تجزیه و تحلیل عیوب ریخته گری و شکل دهی در مواد فلزی

 

من عیوب ریخته گری در مواد فلزی

 

عیوب ریخته گری در مواد فلزی و اقدامات پیشگیرانه از آنها

 

تخلخل گاز

 

 

 

 

خصوصیات:

تخلخل گاز به حفره هایی اطلاق می شود که وقتی گازها قبل از جامد شدن از فلز مذاب خارج نمی شوند، در داخل قطعات ریخته گری ایجاد می شود. این عیوب معمولاً دارای دیواره های داخلی صاف و روشن هستند که گاهی اوقات با رنگ آمیزی اکسیداسیون خفیف همراه است.

 

تاثیر:

تخلخل گاز باعث کاهش ناحیه باربر موثر ریخته گری می شود و مقاومت در برابر ضربه و استحکام خستگی آن را کاهش می دهد. همچنین بر مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت حرارتی ریخته گری تأثیر منفی می گذارد.

 

اقدامات پیشگیرانه:

برای اطمینان از جریان صاف فلز و جلوگیری از گیر افتادن گاز، سیستم‌های دروازه‌ای و رایزر غیرمنطقی را بازبینی کنید.

قبل از اعمال پوشش، قالب ها و هسته ها را از قبل گرم کنید و قبل از استفاده از خشک شدن کامل اطمینان حاصل کنید.

قالب ها و هسته ها را با اقدامات تهویه مناسب طراحی کنید تا امکان خروج گاز فراهم شود.

 

تخلخل انقباضی

 

 

 

 

تخلخل انقباض به دو نوع تقسیم می شود: انقباض متمرکز و انقباض پراکنده.

 

خصوصیات:

حفره هایی در طی فرآیند ریخته گری به دلیل انقباض فلز مایع در طول انجماد ایجاد می شوند.

در طول انجماد فلز، انقباض حجمی رخ می‌دهد و فلز مذاب جبران نمی‌شود، که منجر به ایجاد حفره‌های انقباض در آخرین نواحی جامد شده می‌شود. تخلخل انقباض را می توان به دو نوع تقسیم کرد: انقباض متمرکز و انقباض پراکنده.

 

تاثیر:

خواص مکانیکی و استحکام ریخته گری را کاهش می دهد.

 

اقدامات پیشگیرانه:

بهبود کیفیت ذوب و کاهش محتوای گاز.

دمای ریختن را افزایش دهید و زمان انجماد را به تاخیر بیندازید.

سیستم دروازه را برای به حداقل رساندن مسیرهای ریختن بیش از حد طولانی بهینه کنید.

برای جلوگیری از تداخل قبل از انجماد کامل، از خارج کردن زودهنگام قالب از قالب خودداری کنید.

 

شامل ها

 

 

 

 

خصوصیات:

ناخالصی ها یا مواد خارجی مانند اکسیدها و سیلیکات ها در فرآیند ریخته گری وجود دارد.

 

تاثیر:

منجر به کاهش چقرمگی و شکنندگی در ریخته گری و کاهش خواص مکانیکی آن می شود.

 

اقدامات پیشگیرانه:

تقویت کنترل و تمیزی مواد خام، کنترل دمای ذوب و ریختن مواد ریخته گری.

اطمینان حاصل کنید که کوره و ابزار تمیز، عاری از اکسید، از قبل گرم شده، و اینکه پوشش پس از اعمال خشک شده باشد.

 

بسته سرد و ریختن ناکافی

 

خصوصیات:

پر شدن ناقص یا ضعیف قالب به دلیل توانایی ناکافی فلز مایع برای جریان یافتن و پرکردن مناسب قالب و در نتیجه پر شدن جزئی یا همجوشی قالب ریخته گری می باشد.

 

تاثیر:

شکل ریخته گری ناقص و خواص مکانیکی به خطر افتاده.

 

اقدامات پیشگیرانه:

دما و سرعت ریختن را افزایش دهید.

طراحی سیستم دروازه را برای اطمینان از جریان صاف فلز بهینه کنید.

 

ترک ها

 

 

 

 

خصوصیات:

شکاف های خطی یا منحنی نامنظم روی سطح یا داخل ریخته گری.

 

تاثیر:

به طور مستقیم استحکام و پایداری ریخته گری را کاهش می دهد.

 

اقدامات پیشگیرانه:

از گرمای بیش از حد موضعی در سیستم دروازه واقعی برای کاهش استرس داخلی خودداری کنید.

مطمئن شوید که زوایای کشش قالب و هسته بزرگتر از 2 درجه باشد و پس از اینکه اسپرو جامد شد، هسته را بردارید و قالب را باز کنید.

ضخامت پوشش را کنترل کنید تا از سرعت خنک کننده ثابت در تمام قسمت های ریخته گری اطمینان حاصل کنید.

 

سوراخ های شن و ماسه

 

سوراخ های کوچک پر از ماسه قالب گیری (هسته ای) چه روی سطح یا داخل ریخته گری، که یک نقص معمول ریخته گری است که اغلب منجر به رد ریخته گری می شود.

 

گنجاندن شن و ماسه

 

سطح ریخته گری تا حدی یا به طور کامل با مخلوطی از فلز (یا اکسیدهای فلزی) و ماسه (یا پوشش)، یا با ماسه قالب سوخته پوشیده شده است که سطح ریخته گری را ناهموار می کند.

 

 

 

اشکال در شکل و فرم ریخته گری به دلایل مختلف از جمله پر نشدن، پر شدن ناقص، نشت قالب و آتش سوزی رانر.

 

غیر پر کردن (پر کردن ناقص)

 

ریخته‌گری‌ها ناقص هستند یا خطوط ناقصی دارند، اغلب در لبه‌ها و گوشه‌ها گرد و براق به نظر می‌رسند، مخصوصاً در نواحی دور از اسپرو و ​​در دیواره‌های نازک. سیستم ریختن پر شده است. قسمت فوقانی ریخته گری دارای گوشت از دست رفته، با لبه های کمی گرد است و سطح بالایی اسپرو هم سطح با ریخته گری است.

 

انواع مختلفی از عیوب ریخته‌گری در مواد فلزی وجود دارد، اما بسیاری از آنها را می‌توان با بهینه‌سازی فرآیندهای ریخته‌گری، بهبود کیفیت مواد خام و افزایش تعمیر و نگهداری تجهیزات پیشگیری و کاهش داد. شرکت‌های ریخته‌گری باید بر نوآوری فرآیند و پیشرفت تکنولوژی تمرکز کنند تا به طور مستمر کیفیت ریخته‌گری را برای برآورده کردن نیازهای بازار و مشتریان بهبود بخشند.

 

II عیوب پردازش و شکل دهی مواد فلزی

 

در طول پردازش و شکل‌دهی مواد فلزی، عیوب مختلفی ممکن است رخ دهد که به طور قابل‌توجهی بر خواص مواد و کیفیت محصول تأثیر می‌گذارد.

 

گرمای بیش از حد و فرسودگی

 

گرمای بیش از حد:هنگامی که فلز برای مدت طولانی در دماهای بالا تحت حرارت یا پردازش قرار می گیرد، منجر به ساختار دانه درشت و دانه های درشت می شود. گرمای بیش از حد ممکن است باعث ایجاد لکه های زبر، پوست پرتقال و دانه های بزرگ شده روی سطح شود. در حالی که استحکام آلیاژهای بیش از حد گرم شده اندکی کاهش می یابد، چقرمگی ضربه و شکل پذیری آنها در دمای اتاق به طور قابل توجهی کاهش می یابد و مواد را شکننده می کند.

 

 

 

(ریزساختار بیش از حد گرم شده فولاد T10A 400X)

 

ریزساختار نزدیک به ترک در قطعه کار فولاد T10A خاموش شده، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، شامل پرلیت سیاه در امتداد مرزهای دانه، لت های مارتنزیت درشت با محتوای کربن بالا، آستنیت باقیمانده سفید و حداقل مقدار کاربیدهای رسوب شده است.

 

فرسودگی شغلی:هنگامی که فلز در نزدیکی یا در دمای ذوب خود برای مدت طولانی یا بیش از حد گرم می شود، ذوب موضعی اجزای نقطه ذوب پایین یا ضعیف شدن مرزهای دانه رخ می دهد که به عنوان فرسودگی شناخته می شود. فرسودگی منجر به یک سطح ناهموار، درشت شدن و صاف شدن مرزهای دانه، ساییدگی مرز دانه و حتی ممکن است منجر به ترک شود. فرسودگی به طور قابل توجهی استحکام اتصال فلز را کاهش می دهد.

 

 

 

(ریزساختار سوخته W18Cr4V 400X)

 

ریزساختار نشان‌داده‌شده در تصویر بالا، ساختار خاموش شده و بیش از حد گرم شده فولاد W18Cr4V است که از مارتنزیت سوزنی‌مانند ریز خاکستری-سفید و ماتریس آستنیت باقیمانده، کاربیدهای شبکه سفید روشن در امتداد مرزهای دانه‌ها و تروستیت سیاه تشکیل شده است.

 

اقدامات پیشگیرانه برای گرمای بیش از حد

 

روش های گرمایش مناسب و نرخ گرمایش: روش های گرمایش مناسب و نرخ گرمایش را بر اساس خواص و فرم مواد انتخاب کنید. به عنوان مثال، از روش‌های گرمایش یکنواخت یا گرمایش مرحله‌ای برای جلوگیری از دمای بالای موضعی استفاده کنید.

 

تنظیم پارامترهای تجهیزات: با توجه به شرایط واقعی تولید و ویژگی های مواد، قدرت تجهیزات گرمایش، دقت کنترل دما در طول گرمایش، سرعت حرکت مواد و غیره را تنظیم کنید تا از گرمایش یکنواخت و کنترل دقیق دما اطمینان حاصل کنید.

 

کنترل ترکیب گاز کوره:هوای اضافی در کوره را کاهش دهید تا یک جو ضعیف اکسید کننده ایجاد شود، به ویژه هنگام گرم کردن آهنگری فولاد ضد زنگ.

 

کنترل دمای گرمایش و زمان نگهداری:برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد و زمان نگهداری طولانی مدت، دمای مناسب و زمان نگهداری را برای مواد مختلف فلزی و الزامات پردازش تنظیم کنید.

هنگام گرم کردن در کوره شعله، فاصله معینی بین بیلت و نازل مشعل حفظ شود تا از تماس مستقیم شعله با شمش جلوگیری شود. برای گرمایش کوره مقاومتی، فاصله بین بیلت و سیم مقاومت را کنترل کنید تا از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری شود.

 

انتخاب و رد مواد: هنگام گرم کردن فولاد با کربن بالا و فولاد آلیاژی کم کربن که مستعد گرم شدن بیش از حد هستند احتیاط کنید تا از گرمای بیش از حد جلوگیری کنید.فولادی که قبلاً دچار گرمای بیش از حد یا گرمای بیش از حد موضعی شده است باید به سرعت رد شود تا از آلودگی محصولات نهایی جلوگیری شود و از تلفات بیشتر جلوگیری شود.

 

کنترل تجهیزات عملیات حرارتی:برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد در طول عملیات حرارتی، ساختار و ویژگی‌های تجهیزات عملیات حرارتی، مانند استفاده از کوره‌های حرارتی پیشرفته را اصلاح کنید.

 

ترک و شکاف

 

ترک های پردازش: روش های پردازش نامناسب یا نقص رویه ای می تواند باعث ایجاد ترک های پردازش شود. این ترک‌ها را می‌توان به ترک‌های حرارتی و ترک‌های سرد طبقه‌بندی کرد که به اشکال مختلفی مانند ترک‌های طولی، ترک‌های عرضی و ترک‌های جانبی تقسیم می‌شوند.

 

 

(ترک های ناشی از دمای بیش از حد در هنگام آسیاب)

 

ترک های عملیات حرارتی:هنگامی که تنش‌های پسماند قابل توجهی در آلیاژ وجود داشته باشد، مانند زمانی که تنش‌های حرارتی ناشی از گرما با مقاومت فلز در یک راستا قرار می‌گیرند و از آن فراتر می‌روند، ترک می‌تواند رخ دهد. علاوه بر این، در طول فرآیند گرمایش، آلیاژها ممکن است فازهای دوم را در امتداد مرز دانه ها رسوب دهند، تنش های ثانویه ایجاد کنند، یا تغییرات حجمی قابل توجهی را به دلیل تبدیل فاز تجربه کنند، که همچنین می تواند منجر به ترک شود.

 

 

(رفع ترک ها)

 

برای جلوگیری و کاهش این عیوب، لازم است عواملی مانند دمای حرارت دهی، روش های فرآوری، ترکیب آلیاژ و غیره در طول فرآیند پردازش و شکل دهی مواد فلزی، به شدت کنترل شوند. علاوه بر این، افزایش بازرسی و کنترل کیفیت محصول بسیار مهم است. علاوه بر این، استفاده از تکنیک های پیشرفته تست غیر مخرب مانند سی تی اسکن صنعتی می تواند به طور موثری عیوب داخلی در مواد فلزی را شناسایی و کنترل کند.