1. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά ελαττωμάτων πορώδους
1.1. Παρεμβατικό πορώδες (τοπικό πορώδες):
Κατά τη θερμική επεξεργασία του τηγμένου μετάλλου, αέρια που παράγονται από το καλούπι (ή τον πυρήνα) διεισδύουν στο υγρό σιδήρου, με αποτέλεσμα εντοπισμένο πορώδες σε ορισμένες περιοχές της χύτευσης κατά τη διαδικασία ψύξης. Πρέπει να τονιστεί ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ του λιωμένου μετάλλου και του καλουπιού/πυρήνα συμβαίνει μόνο κατά τη χύτευση, επιτρέποντας στα αέρια που παράγονται από το καλούπι/πυρήνα σε υψηλές θερμοκρασίες να διεισδύσουν στο υγρό σιδήρου. (Σωματική αντίδραση)
◆ Χαρακτηριστικά του Ingress Porosity:
- Εκδηλώνεται ως εντοπισμένο πορώδες που εμφανίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές του χυτού.
- Η επιφάνεια των πόρων είναι σχετικά λεία, παρουσιάζοντας μεμονωμένα ή κυψελοειδή κενά.
- Το χρώμα των πόρων είναι λευκό ή μπορεί να έχει σκούρο στρώμα, περιστασιακά καλυμμένο με οξειδωμένο δέρμα.
- Στην περίπτωση οζώδους/συμπυκνωμένου σιδήρου γραφίτη, μπορεί να εκπέμπει μια οσμή που θυμίζει καρβίδιο.Βλέπε Εικόνα 1.
Πορώδες συρρίκνωσης:
- Παρουσιάζει χαρακτηριστικά συρρίκνωσης και πορώδους.
- Ανατρέξτε στην Εικόνα 2.
1.2 Πορώδες Κατακρήμνισης (Πορώδες σαν κόσκινο):
Τα αέρια που διαλύονται στο υγρό σχηματίζουν πόρους κατά τη διαδικασία ψύξης καθώς μειώνεται η διαλυτότητά τους. Αυτοί οι πόροι έχουν συχνά κυκλικά, ελλειπτικά ή βελονοειδή σχήματα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο σχηματισμός αερίου στο υγρό σιδήρου συμβαίνει κατά τα στάδια τήξης και επεξεργασίας. Καθώς η θερμοκρασία του υγρού σιδήρου αυξάνεται, η διαλυτότητα των αερίων αυξάνεται, με αποτέλεσμα αυξημένη περιεκτικότητα σε αέρια λόγω φυσικών και χημικών αντιδράσεων κατά τη διαδικασία τήξης. (Η παρουσία αερίου μέσα στο υγρό σιδήρου είναι συνέπεια των φυσικών και χημικών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν όλες τις ουσίες που συμμετέχουν στη διαδικασία τήξης).
Χαρακτηριστικά πορώδους βροχόπτωσης:
Το χαρακτηριστικό γνώρισμα είναι ότι είναι πολυάριθμο, διασκορπισμένο και σχετικά ομοιόμορφα κατανεμημένο σε ολόκληρο ή σε σημαντικό τμήμα της διατομής του χυτού. Δείτε την Εικόνα 3.
1.3 Πορώδες αντίδρασης:
Πορώδες που δημιουργείται ως συνέπεια χημικών αντιδράσεων μεταξύ του τηγμένου μετάλλου και της διεπαφής του καλουπιού. Σε αυτή τη διαδικασία, το υγρό σιδήρου υφίσταται ένα στάδιο ψύξης, με αποτέλεσμα τα αέρια να απελευθερωθούν και να παγιδευτούν αποκλειστικά στην επιφάνεια του χυτού.
Χαρακτηριστικά του πορώδους της αντίδρασης:
Αυτός ο τύπος πορώδους εμφανίζεται κυρίως στην επιφάνεια του χυτού, περίπου 1-3mm μακριά από την επιφάνεια χύτευσης. Παρουσιάζεται ως ένα πυκνά κατανεμημένο μοτίβο μικρών πόρων σε κοντινή απόσταση, οι οποίοι γίνονται πιο εμφανείς μετά τη θερμική επεξεργασία και την αμμοβολή. Τυπικά, αυτοί οι πόροι παρουσιάζουν σχήμα που μοιάζει με βελόνα ή γυρίνο. Είναι επίσης γνωστό ως υποεπιφανειακό πορώδες. Δείτε την Εικόνα 4.
Α. Τύπος σκωρίας σφαιροειδούς παράγοντα**
Χαρακτηριστικά ελαττώματος: Εμφανίζονται σφαιρικές κοιλότητες στην επιφάνεια χύτευσης, που περιέχουν εγκλείσματα. Αυτές οι καταθλίψεις εμφανίζονται συχνά κοντά στο σύστημα της εσωτερικής πύλης. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης αποκαλύπτει ανώμαλες επιφάνειες μέσα στους πόρους. Η φασματική ανάλυση του περιεχομένου των πόρων ανιχνεύει Si, Mg, Al, Ba, και O. Η παρουσία Mg, που είναι ειδικό για σφαιροειδοποιητικούς παράγοντες, δείχνει ότι τα εγκλείσματα είναι σκωρίες που σχηματίζονται μέσω της συμμετοχής παραγόντων σφαιροειδοποίησης. Οι οπές αερίου CO προκύπτουν από την αντίδραση μεταξύ άνθρακα στο υγρό σιδήρου και σκωρίας.
Β. Τύπος σκωρίας που προκύπτει από ενοφθαλμιστικό ελάττωμα Χαρακτηριστικά: Η διατομή εμφανίζει αρκετές κοιλότητες. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και η φασματική ανάλυση αποκαλύπτουν ανομοιόμορφες εσωτερικές επιφάνειες εντός των κοιλοτήτων, μαζί με την παρουσία Si, Ca, Ba και O στα εγκλείσματα. Το Ba είναι ένα μοναδικό στοιχείο του εμβολιασμού. Αυτό δείχνει ότι το υπολειμματικό ενοφθαλμιστικό πυριτίου-σιδήρου σχηματίζει σκωρία και η αντίδραση μεταξύ του άνθρακα στο υγρό σιδήρου και του οξειδίου στη σκωρία οδηγεί στη δημιουργία αερίου CO, προκαλώντας ελαττώματα στην οπή. Αιτία: Η ατελής τήξη του εμβολιασμού κατά τη ροή έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό σκωρίας. Αντίμετρα: Χρησιμοποιήστε ξηρά εμβόλια για να αποτρέψετε το πιτσίλισμα του υγρού σιδήρου και το πορώδες της σκωρίας κατά τη διάρκεια του εμβολιασμού.
C Ελάττωμα: Τύπος εγκλεισμού σκωρίας και άμμου Εμφάνιση: Πολλαπλές κοιλότητες στην επιφάνεια του χυτού κοντά στο σπρέι. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης δείχνει την παρουσία σκωρίας και άμμου εντός των κοιλοτήτων. Η φασματική ανάλυση δείχνει την παρουσία Si, O, Al στην άμμο και στοιχεία όπως Mg, Ce, Mn στη σκωρία. Αυτό υποδηλώνει ότι το ελάττωμα σχηματίζεται λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ του εμβολιασμού και της άμμου. Λύση: Αυξήστε το εμβαδόν διατομής του δρομέα sprue και μειώστε την ταχύτητα ροής στο sprue.
D Ελάττωμα: Ελάττωμα μούχλας άμμου που προκαλείται από την υγρασία Ελάττωμα Εμφάνιση: Κατακρατήσεις στην επιφάνεια του χυτού μετά την κατεργασία. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης δεν αποκαλύπτει ελαττώματα εντός των κοιλοτήτων. Η φασματική ανάλυση δείχνει ότι τα κύρια στοιχεία είναι τα C, O, Si και Fe. Αυτό είναι ένα ελάττωμα οπής που προκαλείται από υδρατμούς που παράγονται από την υγρασία στο καλούπι υγρού τύπου. Λύση: Μειώστε την περιεκτικότητα σε υγρασία στην άμμο χύτευσης, βελτιώστε τη διαπερατότητα της άμμου καλουπώματος και αυξήστε την αναλογία σκόνης άνθρακα στην άμμο χύτευσης. Μειώστε την περιεκτικότητα σε υγρασία ρητίνης στη διαδικασία κατασκευής πυρήνα κρύου κουτιού.
2.1 Ανάλυση αιτιών για επεμβατικό πορώδες:
1. Λόγοι επεμβατικού πορώδους:
- Παράλογη σχεδίαση του συστήματος έκχυσης, που οδηγεί σε κακή εξάτμιση αερίου ή σχηματισμό δίνης, με αποτέλεσμα να παγιδεύονται αέρια κατά τη διάρκεια της έκχυσης.
- Υπερβολική συμπύκνωση του καλουπιού άμμου, μειώνοντας τη διαπερατότητά του.
- Ανεπαρκής εξαέρωση αερίου στον πυρήνα άμμου ή απόφραξη των διόδων αέρα.
- Υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία στην άμμο χύτευσης (πυρήνας). Κατά τη διάρκεια υγρών καιρικών συνθηκών, ο υγρός αέρας μπορεί να απορροφηθεί από το καλούπι/πυρήνα και να αντιδράσει με τον λιωμένο σίδηρο, με αποτέλεσμα να δημιουργηθεί μεγάλη ποσότητα αερίου που παγιδεύεται στην κοιλότητα του καλουπιού.
- Μόλυνση της βάσης του πυρήνα και του σιδήρου του πυρήνα με λάδι.
- Υπερβολικές πτητικές ουσίες που υπάρχουν στην άμμο καλουπώματος.
- Υψηλή περιεκτικότητα σε ρητίνη άζωτο (Ν) στην επικαλυμμένη άμμο, που οδηγεί στην αποσύνθεση της NH3 και στο σχηματισμό αερίων Ν και Η.
- Ανομοιόμορφη έκχυση, ανεπαρκής πλήρωση, με αποτέλεσμα την είσοδο μεγάλης ποσότητας αερίου.
- Υψηλή περιεκτικότητα σε άργιλο στην άμμο καλουπώματος, κακή διαπερατότητα, που προκαλεί «φυσητήρες» στην επιφάνεια του χυτού, το οποίο θεωρείται επίσης ως διεισδυτικό πορώδες.
2.2 Ανάλυση των αιτιών του πορώδους:
1. Η υψηλή περιεκτικότητα σε αέριο, η έντονη διάβρωση και το υπερβολικό επιφανειακό λίπος στη φόρτιση του κλιβάνου έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερη περιεκτικότητα σε αέριο στον λιωμένο σίδηρο.
2. Ανεπαρκές στέγνωμα του καλουπιού λιωμένου σιδήρου.
3. Ανεπαρκές στέγνωμα του κράματος.
4. Τα στοιχεία πυριτίου και σπάνιων γαιών στο φορτίο του κλιβάνου μπορούν εύκολα να δημιουργήσουν οπές αερίου υδρογόνου, ενώ το αλουμίνιο ή η αλουμίνα μπορούν να δημιουργήσουν αέριο.
5. Χαμηλή θερμοκρασία έκχυσης, με αποτέλεσμα το παραγόμενο αέριο να μην έχει αρκετό χρόνο για να ανέβει και να διαφύγει.
6. Ασταθής έκχυση.
7. Η υψηλή θερμοκρασία άμμου που υπερβαίνει τους 35 βαθμούς ή η υψηλή θερμοκρασία του πυρήνα μπορεί να οδηγήσει σε απορρόφηση υγρασίας στην επιφάνεια της κοιλότητας του καλουπιού και σε υπερβολική περιεκτικότητα νερού στο επιφανειακό στρώμα.
8. Πόρωμα αντίδρασης: Αέριο που παράγεται από τη χημική αντίδραση μεταξύ των χημικών στοιχείων του τηγμένου σιδήρου και του καλουπιού/πυρήνα διεισδύει στο υγρό. Οι πόροι του αερίου σχηματίζονται κατά τη διαδικασία ψύξης όταν το αέριο δεν έχει αρκετό χρόνο για να απελευθερωθεί.
9. Υψηλή περιεκτικότητα σε υπολειμματικό μαγνήσιο: Η υπερβολική περιεκτικότητα σε μαγνήσιο επιδεινώνει την τάση απορρόφησης υδρογόνου του τηγμένου σιδήρου. Περιεκτικότητα σε υπολειμματικό μαγνήσιο μεγαλύτερη από 0.05% στον λιωμένο σίδηρο μπορεί να προκαλέσει υποδόριο πορώδες αερίου. Ο όλκιμος ωστενιτικός σίδηρος υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο με υπολειμματική περιεκτικότητα σε μαγνήσιο μεγαλύτερη από 0,07% είναι πιο επιρρεπής σε υποδόριο πορώδες αερίου.
10. Χαμηλή θερμοκρασία έκχυσης.
11. Υψηλή περιεκτικότητα σε θείο στον τετηγμένο σίδηρο: Όταν η περιεκτικότητα σε θείο υπερβαίνει το 0,094%, εμφανίζεται υποδόριο πορώδες αερίου και όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε θείο, τόσο πιο σοβαρό είναι το υποδόριο πορώδες αερίου.
12. Περιεκτικότητα σε σπάνιες γαίες: Η υπερβολική περιεκτικότητα σε σπάνιες γαίες αυξάνει την περιεκτικότητα σε οξείδια του τηγμένου σιδήρου, οδηγώντας σε αύξηση των ξένων πυρήνων φυσαλίδων και του υποδόριου πορώδους αερίου. Η υπολειπόμενη περιεκτικότητα σε σπάνιες γαίες θα πρέπει να ελέγχεται εντός 0,043%.
13. Περιεκτικότητα σε αλουμίνιο: Το αλουμίνιο στον λιωμένο σίδηρο είναι η κύρια αιτία του πορώδους του αερίου υδρογόνου στα χυτά προϊόντα. Όταν η περιεκτικότητα σε υπολειμματικό αλουμίνιο στον όλκιμο σίδηρο υγρού τύπου είναι μεταξύ 0.03% και 0,05%, εμφανίζεται υποδόριο πορώδες αερίου.
14. Πάχος τοιχώματος χύτευσης: Τα χυτά λεπτού τοιχώματος και παχιάς διατομής είναι λιγότερο επιρρεπή σε υποδόριο πορώδες αερίου.
15. Περιεκτικότητα σε υγρασία στην άμμο χύτευσης: Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε υγρασία, αυξάνεται η τάση του οζώδους χυτοσίδηρου να παράγει υποδόριο πορώδες αερίου. Όταν η περιεκτικότητα σε υγρασία στην άμμο χύτευσης ελέγχεται κάτω από 4,8%, ο ρυθμός πορώδους του υποδόριου αερίου πλησιάζει το μηδέν.
Επιπλέον, η συμπαγής άμμος χύτευσης και η θερμοκρασία έκχυσης παίζουν επίσης ρόλο.
Οι ατμοί μαγνησίου που διαφεύγουν από τον λιωμένο σίδηρο και το θειούχο μαγνήσιο στην επιφάνεια του τηγμένου σιδήρου αντιδρούν με τους υδρατμούς στο καλούπι ως εξής: Mg + H2O → MgO + 2[H] και MgS + H2O → MgO + H2O. Το παραγόμενο υδρογόνο, οξείδιο του μαγνησίου και αέρια θειούχου μαγνησίου μπορούν δυνητικά να διεισδύσουν στη χύτευση μέσω της επιφάνειας του τηγμένου σιδήρου.
3. Μέθοδοι για την πρόληψη ελαττωμάτων πορώδους:
1. Καθαρίστε καλά τη γόμωση του κλιβάνου για να αφαιρέσετε την υπερβολική περιεκτικότητα σε αέριο, τη σοβαρή διάβρωση και το γράσο της επιφάνειας πριν από τη χρήση.
2. Ελέγξτε αυστηρά τη θερμοκρασία του λιωμένου σιδήρου όταν βγαίνει από τον κλίβανο και κατά τη διάρκεια της έκχυσης. Αποφύγετε τις υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες έκχυσης.
3. Στεγνώστε πλήρως το χωνευτήριο του κλιβάνου, την κουτάλα και το καλούπι τετηγμένου σιδήρου. Προθερμάνετε την κουτάλα πριν τη χρήση.
4. Προθερμάνετε επαρκώς σφαιροειδοποιητικούς παράγοντες και εμβολιασμούς για να μειώσετε την ποσότητα αερίου που εισάγεται από τις σπάνιες γαίες και το σιδηροπυρίτιο.
5. Σχεδιάστε σωστά το σύστημα έκχυσης για να εξασφαλίσετε ομαλή εξαέρωση μέσα στην κοιλότητα του καλουπιού και σταθερή ροή μέσα στην κοιλότητα.
6. Εξασφαλίστε ομοιόμορφη συμπαγή άμμο χύτευσης, αποφεύγοντας την υπερβολική στεγανότητα.
7. Μειώστε κατάλληλα την περιεκτικότητα σε άργιλο στην πυρηνική άμμο και αυξήστε τη διαπερατότητά της.
8. Βεβαιωθείτε ότι εξαερίζεται σωστά ο πυρήνας άμμου και σφραγίστε τα κενά μεταξύ των πυρήνων για να αποτρέψετε την είσοδο λιωμένου σιδήρου και το φράξιμο των διόδων αέρα.
9. Τοποθετήστε ανυψωτικά ή αεραγωγούς στα υψηλότερα σημεία του χυτού. Δώστε προσοχή στον εξαερισμό κατά τη διάρκεια της έκχυσης μεγάλων χυτών.
10. Γείρετε ελαφρά τη χύτευση για μεγάλα επίπεδα χυτά, με τις οπές εξαερισμού τοποθετημένες ελαφρώς ψηλότερα για να διευκολύνεται ο εξαερισμός.
11. Στεγνώστε και καθαρίστε τα ξυλάκια και τα κρύα, διασφαλίζοντας ότι είναι απαλλαγμένα από σκουριά και μόλυνση από λάδια.
12. Μειώστε την περιεκτικότητα σε υγρασία στην άμμο χύτευσης, δημιουργήστε σχισμές εξαερισμού στις επιφάνειες διαχωρισμού και αυξήστε την ποσότητα σκόνης άνθρακα που προστίθεται εάν είναι απαραίτητο.
13. Μειώστε κατάλληλα την περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό. Για μεγάλα χυτά, προσθέστε υλικά που αυξάνουν τη διαπερατότητα, όπως πριονίδι.
14. Χρησιμοποιήστε στρογγυλούς κόκκους άμμου για να ενισχύσετε τη διαπερατότητα.
15. Μειώστε την υπολειμματική περιεκτικότητα σε μαγνήσιο διασφαλίζοντας παράλληλα τη σωστή οζιδοποίηση. Ελαχιστοποιήστε την περιεκτικότητα σε θείο στον αρχικό λιωμένο σίδηρο.
16. Ελέγχουμε τη θερμοκρασία της άμμου και ρίχνουμε το συντομότερο δυνατό αφού κλείσουμε το καλούπι.
17. Χρησιμοποιήστε αποξηραμένους πυρήνες άμμου και αποτρέψτε την απορρόφηση υγρασίας στο εσωτερικό του καλουπιού. Μην χρησιμοποιείτε πυρήνες άμμου με έντονη απορρόφηση υγρασίας.
18. Ψεκάστε ανθρακούχα υλικά όπως έλαιο πλινθωμάτων στην επιφάνεια του καλουπιού για να δημιουργήσετε μια μειωτική ατμόσφαιρα μεταξύ του λιωμένου σιδήρου και της διεπαφής του καλουπιού. Το ράντισμα μικρής ποσότητας σκόνης αργυραδάμαντα ή φθοριούχου νατρίου στη διεπαφή λιωμένου σιδήρου-καλουπιού μπορεί να μειώσει ή να εξαλείψει το υποδόριο πορώδες.
19. Αυξήστε τη θερμοκρασία έκχυσης κατάλληλα σε βροχερό καιρό.
20. Μειώστε τα εγκλείσματα θειούχου μαγνησίου. Χρησιμοποιήστε χυτοσίδηρο χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο ή προσθέστε μια μικρή ποσότητα ανθρακικού νατρίου κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας σφαιροειδοποίησης για αποθείωση. Μετά τη σφαιροποίηση, αποβουτυρώστε τη σκωρία πολλές φορές και αφήστε τη να σταθεί για λίγο για να επιπλεύσει η σκωρία MgS προς τα πάνω.
21. Ελέγξτε τη θερμοκρασία έκχυσης. Για χυτά με λεπτά τοιχώματα, η θερμοκρασία δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 1320 μοίρες. για χυτά μεσαίου πάχους τοιχώματος, δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 1300 μοίρες. για εξαρτήματα με παχύ τοίχωμα όπως πλάκες οδηγών, δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 1280 μοίρες. Ο χυτοσίδηρος πυριτίου μολυβδαινίου και ο όλκιμος ωστενιτικός σίδηρος με υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο απαιτούν ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες.
