بررسی حفرات گازی , سوسه , حفرات انقباضی در ریخته گری

حفره انقباضی در فلزات و تکنیک های رفع آن

حفره ها و مک های انقباضی از مهم ترین عیوب فلزات در ریخته گری است ، این پدیده در اثر تغییر حجم فلزات در حین انجماد رخ می دهد.  علم و تجربه دست به دست هم داده و مجموعه تکنینک هایی را برای رفع این عیب ریخته گری ارائه داده اند که در این کتابچه گردآوری شده است .

بررسی عوامل موثر به حفره انقباضی و گازی

حفره‌های انقباضی و گازی یکی از مهمترین عیوب ریخته‌گری محسوب می‌شوند. تا کنون تحقیقات زیادی توسط محققین گوناگون برای بررسی این حفره‌ها انجام شده است. اکثر فلزات در هنگام انجماد دچار کاهش حجم می‌گردند. این کاهش حجم باید بگونه‌ای جبران گردد. به همین دلیل حفره‌های انقباضی به وجود می‌آیند. به وجود آمدن حفره‌های گازی به این صورت می‌باشد که گازهای محلول در مذاب در هنگام انجماد فلز از حالت اتمی به مولکولی تبدیل می شوند و حفره گازی به وجود می‌آید.

اندازه تخلخل می‌توان متأثر از چند عامل باشد:

۱ـ ضخامت قطعه: هر چه ضخامت کمتر می‌شود، اندازه تخلخل کاهش می‌یابد.

۲ـ تعداد جوانه: با افزایش تعداد جوانه، اندازه دانه کاهش می‌یابد و بالطبع با کاهش اندازه دانه، اندازه تخلخل کاهش می‌یابد.

۳ـ عملیات بهسازی: عملیات بهسازی باعث تشکیل تخلخل‌های درشت و کروی شکل می‌شود.

از جمله عواملی که به شکل تخلخل تأثیر می‌گذارد عملیات بهسازی می‌باشد. عملیات بهسازی سبب تبدیل ساختار سوزن شکل فازسیلیسم یوتکتیکی به حالت رشته ای شکل و ظریف می‌گردد. شکل تخلخل‌های ریز و پراکنده در آلیاژهای بهسازی نشده تابع شکل و اندازه فضاهای بین دندریتی است. در این حالت تخلخل‌ها عمدتاً حالت کشیده و نازک دارند. از طرفی تخلخل در آلیاژهای بهسازی شده عمدتاً درشت‌تر و کروی‌تر بوده و مورفولوژی آن‌ها کمتر تابع شکل و اندازه و فضاهای بین دندریتی می‌باشد.

مقدار تخلخل به عوامل زیر بستگی دارد:

۱ـ شرایط انجماد هیدروژن مذاب زیادتر باشد اثر استرانسیم برای بهسازی بر مقدار تخلخل بیشتر است.
۲ـ عملیات فیلتر کردن: افزایش تمیزی مذاب سبب کاهش اثرات عملیات بهسازی بر افزایش تخلخل می‌گردد.
۳ـ سرعت انجماد: با افزایش سرعت انجماد، مقدار تخلخل کاهش می‌یابد.

توزیع تخلخل به چند صورت است:

۱ـ پراکنده: که در مورد انجماد خمیری اتفاق می‌افتد.

۲ـ متمرکز: این حالت در انجماد پوسته‌ای ایجاد می‌شود.

۳ـ محیطی: در صورتی انجماد هم از اطراف و هم از مرکز اتفاق بیافتد، این حالت به وجود می‌آید.

۱- چگونگی ایجاد مک های گازی:

گازها در حالت مذاب نسبت به حالت جامد انحلال بیشتری در فلزات دارند.با کاهش درجه حرارت گازهای حل شده در مذاب(به صورت اتمی)به تدریج از حالت اتمی خارج می شوند وبه صورت مولکولی(حباب)در می آیند.در این صورت گازهای مولکولی آرام آرام از سطح مذاب خارج می شوند.سرعت خروج حباب های گازی ایجاد شده به عوامل مختلفی بستگی دارد که از آن جمله گرانروی مذاب اندازه حباب وشکل وعمق پاتیل را می توان نام برد.

بدیهی است با کاهش درجه حرارت گرانروی مذاب افزایش می یابد.در نتیجه سرعت خروج حباب های گازی به تدریج کاهش می یابد.با شروع انجماد مذاب دو مشکل مهم در خروج حباب های گازی ایجاد می شود:
الف- اختلاف حلالیت در حالت مذاب وجامد:در بسیاری از فلزات وآلیاژها اختلاف حلالیت گازها در حالت جامدومذاب بسیار زیاد است.بدیهی است در هنگام انجمادگازهای زیادی از حالت اتمی (انحلال)به حالت مولکولی تبدیل می گردند به گونه ای که به ناگاه مقدار این تحول به چندین برابر افزایش می یابد.به عبارت ساده تر در یک فاصله زمانی کوتاه مقادیر زیادی از گازهای حل شده به حباب های گازی تبدیل می شوند.
ب- محبوس شدن حباب ها: اگر فرض شود که حباب های گازی ایجاد شده در هنگام انجماد(دامنه انجماد)بتوانند از مذاب خارج شوند در این صورت مشکلی به نام مک وتخلخل گازی در قطعات ریختگی وجود ندارد.اما در عمل به دلیل افزایش گرانروی مذاب ونیز وجود هسته های جامد به طور جدی حرکت حباب های گازی با مشکل مواجه می شوند وبه عبارت دیگر حباب های گازی در لابلای ذرات جامد محبوس می شوند.

عوامل موثر بر میزان مک های گازی:

۱- مقدار اختلاف حلالیت گاز در حالت جامد ومذاب

۲- نوع انجماد

۳- سرعت سرد کردن مذاب

۴- آخال ها(ناخالصیها)

۵- عناصر آلیاژی

۶-سیستم راهگاهی

۷-شکل اندازه و وزن قطعه

تشکیل مک های گازی بیشتر در دامنه انجماد های زیاد انجام می شود.