تخلخل مهاجم طبقه بندی می کند, زیرا رفتار نهایی شکل‌گیری گاز با مکانیسم تهاجم مطابقت دارد.

این مقاله یک منطق طبقه‌بندی تجدیدنظر شده مناسب برای ریخته‌گری سرمایه‌گذاری را پیشنهاد می‌کند:

تعریف عیوب توسط مسیرهای تولید گاز برای تحقیقات نظری, و عیوب را توسط رفتارهای تهاجم گاز برای بازرسی کیفیت در محل.

منافذ زیر پوستی سطحی از نظر شیمیایی واکنش پذیر هستند اما در شکل گیری الگوها مهاجم هستند.,

که همبستگی ذاتی بین دو نوع تخلخل منحصر به فرد برای ریخته گری دقیق را نشان می دهد.

علاوه بر, فولاد مذاب ضعیف اکسید شده با اجزاء اکسید فراوان، فعالیت شیمیایی بالاتری را نشان می دهد..

ناخالصی های اکسید نه تنها منافذ واکنشی درون زا را هسته می کنند، بلکه واکنش های سطحی پوسته فلز را نیز تسریع می کنند., افزایش غیر مستقیم احتمال تشکیل تخلخل تهاجمی.

تفاوت اصلی در مکانیسم

تخلخل واکنشی a نقص واکنش محور. هنگامی که گازها در اثر فعل و انفعالات شیمیایی تولید می شوند تشکیل می شود, چه در داخل مذاب و چه در رابط فلز-قالب.

نمونه‌های معمولی عبارتند از واکنش‌های کربن-اکسیژن, واکنش های هیدروژن-اکسیژن, یا واکنش های بین فلز مذاب و ناخالصی های پوسته با ذوب کم.

تخلخل مهاجم الف است نقص نفوذ گاز.

زمانی اتفاق می افتد که مواد فرار باشند, رطوبت باقیمانده, محصولات فرسودگی ناقص, یا گازهای تجزیه پوسته وارد حفره قالب می شوند و با جامد شدن فلز به دام می افتند.

مقایسه عملی

8. چرا این نقص ها به خصوص خطرناک هستند؟

تخلخل واکنشی و تهاجمی بیشتر از مسائل زیبایی است. آنها می توانند خطرات پایین دستی جدی ایجاد کنند، زیرا اغلب تا زمانی که قطعه ماشینکاری شود یا در خدمت قرار نگیرد، پنهان می مانند.

خطرات اصلی شامل:

• کاهش یکپارچگی فشار
• قدرت خستگی کمتر
• کیفیت پایین سطح پس از ماشینکاری
• نشتی در قطعات تحمل کننده فشار
• پاسخ ضعیف به آبکاری, صیقل, یا روکش
• خوشه های نقص داخلی پنهان که از بازرسی بصری فرار می کنند
• رد پس از عملیات ثانویه

در ریخته گری های با ارزش بالا, منافذی که تنها پس از پایان ماشینکاری نمایان می شود، می تواند یک ریخته گری به ظاهر قابل قبول را به ضایعات تبدیل کند.

این یکی از دلایلی است که این نقص ها در ریخته گری سرمایه گذاری دقیق بسیار خسته کننده هستند.

9. چگونه از تخلخل واکنشی جلوگیری کنیم

تخلخل واکنشی با حذف شرایطی که به واکنش های شیمیایی اجازه تولید گاز در داخل یا اطراف فلز مذاب را می دهد کنترل می شود..

زیرا این نقص واکنش محور است, باید بر پیشگیری تمرکز کرد شیمی مذاب, تمیزی ذوب شود, سازگاری پوسته, و انضباط حرارتی.

نکته کلیدی این است که واکنش را قبل از ایجاد فاز گازی که می تواند در طول انجماد به دام بیفتد، متوقف کنید.

9.1 تقویت اکسید زدایی مذاب و عمل تصفیه

اکسید زدایی ناقص یکی از رایج ترین پیش سازهای منافذ مرتبط با واکنش است.

وقتی اکسیژن محلول در مذاب باقی می ماند, می تواند با کربن یا دیگر گونه های فعال واکنش داده و گاز تولید کند.

یک عمل منظم اکسید زدایی با کاهش پتانسیل اکسیژن مذاب و به حداقل رساندن تشکیل حباب های واکنش، این خطر را کاهش می دهد..

کنترل موثر شامل:

• استفاده از اکسیدزدای مناسب برای سیستم آلیاژی,
• افزودن اکسید کننده ها در زمان مناسب,
• اطمینان از اختلاط کافی بدون هم زدن بیش از حد,
• اجتناب از درمان تاخیری یا جزئی,
• بررسی اینکه مذاب قبل از ریختن از قبل اکسید نشده است.

اکسید زدایی فقط یک مرحله متالورژیکی نیست. این یک مرحله پایداری است که تعیین می کند آیا مذاب در حالت کنترل شده شیمیایی وارد قالب می شود یا در حالت واکنشی..

9.2 تمیزی مذاب و حذف سرباره را حفظ کنید

تخلخل واکنشی اغلب با وجود سرباره مرتبط است, اکسید, و اجزاء غیر فلزی.

این مواد می توانند به عنوان محل واکنش یا حامل گاز عمل کنند.

اگر مذاب حاوی اکسیدهای ناپایدار یا سرباره باقیمانده باشد, ریخته گری در برابر تخلخل بسیار آسیب پذیرتر می شود.

یک مذاب تمیز نیاز دارد:

• سرباره گیری کامل,
• تمرین دقیق کوره,
• به حداقل رساندن اکسیداسیون ثانویه,
• اجتناب از تلاطم بیش از حد,
• و دروازه مناسب که سرباره را به داخل حفره وارد نمی کند.

هر چه مذاب تمیزتر باشد, احتمال اینکه یک هسته واکنش تشکیل شود و به منافذ تبدیل شود کمتر است.

9.3 بهبود سازگاری پوسته و فلز

پوسته سرامیکی باید از نظر شیمیایی با آلیاژ مذاب سازگار باشد.

اگر پوسته حاوی ناخالصی های کم ذوب باشد, اجزای ناپایدار, یا باقی مانده های واکنشی, رابط فلز-قالب به یک منطقه واکنش تبدیل می شود.

این امر به ویژه در ریخته گری سرمایه گذاری مهم است زیرا سطح قالب مستقیماً در ریخته گری بازتولید می شود.

اقدامات پیشگیرانه شامل:

• با استفاده از پایدار, مواد نسوز با کیفیت بالا,
• کنترل شیمی بایندر,
• جلوگیری از آلودگی در مواد پوسته,
• انتخاب کت های صورت که در برابر حملات شیمیایی مقاوم هستند,
• و اعتبارسنجی رفتار پوسته تحت دمای ریختن واقعی.

یک پوسته خوب منطبق فقط مذاب را نگه نمی دارد. این یکپارچگی شیمیایی رابط ریخته گری را حفظ می کند.

9.4 کربن باقیمانده و محصولات فرار را از پوسته جدا کنید

موم باقیمانده, محصولات تجزیه بایندر, و فیلم های کربنی می توانند واکنش های رابط را ایجاد کنند.

اگر قبل از ریختن کاملاً جدا نشده باشند, آنها ممکن است گاز ایجاد کنند یا ثبات سطح موضعی را در حفره قالب کاهش دهند.

این مشکل اغلب در مناطق گرم مانند مناطق دروازه یا گوشه هایی که زمان ماندن فلز طولانی تر است تشدید می شود..

برای کاهش این خطر:

• اطمینان از فرسودگی کامل,
• پوسته را به اندازه کافی شلیک کنید تا بقایای آلی از بین برود,
• بررسی کنید که هیچ فیلم کربنی در حفره باقی نمانده باشد,
• و تأیید کنید که پوسته قبل از ریخته‌گری کاملاً تثبیت شده است.

نکته ساده است: اگر پوسته همچنان حاوی مواد واکنشی باشد, ریخته گری مشکل را به ارث می برد.

9.5 گرمای بیش از حد موضعی را کنترل کنید, مخصوصا نزدیک دروازه

بسیاری از منافذ واکنشی در نزدیکی سیستم دروازه جمع می‌شوند، زیرا این جایی است که فلز مذاب برای اولین بار وارد می‌شود و قرار گرفتن در معرض حرارتی موضعی بالاترین است..

اگر ناحیه ورودی برای مدت طولانی در دمای بالا باقی بماند, می تواند تجزیه نسوز را تسریع کند یا واکنش شیمیایی موضعی را ترویج دهد.

این را می توان کاهش داد:

• بهبود هندسه دروازه,
• کوتاه کردن زمان برخورد,
• متعادل کردن سرعت پر کردن,
• اجتناب از شرایط ریزش بیش از حد تهاجمی,
• و طراحی سیستم به گونه ای که گیت به یک نقطه داغ حرارتی تبدیل نشود.

طراحی خوب دروازه فقط در مورد جریان نیست. همچنین در مورد محدود کردن زمان و شدت قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی است.

9.6 از گرمای بیش از حد خودداری کنید

مذاب داغتر همیشه مذاب بهتری نیست.

گرمای بیش از حد می تواند اکسیداسیون را تشدید کند, تسریع برهمکنش نسوز, و احتمال تولید گاز ناشی از واکنش را افزایش دهد.

دما باید به اندازه کافی بالا باشد تا از پر شدن کامل اطمینان حاصل شود, اما نه آنقدر بالا که فلز برای مدت طولانی بیش از حد شیمیایی باقی بماند.

پنجره حرارتی صحیح بستگی دارد:

• نوع آلیاژ,
• ضخامت بخش,
• قالب را از قبل گرم کنید,
• دبستان,
• و کیفیت سطح مطلوب.

در پیشگیری از تخلخل واکنشی, دما یک متغیر کنترلی است, نه یک ضرب کننده نیرو.

9.7 بهبود قابلیت ردیابی فرآیند

تخلخل واکنشی اغلب در الگوهای مرتبط با گرمای خاص ظاهر می شود, اپراتورها, دسته های پوسته, یا شرایط کوره.

اگر فرآیند به خوبی مستند نشده باشد, جداسازی عیب دشوار می شود.

موارد مفید قابل ردیابی عبارتند از:

• تاریخچه دمای ذوب,
• زمان اکسیداسیون,
• سوابق حذف سرباره,
• داده های دسته ای و شلیک پوسته,
• دنباله ریختن,
• و نگاشت محل نقص.

وقتی تخلخل واکنشی تکرار می شود, پاسخ اغلب در پرونده فرآیند موجود است.

10. چگونه از تخلخل تهاجمی جلوگیری کنیم

در وهله اول با دور نگه داشتن گاز ناخواسته از حفره قالب از تخلخل تهاجمی جلوگیری می شود.

از آنجایی که این عیب معمولا مربوط به پوسته است, نسوز, رطوبت, یا مسائل فرسودگی شغلی, استراتژی کنترل باید بر روی آن تمرکز کند خشکی, کیفیت شلیک, پایداری پوسته, و آماده سازی حفره تمیز.

10.1 از موم زدایی و فرسودگی کامل اطمینان حاصل کنید

فرسودگی ناقص یکی از شایع ترین علل تخلخل تهاجمی است.

هر گونه موم باقی مانده, اتصال, یا مواد آلی باقی مانده در پوسته می توانند در حین ریختن تجزیه شوند و گاز را مستقیماً در حفره آزاد کنند.

آن گاز ممکن است با جامد شدن فلز به دام بیفتد.

برای جلوگیری از این:

• از یک چرخه موم زدایی کاملا معتبر استفاده کنید,
• بررسی حذف کامل باقی مانده های موم,
• اطمینان حاصل کنید که زمان ماندن فرسودگی شغلی به اندازه کافی طولانی است,
• و قبل از ریختن تأیید کنید که حفره عاری از بقایای کربنیزه است.

پوسته ای که خالی به نظر می رسد لزوماً پوسته ای نیست که واقعاً تمیز باشد.

10.2 رطوبت پوسته را از بین ببرید

رطوبت منبع مستقیم گاز است. حتی مقدار کمی آب در پوسته, روکش, یا ابزار کمکی می تواند هنگام قرار گرفتن در معرض فلز مذاب تبدیل به بخار شود.

تخلخل تهاجمی اغلب زمانی بدتر می شود که خشک کردن پوسته ناقص باشد یا زمانی که رطوبت بین آماده سازی پوسته و ریختن آن کنترل نمی شود..

بهترین شیوه ها شامل:

• پوسته پس از هر مرحله پوشش دهی به طور کامل خشک می شود,
• ذخیره سازی پوسته ها در شرایط کنترل شده,
• قبل از ریختن به درستی گرم کنید,
• و جلوگیری از تراکم در حین جابجایی.

پوسته باید نه تنها روی سطح خشک باشد, اما در سراسر ضخامت و ساختار منافذ داخلی آن.

10.3 بهبود کیفیت مواد پوسته

مواد نسوز با کیفیت پایین می‌توانند حاوی ترکیبات ناپایدار باشند, ناخالصی های کم ذوب, یا آلودگی که در طی ریخته گری تجزیه می شود.

این مواد ممکن است گاز آزاد کنند, ایجاد عیوب سطحی, یا محیط حفره را بی ثبات می کند.

یک سیستم پوسته قوی تر نیاز دارد:

• انتخاب نسوز پایدار,
• توزیع اندازه ذرات کنترل شده,
• سیستم های بایندر تمیز,
• و رویه های ایجاد پوسته سازگار.

مواد پوسته با کیفیت بالا خطر انتشار گاز را کاهش می دهند و همچنین یکپارچگی سطح ریخته گری را بهبود می بخشند.

10.4 پوسته را در دما و مدت زمان مناسب شلیک کنید

شلیک گلوله تنها یک مرحله توسعه قدرت نیست. همچنین یک مرحله کنترل گاز است.

شلیک مناسب مواد فرار باقیمانده را حذف می کند, ساختار پوسته را تثبیت می کند, و خطر تبدیل شدن خود قالب به منبع گاز در هنگام ریختن را کاهش می دهد.

پیشگیری بستگی دارد:

• دمای پخت کافی,
• زمان خیساندن کافی,
• خنک سازی پوسته مناسب قبل از ریخته گری,
• و اجتناب از قالب های نسوز یا نیمه پخته شده.

اگر پوسته به طور کامل تثبیت نشده باشد, هنوز هم می تواند مانند یک منبع گاز رفتار کند.

10.5 تاثیر حرارتی فلز مذاب را کنترل کنید

اگر حفره قالب برای مدت طولانی بیش از حد موضعی را تجربه کند, اجزای پوسته ممکن است شروع به تجزیه یا انتشار گاز کنند.

این امر به ویژه در نزدیکی دروازه ها مهم است, بخش های ضخیم, و مناطق برخورد فلزی.

کنترل های مفید شامل:

• تنظیم دروازه به طوری که جریان فلز صاف تر باشد,
• کاهش غلظت حرارتی غیر ضروری,
• اجتناب از اقامت بیش از حد طولانی در یک منطقه قالب,
• و متعادل کردن سرعت ریختن با الزامات پر کردن حفره.

هدف این است که اجازه دهید فلز بدون تبدیل قالب به ژنراتور گاز، حفره را پر کند.

10.6 آلودگی ناشی از مواد کمکی را به حداقل برسانید

سیستم قالب تنها منبع گاز ممکن نیست.

مواد کمکی, ابزار, وسایل حمل و نقل, و تجهیزات انتقال همگی می توانند رطوبت یا آلودگی فرار را وارد فرآیند کنند.

اگر اینها به درستی خشک یا تمیز نشده باشند, آنها می توانند مانند یک پوسته معیوب به تخلخل تهاجمی کمک کنند.

اقدامات کنترلی باید شامل شود:

• خشک کردن ابزار کمکی قبل از استفاده,
• جلوگیری از آلودگی ناشی از روان کننده ها یا مواد پاک کننده,
• تمیز نگه داشتن تجهیزات جابجایی,
• و اجتناب از قرار گرفتن در محیط های مرطوب قبل از ریختن.

حتی منابع کوچک رطوبت نیز می توانند در ریخته گری دقیق نقش داشته باشند.

10.7 از بازرسی برای تشخیص زودهنگام مشکلات مربوط به پوسته استفاده کنید

تخلخل مربوط به پوسته اغلب قابل پیش بینی است اگر فرآیند آماده سازی به دقت نظارت شود.

ترک, مناطق پوسته ضعیف, مناطق سیاه شده, فرسودگی ناقص, یا بقایای غیرعادی سطح همگی می توانند نشان دهنده مشکل قبل از ریخته گری باشد.

یک روال بازرسی عملی باید بررسی شود:

• ظاهر پوسته پس از شلیک,
• تمیزی حفره,
• وضعیت رطوبت,
• استحکام پوسته موضعی,
• و قوام از دسته ای به دسته دیگر.

هر چه زودتر نقص پوسته پیدا شود, تصحیح آن ارزان تر است.

10.8 استاندارد کردن پارامترهای فرآیند پوسته

تخلخل تهاجمی اغلب زمانی ظاهر می شود که آماده سازی پوسته از دسته ای به دسته دیگر متفاوت است. استانداردسازی این تنوع را کاهش می دهد و تکرارپذیری را بهبود می بخشد.

استانداردسازی باید پوشش دهد:

• ویسکوزیته دوغم,
• فواصل فرو بردن,
• دنباله گچ کاری,
• زمان خشک شدن,
• چرخه موم زدایی,
• برنامه شلیک,
• و شرایط جابجایی قبل از ریختن.

سیستم پوسته ای که بر اساس نظم و انضباط ساخته شده است، احتمال کمتری دارد که به منبع گاز تبدیل شود.

11. پایان

تخلخل واکنشی و تخلخل تهاجمی دو نقص تخلخل در هم تنیده اما اساساً متمایز هستند که بر ریخته گری های سرمایه گذاری معیوب غالب هستند..

تخلخل واکنشی از واکنش های شیمیایی بین فلز مذاب به دست می آید, عناصر آلیاژی, سرباره اکسید و پوسته های سرامیکی, بر اساس محل تولید به منافذ سطحی زیر جلدی و منافذ سلولی درون زا تقسیم می شود..

تخلخل تهاجمی به نقایص فضای خالی اطلاق می شود که توسط گاز آزاد شده فیزیکی از پوسته های سرامیکی ناقص متخلخل یا با کیفیت پایین که به فلز مذاب نفوذ می کند، ایجاد می شود..

برای کاهش نرخ رد مربوط به تخلخل, ریخته گری باید انواع عیب را از طریق ویژگی های مورفولوژیکی و قوانین توزیع متمایز کند,

و اجرای استراتژی های کنترل ترکیبی پوشش ذوب فلز مذاب, تولید پوسته, مشخصات پخت و بهینه سازی پارامتر ریختن.

روشن کردن همبستگی و تفاوت‌های اساسی بین تخلخل واکنشی و تخلخل تهاجمی نه تنها به تکنسین‌ها کمک می‌کند تا قضاوت نادرست در تجزیه و تحلیل روزانه عیب را حذف کنند، بلکه یک مبنای نظری استاندارد شده برای پالایش سیستم‌های کنترل کیفیت ریخته‌گری سرمایه‌گذاری مدرن فراهم می‌کند..

نامگذاری

1. تخلخل زیر جلدی: شاخه ای از تخلخل واکنشی 1-3 میلی متر در زیر سطوح ریخته گری توزیع شده است, منحصر به فرد برای قطعات فولادی ریختگی سرمایه گذاری
2. ریختن پوسته داغ: حالت ریخته گری صنعتی استاندارد برای ریخته گری دقیق با استفاده از قالب های سرامیکی با دمای بالا از پیش پخته شده
3. هسته هسته اکسید: اجزاء سرباره اکسید که نقاط اتصال را برای تشکیل حباب واکنشی فراهم می کند
4. ریختن سوپرهیت: تفاوت دما بین دمای واقعی فلز مذاب و دمای مایع آلیاژی