مشکلات ترک خوردگی در ریخته گری دقیق فلزات چیست؟

ریخته گری دقیق فلز یک فرآیند ساخت بسیار تخصصی است که مزایای بی شماری را در ایجاد قطعات فلزی پیچیده و با کیفیت بالا ارائه می دهد. به عنوان یک تامین کننده ریخته گری فلزی دقیق، من شاهد چالش های دست اولی بوده ام که با این فرآیند پیچیده پیش می آید. در این وبلاگ، من به برخی از مشکلات ترک خوردگی که معمولاً در ریخته گری دقیق فلزات با آن مواجه می شوند، می پردازم.

1. ترک استرس حرارتی

یکی از دلایل اصلی ترک در ریخته گری فلزات دقیق، تنش حرارتی است. در طی فرآیند ریخته گری، فلز مذاب در قالب ریخته می شود و سپس سرد می شود. قسمت های مختلف ریخته گری با سرعت های مختلف خنک می شوند که منجر به ایجاد تنش های حرارتی می شود. هنگامی که این تنش ها از استحکام ماده فراتر رود، ترک هایی ایجاد می شود.

به عنوان مثال، در ریخته گری در مقیاس بزرگ مانندمسکن فولاد کربن، لایه های بیرونی ریخته گری سریعتر از هسته داخلی سرد می شوند. همانطور که لایه بیرونی جامد می شود و منقبض می شود، بر هسته داخلی هنوز مذاب فشار وارد می کند. هنگامی که هسته داخلی در نهایت سرد می شود و منقبض می شود، می تواند باعث ترک خوردن لایه بیرونی شود.

برای کاهش ترک خوردگی تنش حرارتی، طراحی مناسب قالب بسیار مهم است. استفاده از مواد عایق در قالب می تواند به کاهش سرعت خنک شدن لایه های بیرونی کمک کند و گرادیان دما بین قسمت های بیرونی و داخلی ریخته گری را کاهش دهد. علاوه بر این، پیش گرم کردن قالب نیز می تواند با کاهش اختلاف دمای اولیه بین فلز مذاب و قالب، به به حداقل رساندن تنش حرارتی کمک کند.

2. ترک خوردگی

ترک خوردگی انقباضی زمانی رخ می دهد که فلز در طول انجماد منقبض شود. همانطور که فلز از حالت مذاب سرد می شود، دچار تغییر حجم می شود. اگر انقباض به درستی انطباق داده نشود، می تواند منجر به ایجاد ترک شود.

در ریخته گری دقیق فلز، این مشکل به ویژه در قطعات پیچیده شکل مشهود است. به عنوان مثال،بلوک اتصال حد بالابر جرثقیل کانتینریدارای هندسه های پیچیده ای است که می تواند فلز را به دام بیندازد و از انقباض آزادانه آن جلوگیری کند. هنگامی که فلز سعی می کند منقبض شود اما محدود می شود، تنش های داخلی زیادی ایجاد می شود که می تواند منجر به ترک شود.

برای رسیدگی به ترک خوردگی انقباض، سیستم‌های دریچه‌ای و رایزر طراحی شده‌اند تا از عرضه مداوم فلز مذاب به ریخته‌گری در طول انجماد اطمینان حاصل کنند. این به جبران کاهش حجم ناشی از انقباض کمک می کند. علاوه بر این، اصلاح طراحی قطعه برای حذف گوشه های تیز و بخش های نازک نیز می تواند احتمال ترک خوردگی انقباض را کاهش دهد. گوشه‌های تیز و بخش‌های نازک بیشتر مستعد ترک‌خوردگی هستند، زیرا سریع‌تر سرد می‌شوند و به احتمال زیاد غلظت‌های تنش بالایی را تجربه می‌کنند.

3. تردی هیدروژنی

تردی هیدروژنی یکی دیگر از مشکلات مهم ترک خوردگی در ریخته گری دقیق فلز است. هیدروژن را می توان از منابع مختلفی مانند رطوبت در مواد قالب یا جو وارد فلز مذاب کرد. هنگامی که فلز جامد می شود، اتم های هیدروژن در شبکه کریستالی به دام می افتند.

با گذشت زمان، هیدروژن می تواند پخش شود و در مرزهای دانه تجمع یابد و شکل پذیری و استحکام مواد را کاهش دهد. این باعث می شود ریخته گری بیشتر در معرض ترک خوردن قرار گیرد، به ویژه در شرایط استرس. به عنوان مثال، در تولیدگیره شیشه ای مستطیلی از جنس استنلس استیل لهستانی، شکنندگی هیدروژن می تواند منجر به خرابی زودرس گیره ها شود که یک مسئله کیفی جدی است.

برای جلوگیری از شکنندگی هیدروژن، کنترل محتوای هیدروژن در فلز مذاب ضروری است. این را می توان با استفاده از مواد قالب خشک، تمیز کردن کوره ذوب با یک گاز بی اثر برای حذف رطوبت و اکسیژن و گاززدایی فلز مذاب قبل از ریخته گری به دست آورد. همچنین می توان از عملیات حرارتی پس از ریخته گری برای بیرون راندن هیدروژن از ریخته گری استفاده کرد.

4. شمولیت و تخلخل

آخال ها و تخلخل در ریخته گری می تواند به عنوان متمرکز کننده تنش عمل کند و احتمال ترک خوردن را افزایش دهد. آخال ها ذرات خارجی هستند که در طی فرآیند ریخته گری در فلز مذاب به دام می افتند. آنها می توانند اکسید، سولفید یا سایر مواد غیر فلزی باشند. از سوی دیگر، تخلخل به وجود حفره ها یا سوراخ های کوچک در ریخته گری اشاره دارد.

در ریخته‌گری دقیق فلزات، آخال‌ها و تخلخل‌ها می‌تواند ناشی از روش‌های ذوب نامناسب، کیفیت پایین قالب، یا فیلتر ناکافی فلز مذاب باشد. به عنوان مثال، اگر کوره ذوب به درستی نگهداری نشود، می تواند ناخالصی هایی را وارد فلز مذاب کند. به طور مشابه، یک قالب با سطح ناهموار یا تهویه ضعیف می تواند منجر به ایجاد تخلخل شود.

برای کاهش آخال و تخلخل، اقدامات کنترل کیفیت دقیق باید اجرا شود. این شامل استفاده از مواد اولیه با کیفیت بالا، تکنیک های ذوب و تصفیه مناسب و سیستم های فیلتراسیون کارآمد می باشد. علاوه بر این، بهبود طراحی قالب و فرآیند ساخت نیز می‌تواند به کاهش تخلخل با اطمینان از تهویه مناسب و جریان فلز مذاب کمک کند.

5. ترک استرس باقیمانده

تنش‌های پسماند تنش‌های داخلی هستند که پس از سرد شدن و جامد شدن در ریخته‌گری باقی می‌مانند. این تنش‌ها می‌توانند در اثر عوامل مختلفی مانند سرد شدن ناهموار، تغییر شکل مکانیکی در حین ماشین‌کاری یا تبدیل فاز در فلز ایجاد شوند.

ترک خوردگی تنش پسماند یک مشکل طولانی مدت است که می تواند حتی پس از مدتی استفاده از ریخته گری رخ دهد. به عنوان مثال، در قطعات ماشینکاری دقیق، نیروهای برشی در حین ماشینکاری می توانند تنش های پسماند ایجاد کنند. اگر این تنش ها برطرف نشوند، به مرور زمان می توانند منجر به ترک خوردن شوند.

برای کاهش تنش های پسماند، اغلب از عملیات حرارتی پس از ریخته گری استفاده می شود. عملیات حرارتی بازپخت، تلطیف یا تنش زدایی می تواند به کاهش تنش های داخلی در ریخته گری و بهبود پایداری ابعادی و مقاومت در برابر ترک کمک کند.

در نتیجه، مشکلات ترک در ریخته گری دقیق فلز پیچیده است و می تواند توسط عوامل مختلفی ایجاد شود. به عنوان یک تامین کننده دقیق ریخته گری فلز، مسئولیت ما درک این مشکلات و اتخاذ اقدامات مناسب برای جلوگیری از آنها است. با اجرای طراحی مناسب قالب، کنترل پارامترهای فرآیند ریخته‌گری و استفاده از تکنیک‌های پیشرفته کنترل کیفیت، می‌توانیم ریخته‌گری‌هایی با کیفیت بالا و بدون ترک تولید کنیم.

اگر در بازار ریخته‌گری‌های فلزی دقیق هستید و به دنبال بحث در مورد نیازهای خاص خود هستید، خوشحال می‌شویم که با شما در بحث خرید شرکت کنیم. تخصص ما در برخورد با این مشکلات ترک تضمین می کند که محصولات درجه یک را دریافت خواهید کرد که مشخصات دقیق شما را برآورده می کند.

مراجع

• کمپبل، جی (2003). ریخته گری. باترورث - هاینمن.
• Flemings، MC (1974). پردازش انجماد. مک گراو - هیل.
• Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2013). مهندسی ساخت و فناوری. پیرسون.