Khiếm khuyết đúc đầu tư trong quá trình đổ: Nguyên nhân và cách khắc phục

Giới thiệu

TRONG Đúc đầu tư, Giai đoạn rót là một trong những thời điểm quan trọng nhất trong toàn bộ chuỗi quy trình.

Vào thời điểm kim loại nóng chảy chạm tới vỏ, mẫu sáp đã được gỡ bỏ, vỏ gốm đã bị bắn, và hình dạng bộ phận đã bị khóa trong một hệ thống nhiệt mỏng manh.

Tại thời điểm này, xưởng đúc không còn chỉ xử lý hình dạng nữa; nó đang quản lý một vấn đề kết hợp của độ sạch kim loại, sự ổn định dòng chảy, kiểm soát nhiệt độ, tính toàn vẹn của vỏ, và hành vi hóa rắn.

Nhiều khiếm khuyết trong quá trình đầu tư có vẻ như là “khiếm khuyết của xưởng đúc” thực chất là khiếm khuyết trong quá trình rót.

Chúng thường được tạo ra bởi sự không phù hợp giữa chất lượng tan chảy và điều kiện khoang đúc chứ không phải do một sai sót riêng lẻ..

Các ví dụ phổ biến nhất là Bao gồm, Độ xốp, và lỗi chạy sai hoặc đóng nguội.

Những vấn đề này đặc biệt nhạy cảm trong các vật đúc chính xác vì vật đúc mẫu thường được lựa chọn đặc biệt cho các bức tường mỏng., đoạn văn phức tạp, và hình học gần lưới.

Khi quá trình rót không ổn định, chính những tính năng làm cho việc đúc đầu tư có giá trị có thể trở thành những khu vực dễ bị thất bại nhất.

Bài viết này phân tích các khuyết tật chính phát sinh trong quá trình đổ, giải thích nguồn gốc luyện kim và quá trình của họ, và tóm tắt các biện pháp khắc phục thực tế có thể áp dụng trong sản xuất.

1. Khiếm khuyết bao gồm xỉ

1.1 Định nghĩa và ý nghĩa kỹ thuật

Việc đưa xỉ vào là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất và thường gặp nhất trong quá trình đúc mẫu chảy trong giai đoạn đổ.

Nó đề cập đến tạp chất phi kim loại hoặc các hợp chất oxit/sulfua được tạo ra bên trong vật đúc hoặc gắn vào bề mặt của vật đúc sau khi đông đặc.

Bởi vì những tạp chất này làm gián đoạn tính liên tục của ma trận kim loại, chúng trở thành điểm yếu cục bộ có thể làm giảm độ bền kéo, Tác động đến độ dẻo dai, cuộc sống mệt mỏi, Và, trong những trường hợp quan trọng, độ kín áp suất và độ tin cậy dịch vụ.

Trong đúc chính xác, Việc đưa xỉ vào đặc biệt có hại vì quá trình này thường được sử dụng cho các bộ phận có thành mỏng, đoạn dòng chảy phức tạp, và yêu cầu hiệu suất chặt chẽ.

Ngay cả một tạp chất nhỏ cũng có thể hoạt động như một điểm bắt đầu vết nứt, điểm bắt đầu ăn mòn, hoặc khuyết tật tạo mầm do mỏi khi chịu tải lặp đi lặp lại.

1.2 Phân loại tạp chất xỉ

Từ quan điểm luyện kim và quá trình, tạp chất xỉ thường được chia thành tạp chất ngoại sinh Và tạp chất nội sinh.

Sự phân biệt rất quan trọng vì hai loại này có nguồn gốc khác nhau, hình thái khác nhau, và các chiến lược kiểm soát khác nhau.

Tạp chất ngoại sinh

Các tạp chất ngoại sinh đến từ bên ngoài kim loại nóng chảy. Chúng là những chất gây ô nhiễm nước ngoài vô tình được đưa vào trong quá trình tan chảy, chuyển khoản, hoặc đổ.

Các nguồn điển hình bao gồm:

• xói mòn vật liệu chịu lửa và bong tróc từ lớp lót lò hoặc muôi đổ,
• xỉ nổi hình thành do quá trình oxy hóa kim loại nóng chảy khi tiếp xúc với không khí,
• cát vỏ hoặc mảnh sơn bị rửa trôi khỏi khoang khuôn,
• và các mảnh vụn từ bất kỳ vật liệu nào tiếp xúc với chất tan chảy trong đường dẫn dòng chảy.

Những sự bao gồm này thường lớn hơn, bất thường hơn, và phân bố ngẫu nhiên hơn hơn tạp chất được tạo ra bên trong.

Chúng thường xuất hiện gần bề mặt vật đúc, ở vùng tường dày, hoặc ở những khu vực có nhiều nhiễu loạn hoặc bắn tung tóe kim loại.

Vì chúng là chất gây ô nhiễm bên ngoài, chúng thường liên quan đến độ sạch tan chảy kém, loại bỏ xỉ không đủ, hoặc thực hành đổ không ổn định.

Các tạp chất nội sinh

Các thể vùi nội sinh là được hình thành bên trong hợp kim nóng chảy thông qua phản ứng hóa học trong quá trình nóng chảy, sự đối đãi, hoặc hóa rắn.

Họ không được đưa vào từ bên ngoài; chúng được tạo ra bởi hoạt động luyện kim của sự tan chảy.

Trong nhiều vật đúc đầu tư bằng sắt, một ví dụ điển hình là magiê- và sự hình thành tạp chất liên quan đến lưu huỳnh sau khi biến tính hoặc xử lý nốt sần.

Những sự bao gồm này thường tốt hơn, phân tán hơn, và khó xóa hơn hơn ngoại sinh.

Vì chúng bắt nguồn từ những phản ứng bên trong, chúng có thể vẫn lơ lửng trong quá trình tan chảy và bị mắc kẹt trong suốt phần đúc thay vì chỉ ở gần bề mặt..

1.3 Nguyên nhân gốc rễ của sự hình thành xỉ

Sự bao gồm xỉ hiếm khi được gây ra bởi một sai sót duy nhất. Nó thường là kết quả của sự kết hợp giữa hóa học hợp kim, Nhiệt độ đổ, Thiết kế gating, làm tan chảy sự sạch sẽ, và chất lượng khuôn.

Ảnh hưởng của silic

Silicon đóng vai trò quan trọng vì hợp chất oxit silic là một trong những thành phần chính gây ra nhiều khuyết tật liên quan đến xỉ.

Nếu hàm lượng silicon quá cao, sự tan chảy có thể tạo ra nhiều sản phẩm oxit có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, làm tăng độ nhớt và khiến tạp chất khó thoát ra khỏi kim loại lỏng hơn.

Kết quả là các hạt oxit và xỉ có xu hướng bị giữ lại trong vật đúc nhiều hơn.

Ảnh hưởng của lưu huỳnh

Lưu huỳnh đặc biệt nguy hiểm trong vật đúc bằng sắt vì sunfua có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn kim loại cơ bản và có thể kết tủa sớm trong quá trình hóa rắn.

Điều này làm tăng độ nhớt nóng chảy và làm giảm khả năng các tạp chất xỉ và oxit nổi lên bề mặt để loại bỏ.

Khi hàm lượng lưu huỳnh quá cao, sự tan chảy trở nên dễ bị mắc kẹt và vùi xỉ hơn.

Ảnh hưởng của các nguyên tố magie và đất hiếm

Các nguyên tố magie và đất hiếm dư có thể bị oxy hóa dễ dàng ở nhiệt độ cao.

Các sản phẩm oxy hóa của chúng góp phần tạo ra các thể vùi oxit mịn và các hạt xỉ tổng hợp.

Nếu mức dư thừa quá mức, số lượng tạp chất nội sinh tăng mạnh, đặc biệt là trong các hợp kim đã trải qua quá trình xử lý hoặc sửa đổi.

Ảnh hưởng của nhiệt độ rót

Nhiệt độ đổ là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong việc kiểm soát xỉ.

• Nếu nhiệt độ quá thấp, sự tan chảy trở nên nhớt hơn, và oxit hoặc xỉ không thể nổi lên và tách ra một cách hiệu quả. Họ vẫn bị đình chỉ và bị mắc kẹt trong quá trình đúc.
• Nếu nhiệt độ quá cao, xỉ nổi có thể trở nên quá mỏng và khó có thể lướt qua hoàn toàn. Xỉ dư sau đó có thể chảy vào khoang khuôn cùng với sự nóng chảy.

Trong thực tế, rót ở nhiệt độ thấp thường là nguyên nhân phổ biến hơn gây ra chất thải đúc liên quan đến tạp chất vì nó kết hợp tính lưu động kém với khả năng tách tạp chất kém..

Ảnh hưởng của thiết kế hệ thống cổng

Một hệ thống cổng được thiết kế kém có thể biến vật đúc sạch thành vật đúc bị lỗi.

Nếu hệ thống không thể làm dịu dòng nóng chảy hoặc giữ lại xỉ trước khi khoang đầy, nhiễu loạn sẽ hút các hạt xỉ và oxit vào vật đúc.

Một khi sự hỗn loạn bắt đầu, ngay cả chất tan chảy được tinh chế tốt cũng có thể bị ô nhiễm trong quá trình đổ đầy.

Ảnh hưởng của chất lượng vỏ

Bản thân lớp vỏ có thể trở thành nguồn gây ra khuyết tật xỉ.

Nếu bề mặt vỏ gồ ghề, yếu đuối, nén chặt, hoặc bị nhiễm cát rời hoặc mảnh vụn phủ, hợp kim nóng chảy có thể ăn mòn bề mặt và tạo ra các tạp chất phi kim loại thứ cấp.

Các khuyết tật của vỏ và sự tan chảy hóa học thường tương tác với nhau, đó là lý do tại sao chất lượng vỏ kém có thể làm tăng thêm tình trạng đổ vốn đã khó khăn.

1.4 Hình thái và cơ chế gây hại

Các tạp chất xỉ làm hỏng vật đúc theo nhiều cách. Chúng có thể xuất hiện dưới dạng:

• các hạt nhúng bề mặt,
• ô nhiễm dưới bề mặt,
• tạp chất kéo dài không đều,
• các dải bao gồm cụm,
• hoặc túi phi kim loại bên trong.

Tác động của chúng rất nghiêm trọng vì chúng:

• giảm diện tích chịu tải hiệu quả,
• tạo ra sự tập trung ứng suất cục bộ,
• làm suy yếu sức đề kháng mệt mỏi,
• tăng nguy cơ lan truyền vết nứt,
• và giảm sự ăn mòn và tính toàn vẹn của áp suất.

Trong các bộ phận đúc chính xác, ngay cả những tạp chất nhỏ cũng có thể làm cho bộ phận không phù hợp với dịch vụ quan trọng vì lỗi có thể vẫn không được phát hiện cho đến khi bộ phận đó đi vào hoạt động.

1.5 Biện pháp phòng ngừa và khắc phục

Kiểm soát thành phần hợp kim chính xác

Lớp điều khiển đầu tiên là hóa học tan chảy.

Lưu huỳnh nên được giữ dưới ngưỡng quá trình quan trọng, và silicon dư thừa, magie, hoặc dư lượng đất hiếm cần được kiểm soát cẩn thận để giảm việc tạo ra các tạp chất oxit và sunfua bên trong.

Cải thiện thực hành nấu chảy và giữ

Chất tan chảy phải được khai thác đúng cách, được phép đứng nếu quá trình hành nghề cho phép, và hớt kỹ trước khi đổ.

Khoảng thời gian giữ im lặng giúp các tạp chất nổi lên trên để có thể loại bỏ chúng. Biện pháp bảo vệ bề mặt và chống oxy hóa cũng có thể làm giảm sự hình thành xỉ thứ cấp.

Tối ưu hóa hệ thống cổng

Hệ thống gating cần phát huy trơn tru, làm đầy tầng và ngăn chặn sự tan chảy.

Bẫy xỉ, phần mở rộng của người chạy, và bộ lọc bọt gốm có thể được thêm vào khi cần thiết để chặn xỉ nổi trước khi nó đến khoang đúc.

Cải thiện độ sạch và độ bền của vỏ

Vỏ phải nhỏ gọn đồng đều, khô hoàn toàn, và có cấu trúc vững chắc.

Trước khi lắp ráp và đổ, khoang phải được làm sạch hoàn toàn cát còn sót lại, mảnh phủ lỏng lẻo, hoặc các mảnh vụn có thể bong ra trong quá trình đổ đầy.

1.6 Kết luận kỹ thuật

Sự bao gồm xỉ là một ví dụ cổ điển về khuyết tật nằm ở giao điểm của luyện kim, quy trình kỷ luật, và chất lượng khuôn.

Nó không đủ để làm sạch tan chảy; dòng chảy cũng phải êm đềm, vỏ phải chắc chắn, và hóa học phải duy trì trong khoảng thời gian hoạt động ổn định.

Do đó, chiến lược phòng ngừa hiệu quả nhất là mang tính hệ thống: điều khiển hợp kim, tinh chỉnh sự tan chảy, bảo vệ khoang, và thiết kế đường dẫn để giữ tạp chất ra khỏi vật đúc.

2. Khiếm khuyết độ xốp

Độ xốp là một trong những khiếm khuyết thường gặp và gây tổn hại về mặt thương mại trong quá trình đúc mẫu chảy..

Nó đề cập đến khoang hoặc khoảng trống liên quan đến khí được hình thành bên trong vật đúc trong quá trình đổ khuôn hoặc đông đặc.

Những khoảng trống này có thể xuất hiện dưới dạng lỗ hình cầu, lỗ kim dài, cụm microvoids, hoặc mạng lưới khoang không đều tùy thuộc vào hệ thống hợp kim, điều kiện đổ, và hành vi vỏ.

Trong sản xuất đúc đầu tư tiêu chuẩn hóa hiện đại, độ xốp phản ứng và độ xốp kết tủa đã được kiểm soát một cách hiệu quả,

Nhưng độ xốp xâm lấn-độ xốp do đổ không ổn định, thông gió kém, và khí thải từ vỏ không đủ—vẫn là một trong những nguồn phế liệu phổ biến nhất.

Vì độ xốp thường được ẩn giấu bên trong, nó đặc biệt nguy hiểm khi đúc chính xác, bộ phận chịu áp lực, và các bộ phận quan trọng về độ mỏi.

2.1 Điều gì làm cho độ xốp trở nên nghiêm trọng

Độ xốp không chỉ là khiếm khuyết bề mặt có thể nhìn thấy được. Nó cũng làm suy yếu tính toàn vẹn bên trong của vật đúc bằng cách:

• giảm diện tích chịu tải hiệu quả,
• làm gián đoạn tính liên tục của ma trận kim loại,
• giảm độ bền mỏi,
• giảm độ kín áp suất,
• và tạo các trang web khởi tạo crack khi tải dịch vụ.

Đối với đúc đầu tư phức tạp, ngay cả một cụm lỗ chân lông tương đối nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến chức năng của toàn bộ bộ phận.

Đó là lý do tại sao việc kiểm soát độ xốp được coi là vấn đề chất lượng của toàn bộ quy trình hơn là mối quan tâm ở giai đoạn hoàn thiện..

2.2 Cơ chế hình thành chính

Độ xốp trong đúc mẫu thường được tạo ra khi khí không thể thoát ra khỏi khoang khuôn, sự tan chảy, hoặc hệ thống cổng trước khi kim loại đóng băng.

Các cơ chế cốt lõi có liên quan chặt chẽ với công suất xả, đổ ổn định, tính thấm của vỏ, và làm tan chảy sự sạch sẽ.

Ống xả khoang không đủ

Nếu khoang khuôn không đủ khả năng thông hơi, khí bên trong vỏ không thể thoát ra đủ nhanh trong quá trình đổ đầy.

Khi kim loại nóng chảy tiến lên, nó giữ khí và bịt kín bên trong vật đúc.

Kết quả là thường xuyên độ xốp bên trong khép kín, đặc biệt là ở các khu vực làm đầy cuối cùng hoặc ở các đầu khoang xa.

Đây là một trong những nguyên nhân trực tiếp và phổ biến nhất gây ra hiện tượng xốp xâm lấn trong quá trình đúc chính xác.

Nhiệt độ rót không đúng

Nhiệt độ rót có ảnh hưởng trực tiếp đến cả tính lưu động của kim loại và hành vi thoát khí.

• Nếu nhiệt độ quá thấp, sự tan chảy mất tính lưu động quá nhanh, làm đầy trở nên không ổn định, và khí không thể bay lên và thoát ra ngoài trước khi đông đặc.
• Nếu nhiệt độ quá cao, kim loại có thể làm tăng xu hướng oxy hóa hoặc tạo ra sự mất ổn định khác trong quá trình, cũng có thể góp phần hình thành lỗ chân lông.

Do đó, cửa sổ nhiệt được kiểm soát kém sẽ tạo ra sự đóng băng sớm hoặc làm đầy không ổn định., cả hai đều làm tăng rủi ro về độ xốp.

Tốc độ rót không đúng

Tốc độ rót phải ổn định và liên tục. Nếu đổ quá chậm, khoang có thể lấp đầy một cách gián đoạn hoặc không ổn định, tạo ra sự hỗn loạn và cho phép không khí được hút vào dòng chảy.

Nếu dòng chảy không được cân bằng đúng cách, mặt trước chất lỏng có thể liên tục lộ ra và che lại khí khoang, bẫy nó khi kim loại đông cứng lại.

Đây là lý do tại sao độ xốp thường tập trung ở các vùng chuyển tiếp dòng chảy và ở những thay đổi mặt cắt phức tạp..

Tính thấm của vỏ kém

Bản thân lớp vỏ phải cho phép khí thoát ra ngoài. Nếu vỏ chứa độ ẩm quá mức, tro quá mức, phân bố vật liệu chịu lửa kém, hoặc độ thấm thấp, khí không thể di chuyển ra khỏi khoang một cách hiệu quả.

Khí bị giữ lại sau đó bị khóa vào vật đúc dưới dạng xốp.

Đây là vấn đề về chất lượng khuôn cũng giống như vấn đề đổ. Lớp vỏ có khả năng thông gió kém sẽ tạo ra độ xốp ngay cả khi bản thân kim loại tương đối sạch.

Thiết kế cổng bị lỗi

Một hệ thống kiểm soát kém có thể tạo ra sự hỗn loạn, bắn tung tóe, không khí, và bẫy khí cục bộ.

Nếu bố trí đường dẫn và cổng vào không hỗ trợ trơn tru, làm đầy tầng, mặt trước tan chảy sẽ kéo không khí và khí khoang vào tường đúc.

Điều này đặc biệt nguy hiểm ở các bộ phận có thành mỏng hoặc đường dẫn dòng chảy dài., trong đó mặt trước kim loại phải duy trì ổn định nhiệt và thủy động lực cho đến khi khoang được lấp đầy hoàn toàn.

Vật liệu phụ trợ chưa đạt tiêu chuẩn

Vật liệu phụ trợ như chế phẩm, phụ gia, hoặc các chất xử lý có thể mang hơi ẩm hoặc khí dư nếu chúng không được sấy khô hoặc chuẩn bị đúng cách.

Ngoài ra, nếu kim loại nóng chảy không được làm sạch đầy đủ và xỉ vẫn còn trong đường dẫn dòng chảy, một sự kết hợp độ xốp của xỉ khiếm khuyết có thể phát triển.

Loại khiếm khuyết này khó kiểm soát hơn vì nó không hoàn toàn là vấn đề về khí; đó là vấn đề liên kết giữa khí và tạp chất.

Thiếu thao tác đổ tại chỗ

Một số độ xốp là do kỷ luật đổ tại chỗ kém.

Nếu khí dễ cháy bên trong khoang không được đốt cháy hoặc thoát ra đúng cách trong quá trình đổ, chúng có thể bị mắc kẹt và đông đặc lại trong vật đúc.

Điều này đặc biệt có liên quan khi khoang khuôn chứa các sản phẩm dễ bay hơi còn sót lại cần được loại bỏ trước khi khoang đóng lại..

2.3 Hình thái xốp điển hình

Độ xốp có thể xuất hiện dưới nhiều hình thức:

• lỗ kim tốt nằm rải rác trên phần,
• lỗ chân lông tụ lại ở những khu vực có tường dày hoặc điểm nóng,
• sâu răng dưới bề mặt ẩn dưới da,
• mạng lưới lỗ chân lông liên tục ở những vùng thông gió kém,
• cấu trúc xỉ xốp hỗn hợp gây ra bởi cả bẫy khí và tạp chất.

Hình học càng phức tạp, càng có nhiều khả năng độ xốp sẽ tập trung ở vùng lấp đầy cuối cùng, vùng dày nhất, hoặc sự chuyển tiếp giữa phần mỏng và dày.

2.4 Các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát

Tối ưu hóa khoang xả

Khuôn phải được trang bị đủ chốt xả, lỗ thông hơi, hoặc dải thông hơi, đặc biệt là ở vị trí cao nhất và cuối cùng.

Công suất thông gió phải đủ để xả khí trước khi mặt trước bằng kim loại bịt kín khoang.

Một nguyên tắc thiết kế thực tế là đảm bảo rằng tổng diện tích mặt cắt ống xả phù hợp với diện tích cửa vào để khí khoang có thể thoát ra nhanh chóng và liên tục..

Chuẩn hóa thiết kế cổng

Khái niệm cổng nửa mở hoặc nửa kín thường hữu ích vì nó cho phép ổn định dòng chảy tốt hơn và giảm nhiễu loạn đột ngột..

Bộ lọc bọt gốm có thể được lắp đặt trong máy chạy để giúp làm thẳng dòng chảy và giảm sự mắc kẹt của không khí hoặc oxit.

Hệ thống cổng phải có kích thước phù hợp với tốc độ rót thực tế, không được sao chép từ một mẫu chung. Độ ổn định của dòng chảy là một trong những biến số kiểm soát độ xốp quan trọng nhất trong quá trình đúc mẫu chảy.

Kiểm soát nhiệt độ rót chính xác

Sự tan chảy phải được giữ trong cửa sổ nhiệt ổn định. Nhiệt độ phải đủ cao để duy trì tính lưu động, nhưng không cao đến mức làm tăng rủi ro phản ứng hoặc mất ổn định quy trình.

Đối với sản xuất hàng loạt, nhiệt độ rót phải được giữ ổn định từ phần này sang phần khác, bởi vì sự phân tán nhiệt độ là một trong những lý do chính khiến độ xốp khác nhau giữa các lô sản xuất.

Điều chỉnh các tham số quy trình shell

Tính thấm của vỏ, sức mạnh vỏ, và độ khô của vỏ phải được kiểm soát cùng nhau.

Độ ẩm, sự nhỏ gọn, và chất lượng xử lý nhiệt phải được giữ trong cửa sổ quy trình theo yêu cầu của độ dày hợp kim và mặt cắt.

Nếu vỏ quá ẩm hoặc quá đặc, khí không thể thoát ra hiệu quả và độ xốp tăng lên.

Chuẩn hóa hoạt động rót

Trước khi đổ, tan chảy phải được làm sạch hoàn toàn và khử xỉ đúng cách. Vật liệu phụ trợ phải được sấy khô hoàn toàn.

Trong quá trình rót, thực hành đánh lửa khoang hoặc xả khí phải được thực hiện khi quy trình xử lý yêu cầu. Đổ phải mịn, ổn định, và không bị gián đoạn.

2.5 Kết luận kỹ thuật

Độ xốp là khiếm khuyết đúc đầu tư phổ biến nhất vì nó nằm ở giao điểm của thông hơi khuôn, nhiệt độ tan chảy, sự ổn định dòng chảy, chất lượng vỏ, và kỷ luật điều hành. Chỉ “đổ nóng hơn” hay “trút thêm” là chưa đủ.

Kiểm soát hiệu quả đòi hỏi một hệ thống cân bằng: vỏ phải thở, sự tan chảy phải chảy sạch, cổng phải dẫn hướng kim loại một cách trơn tru, và thao tác rót phải tránh hiện tượng đọng khí ngay từ đầu.

3. Lỗi tắt nguội và chạy sai

Đóng nguội và chạy sai là một trong những khiếm khuyết liên quan đến đổ đặc trưng nhất trong quá trình đúc mẫu chảy, đặc biệt là ở tường mỏng, dòng chảy dài, và các phần hình học phức tạp.

Cả hai khiếm khuyết đều phản ánh cùng một vấn đề cơ bản: kim loại nóng chảy mất quá nhiều năng lượng nhiệt, quá sớm, trước khi khoang được lấp đầy đầy đủ và mạch lạc.

Kết quả là quá trình đúc không hoàn chỉnh hoặc quá trình đúc có vẻ hoàn chỉnh ở bên ngoài nhưng chứa yếu, giao diện mặt trước bằng kim loại không hợp nhất.

Trong đúc chính xác, những khiếm khuyết này đặc biệt nguy hiểm vì chúng thường xảy ra ở chính xác những vùng khó sửa chữa nhất.: đầu xương sườn, các phần mỏng, góc khoang từ xa, đặc điểm giống lưỡi dao, và chuyển tiếp sắc nét.

Không giống như một số khuyết tật bề mặt có thể được làm sạch hoặc trộn lẫn, tắt nguội và chạy sai thường chỉ ra rằng bộ phận đó đã không đạt được tính liên tục trong luyện kim kể từ khi bắt đầu đông đặc.

3.1 Phân biệt tắt nguội và chạy sai

Mặc dù hai khuyết điểm này có liên quan chặt chẽ với nhau, chúng không giống nhau.

• Ai Cập xảy ra khi kim loại nóng chảy không lấp đầy hoàn toàn khoang. Buổi casting kết thúc sớm, và một số khu vực vẫn chưa được lấp đầy.
• Đóng lạnh xảy ra khi hai mặt trước kim loại gặp nhau trong quá trình làm đầy nhưng không hợp nhất hoàn toàn. Quá trình casting có thể đã hoàn tất, nhưng đường hội tụ vẫn còn yếu, gấp lại, hoặc giống đường may.

Trong thực tế, chạy sai phổ biến hơn ở giới hạn bên ngoài của khả năng lấp đầy, trong khi đóng lạnh xuất hiện ở nơi các mặt dòng chảy hội tụ sau khi mất năng lượng nhiệt hoặc tính lưu động.

3.2 Cơ chế hình thành cốt lõi

Nhiệt độ rót thấp

Nguyên nhân trực tiếp nhất của việc tắt nguội và chạy sai là nhiệt độ rót không đủ.

Nếu tan chảy đi vào khoang vỏ với lượng nhiệt dự trữ quá ít, tính lưu động của nó giảm nhanh khi nhiệt được vỏ hấp thụ, hệ thống cổng, và bề mặt khoang xung quanh.

Trong đường dẫn dòng chảy dài hoặc hẹp, mặt trước kim loại có thể bắt đầu đóng băng trước khi khoang được lấp đầy hoàn toàn.

Điều này đặc biệt quan trọng trong quá trình đúc mẫu chảy vì khoang đúc thường có thành mỏng và có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao..

Kim loại mất nhiệt nhanh, và ngay cả một sai lệch quy trình nhỏ cũng có thể khiến mặt trước nạp bị đình trệ hoặc cầu chì kém.

Tính thấm của vỏ kém

Nếu vỏ không thông hơi đúng cách, áp suất khí tích tụ bên trong khoang và hoạt động như một lực đối kháng lại mặt trước kim loại đang tiến tới.

Khi đó kim loại lấp đầy chậm hơn và kém đều đặn hơn. Việc lấp đầy chậm hơn đó sẽ kéo dài thời gian kim loại bị mất nhiệt, điều này làm cho tình trạng đóng băng sớm dễ xảy ra hơn.

Điều này có nghĩa là độ thấm kém không chỉ làm tăng các khuyết tật liên quan đến khí.; nó cũng có thể kích hoạt quá trình đóng nguội bằng cách giảm tốc độ làm đầy hiệu quả và buộc mặt trước nóng chảy chuyển sang chế độ nhiệt không ổn định.

Phần hệ thống cổng có kích thước nhỏ

Hệ thống cổng quá hẹp sẽ hạn chế việc vận chuyển kim loại. Khi mặt cắt ngang và cổng vào quá nhỏ, tốc độ dòng chảy giảm và khoang lấp đầy quá chậm.

Thời gian kim loại di chuyển trong hệ thống càng lâu, nó càng mất nhiều nhiệt. Kết quả là, mặt trước có thể đông cứng lại trước khi tất cả các đường dẫn dòng chảy hợp nhất thành cấu trúc âm thanh.

Đây là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất liên quan đến thiết kế gây ra hiện tượng đóng nguội..

Về mặt lý thuyết, một bộ phận có thể đúc hoàn hảo nhưng vẫn bị lỗi nếu kênh phân phối kim loại quá yếu so với hình dạng thực tế.

Chậu hoặc cốc rót bị nhiễm bẩn

Xỉ dư, màng oxit, hoặc các phần đính kèm bề mặt khác bên trong cốc rót có thể hấp thụ nhiệt từ chất tan chảy đến và làm giảm nhiệt độ rót hiệu quả ngay khi bắt đầu đổ đầy.

Chúng cũng có thể làm mất ổn định luồng ban đầu, tạo thêm tổn thất nhiệt và dòng chảy không đều.

Loại ô nhiễm này đặc biệt có hại vì nó ảnh hưởng đến giai đoạn làm đầy sớm nhất., khi dự trữ nhiệt là quan trọng nhất.

3.3 Tại sao vật đúc phức tạp lại dễ bị tổn thương hơn

Tắt nguội và chạy sai tập trung ở vật đúc có thành mỏng và hình học phức tạp bởi vì những hình dạng đó kết hợp tất cả những điều kiện tồi tệ nhất:

• mất nhiệt nhanh,
• khoảng cách lấp đầy dài,
• phần chuyển tiếp,
• sự hội tụ phía trước dòng chảy,
• và giảm biên độ cho ăn.

Một cách đơn giản, đúc dày có thể chịu được một lỗi nhiệt nhỏ. Đúc chính xác với mạng sườn, túi, hoặc những bức tường mỏng thường không thể.

Đó là lý do tại sao những khiếm khuyết này có liên quan chặt chẽ đến sự không phù hợp của quy trình hơn là sự hư hỏng tổng thể của hợp kim..

3.5 Biện pháp phòng ngừa và khắc phục

Tăng khả năng lưu lượng trong hệ thống cổng

Hệ thống dẫn và cổng vào phải đủ lớn để đưa kim loại nhanh chóng và ổn định vào khoang.

Nếu sử dụng bộ lọc bọt gốm, chúng phải có kích thước phù hợp để cải thiện khả năng kiểm soát dòng chảy mà không làm giảm tốc độ phân phối.

Mục tiêu không chỉ đơn giản là để kim loại đi qua, nhưng để nó trôi qua đủ nhanh và đủ mượt mà để tránh đóng băng sớm.

Cải thiện lỗ thông hơi vỏ và ống xả khoang

Vỏ phải cho phép khí thoát ra tự do từ các góc chết, đầu xa, và vùng thành mỏng. Độ thấm tốt hơn làm giảm áp suất ngược và hỗ trợ làm đầy liên tục.

Đường dẫn khí thải phụ trợ có thể được thêm vào ở những khu vực có khả năng ứ đọng dòng chảy.

Tăng nhiệt độ rót trong cửa sổ an toàn

Sự tan chảy phải đi vào khoang đủ nóng để duy trì tính lưu động và tính liên tục nhiệt.

Tuy nhiên, nhiệt độ phải duy trì trong cửa sổ quy trình an toàn của hợp kim để tránh quá trình oxy hóa hoặc phản ứng quá mức với vỏ.

Mục tiêu không phải là nhiệt độ tối đa, nhưng biên độ nhiệt vừa đủ.

Làm sạch cốc rót và đường dẫn chuyển thật kỹ

Trước mỗi lần rót, lưu vực đổ, tách, và bề mặt cổng phía trên phải được làm sạch xỉ, tích tụ oxit, và các tệp đính kèm còn sót lại.

Điều này ngăn ngừa sự mất nhiệt cục bộ và tránh gây ra sự xáo trộn dòng chảy ở giai đoạn nạp đầy nhạy cảm nhất.

4. Bảng tóm tắt các lỗi đổ thường gặp

5. Phần kết luận

Quá trình đổ là khâu kiểm soát cốt lõi về chất lượng đúc đầu tư, và bao gồm xỉ, độ xốp và đóng lạnh là ba khiếm khuyết điển hình do quá trình gây ra với sự khác biệt rõ ràng về cơ chế hình thành và mối tương quan logic.

Các tạp chất xỉ chủ yếu được gây ra bởi thành phần kim loại nóng chảy không đủ tiêu chuẩn và loại bỏ xỉ không đủ; khiếm khuyết về độ xốp xuất phát từ khí thải khoang kém và sự cuốn vào hỗn loạn của chất làm đầy;

đóng cửa nguội bị chi phối bởi tính lưu động của kim loại nóng chảy không đủ và làm đầy chậm do nhiệt độ thấp và thiết kế cổng không hợp lý.

Tất cả các khuyết tật do đổ rót đều có thể kiểm soát và tránh được thông qua quản lý quy trình được tiêu chuẩn hóa.

Kiểm soát thành phần chính xác, thiết kế hệ thống cổng tối ưu, Sự phù hợp với thông số nhiệt độ được tiêu chuẩn hóa và vận hành tại chỗ được tiêu chuẩn hóa là bốn khía cạnh cốt lõi của việc ngăn ngừa khuyết tật.

Trong thực tế sản xuất công nghiệp, cải tiến quy trình có mục tiêu phải được thực hiện theo đặc điểm cấu trúc của các vật đúc khác nhau và quy tắc phân bổ khuyết tật, thực hiện điều khiển vòng kín toàn bộ quá trình từ luyện kim loại nóng chảy, sản xuất vỏ đến hoạt động đổ.

Điều này có thể làm giảm hiệu quả tỷ lệ lỗi đổ, cải thiện độ nén bên trong và chất lượng bề mặt của vật đúc đầu tư, và tối đa hóa hiệu quả sản xuất toàn diện và độ tin cậy dịch vụ của các sản phẩm đúc đầu tư chính xác.