قبل از اینکه سطح ریخته‌گری به صورت یک پوسته جامد شود، مواد قالب‌گیری مانند قالب‌های ماسه و هسته‌های ماسه برای تولید گاز حرارت داده می‌شوند. گازها در فلز مذاب حل نمی شوند، بلکه تحت فشار به فلز مذاب حمله می کنند و حباب ها و منافذ را تشکیل می دهند. در حال حاضر، بیشتر عیوب منافذی که در کارخانه های ریخته گری قالب مرطوب در کشور من ظاهر می شود، متعلق به این نوع "منافذ نفوذی" است.
بهتر است گاز ساطع شده از قالب و هسته ماسه از طریق منافذ ماسه تخلیه شود. با این حال، قابلیت‌های تهویه قالب‌های شن و ماسه‌ها محدود است و ایجاد مجرای خروجی برای هسته‌های شنی پیچیده به‌ویژه دشوار است. با افزایش مقدار گاز تولید شده، فشار گاز واسط در منبع گاز (به نام "فشار برگشتی") همچنان افزایش می یابد. اگر سرعت ریختن سریع باشد، فشار ساکن فلز مذاب در آنجا از فشار معکوس گاز بیشتر می شود و گاز در اینجا نمی تواند به فلز مذاب حمله کند. اگر فلز مذاب روی سطح مشترک نتواند فشار استاتیکی کافی را در زمان ایجاد کند تا از فشار معکوس تولید گاز بیشتر شود، گاز از طریق سطح جامد نشده ریخته‌گری نفوذ کرده و به داخل فلز مذاب نفوذ می‌کند تا حباب‌هایی ایجاد کند. حجم گرم حباب های حفر شده در فلز مذاب تمایل به ادامه انبساط دارد. علاوه بر این، برخی از منابع گاز به طور مداوم گاز را انتقال می دهند و رشته های حباب در فلز مذاب ظاهر می شوند. شکل روزنه مهاجم کروی یا گلابی شکل است. جهتی که نوک آن نشان می دهد جهت منبع هوا است. اندازه منافذ مهاجم متفاوت است. آنها ممکن است شناور شوند و در بالای منبع گاز در ریخته گری قرار نگیرند، یا ممکن است در زیر پوست سطح بالایی قطعه ریخته گری جمع شوند و شکلی صاف به وجود آورند. اگر دمای ریختن زیاد و ویسکوزیته فلز مذاب کم باشد، حباب های مهاجم ممکن است از سطح بالایی قالب ماسه خارج شوند یا به همراه فلز مذاب به بالابر سرریز سرازیر شوند. منبع منافذ بسته به قالب ماسه یا هسته متفاوت است.
1. با افزایش ظرفیت تهویه دیوار و کاهش تولید گاز ماسه قالب گیری می توان از عیوب روزنه جلوگیری کرد. علل خاص و اقدامات پیشگیرانه به شرح زیر است:
1. قالب ماسه سبز دارای مقدار زیادی گاز است: رطوبت شن و ماسه قالب گیری خیلی زیاد است، به خصوص زمانی که محتوای زغال سنگ پودر شده بیش از حد باشد، ممکن است با ریختن فلز مذاب به ناگهان مقدار زیادی گاز منتشر شود. حفره قالب اگر اگزوز به طور همزمان صاف نباشد، فشار گاز از فشار استاتیک موضعی فلز مذاب فراتر رفته و ناگهان به داخل فلز مذاب نفوذ می کند و یک پاشش انفجاری ایجاد می کند. معمولاً به آن "آتش خفه کننده" می گویند که حباب های بزرگ تری را در ریخته گری تشکیل می دهد. بنابراین، در طول ریخته گری ماسه سبز، میزان تراکم و میزان رطوبت ماسه قالب گیری باید به شدت کنترل شود و نرخ تولید گاز نباید خیلی زیاد باشد. محتوای زغال سنگ پودر شده موثر ماسه قالب گیری عمدتاً باید بر اساس مورفولوژی سطح ریخته گری کنترل شود. اگر شن و ماسه کمی به سطح ریخته گری چسبیده باشد، می توان مقدار زغال سنگ پودر شده را کمی افزایش داد. اگر سطح ریخته گری آبی شده است، مقدار موثر زغال سنگ پودر شده باید کاهش یابد تا از تولید بیش از حد گاز جلوگیری شود.
2. ناخالصی های موجود در ماسه سبز هنگام گرم شدن گاز منتشر می کنند: گلوله های سفالی کوچک، گلوله های کاغذی خرد شده، ته سیگار، قطعات هسته شن و ماسه جاذب رطوبت و سایر مواد آلی مخلوط شده در ماسه قالب گیری هنگام گرم شدن گاز منتشر می کنند و پس از آن تغییر می کنند. جذب آب در ماسه سبز افزایش عملکرد تولید گاز شدید این ناخالصی ها در سطح حفره قالب قرار می گیرند و به ناچار به نقاط انتشار گاز متمرکز تبدیل می شوند. در تولید ریخته گری، بسیاری از عیوب منافذ غیرقابل توضیح عمدتاً ناشی از ناخالصی های مخلوط شده در ماسه قالب گیری است. گاهی اوقات حباب ها یکی پس از دیگری ایجاد می شوند و به مجموعه ای از منافذ در سطح مقطع ریخته گری تبدیل می شوند.
3. هسته ماسه و آهن خنک کننده داخلی در قالب مرطوب تحت تأثیر رطوبت قرار می گیرند: پس از قالب گیری در یک ریخته گری شیری خاص، هسته هسته شنی جعبه هسته سرد و جعبه سگک بلافاصله بسته می شوند و کوره برای ریختن روز بعد باز می شود. . تعداد زیادی از عیوب منافذ در ریخته گری ها به دلیل جذب رطوبت در هسته ماسه ایجاد می شود. هسته شنی جعبه هسته سرد به راحتی رطوبت را جذب می کند. در حین ریختن، آب جذب شده توسط هسته شن و ماسه بلافاصله پس از گرم شدن به بخار آب تبخیر می شود و وارد فلز مذاب می شود تا حباب ایجاد کند. برای کارخانه‌هایی که نمی‌توانند کوره را در همان روز باز کنند، می‌توانند جعبه را بدون وارد کردن هسته ببندند و قبل از باز کردن قالب ماسه، تنظیم هسته، بستن قالب و ریختن تا روز باز کردن صبر کنند تا از جذب رطوبت بیش از حد جلوگیری شود. قالب ماسه در مدل سازی با ماسه داغ باید دقت بیشتری داشته باشید. اگر قبل از ریختن مدتی پس از قالب گیری صبر کنید، بخار آبی که به طور مداوم از ماسه داغ ساطع می شود در حفره قالب متراکم می شود و یک هسته ماسه سرد، پشتیبانی هسته یا آهن خنک کننده داخلی نصب می کند. به عنوان مثال، شکل 28 یک ریخته گری استوانه ای با قطر داخلی 4 اینچ (ф101.6 میلی متر) را نشان می دهد. رطوبت شن و ماسه قالب گیری گرم 3.5٪، دما 58 درجه، دمای داخلی و هسته ماسه 18 درجه است و ریخته گری 80 دقیقه پس از قالب گیری باقی می ماند. پس از خنک‌سازی، تمیز کردن و ماشینکاری، ریخته‌گری‌ها در نزدیکی سطح فوقانی هسته شنی، نقص‌های منفذ لانه زنبوری پراکنده به نظر می‌رسند که به دلیل متراکم شدن بخار آب روی سطح هسته ماسه ایجاد می‌شوند.
4. ظرفیت خروجی قالب ماسه ناکافی است: ماسه سبز دارای نفوذپذیری هوای بالایی است که به تخلیه فشار برگشتی در سطح مشترک کمک می کند. با این حال، برای جلوگیری از چسبیدن شن مکانیکی یا ناهمواری سطح روی ریخته گری، نباید خیلی بالا باشد. هر چه فشردگی قالب ماسه بیشتر باشد، شکاف بین دانه های ماسه کمتر می شود و ظرفیت تهویه قالب ماسه در هنگام ریخته گری بدتر می شود. به منظور جلوگیری از نقص منافذ، معمولا نمی توان تنها به نفوذپذیری هوای قالب ماسه تکیه کرد، بلکه کانال های اگزوز اضافی برای بهبود ظرفیت اگزوز نیز فراهم کرد. در طول قالب‌گیری دستی و قالب‌گیری ماشینی ساده، به منظور افزایش توانایی تهویه قالب ماسه، کارگر قالب‌گیری از یک مته نوک تیز برای سوراخ کردن سوراخ‌های هواکش غیرقابل نفوذ از پشت قالب استفاده می‌کند. عمق سوراخ دریچه تقریباً 4 تا 5 میلی متر از الگو فاصله دارد که می تواند از آسیب رساندن به الگو جلوگیری کند و می تواند به لایه چسبندگی رطوبت ماسه قالب گیری نفوذ کند یا نزدیک به آن باشد تا مقاومت اگزوز را کاهش دهد. همچنین معمول است که سوراخ های هواگیری را مستقیماً در اتمسفر در قالب ماسه ایجاد کنید. ماشین‌های قالب‌گیری با درجه مکانیزاسیون بالاتر از کانال‌های اگزوز ورقه‌ای شکل و سوراخ گرد روی قالب استفاده می‌کنند و مجهز به سوزن‌های اگزوز هستند که در هر باس قالب به اتمسفر باز نمی‌شوند. حتی اگر ارتفاع پین هواکش فقط نصف ضخامت قالب ماسه باشد، مقدار نفوذپذیری هوا در آن مکان دو برابر خواهد شد. برخی از خطوط تولید مدل‌سازی دارای ماشین‌های حفاری مخصوصی برای سوراخ کردن دریچه‌های مستقیم یا نیمه عبوری هستند. من یک کارخانه ریخته گری را در خارج از کشور دیدم که از یک خط قالب گیری فشار بالا برای تولید بلوک های سیلندر موتور دیزل استفاده می کرد. پس از باز شدن قالب ماسه بالایی، کارگران از یک مته برقی دست بلند برای سوراخ کردن چندین سوراخ اگزوز از حفره قالب استفاده کردند. در حفره قالب قالب گیری تزریقی جداکننده عمودی قطعات نگهدارنده هوا وجود دارد و با استفاده از شیارهای خروجی ورق می توان گاز را تخلیه کرد.
5. فشار و دمای پایین آهن مذاب: مقدار شن خورده شده در سطح بالایی حفره قالب جعبه ماسه بالایی نباید خیلی کم باشد. از یک طرف از شکستن قالب شنی توسط آهن مذاب جلوگیری می کند. از طرف دیگر، فشار استاتیک آهن مذاب را افزایش می دهد تا از توسعه قالب ماسه و هسته ماسه جلوگیری کند. فشار برگشت هوا قرار دادن حلقه های دروازه و حلقه های بالابر روی قالب شنی نیز می تواند فشار هیدرولیک فلز را افزایش دهد. افزایش دمای ریختن آهن مذاب می تواند ویسکوزیته فلز مذاب را کاهش دهد و باعث می شود حباب ها راحت تر شناور شوند و از آهن مذاب تخلیه شوند. به دمای واقعی ریختن آخرین نوع آهن مذاب در همان ملاقه ریختن توجه ویژه ای داشته باشید. افزایش مناسب دمای ریختن نه تنها برای جلوگیری از نفوذ به منافذ مفید است، بلکه به جلوگیری از عیوب مانند به دام افتادن منافذ و دیگر منافذ، عایق بودن سرد و ریختن ناکافی کمک می کند. باز کردن یک رایزر سرریز می تواند آهن مذاب مخلوط با حباب ها و اجزاء را از حفره قالب خارج کند.
2. هسته شنی گاز منتشر می کند
صرف نظر از چسب مورد استفاده برای ساخت هسته شنی، تولید قطعات ریخته گری به احتمال زیاد باعث ایجاد نقص های تخلخل نفوذی می شود. از آنجایی که هسته ماسه توسط آهن مذاب احاطه شده و به شدت گرم می شود، بایندر تجزیه می شود و مقدار زیادی گاز تولید می کند. هسته شنی از طریق سر هسته به نشیمنگاه هسته شنی متصل می شود و گاز از نشیمنگاه هسته از قالب خارج می شود. صاف کردن سیستم اگزوز دشوار است. اکثریت قریب به اتفاق عیوب تخلخلی که اغلب در ریخته‌گری‌هایی که هسته‌های ریخته‌گری چند ماسه‌ای تولید می‌کنند، مانند بلوک‌های سیلندر موتور خودرو و سرسیلندرها، ناشی از خروج گاز از هسته ماسه است. مؤسسه تحقیقاتی مرکزی شرکت تویوتا در ژاپن، فشار معکوس و مکانیسم تولید منافذ در سطح مشترک را هنگام ریختن آهن مذاب در هسته پوسته شن رزین فنولی برای ریخته‌گری خودرو مورد مطالعه قرار داده است. یک سنسور فشار دیافراگم سیلیکونی در محلی که منافذ مستعد ایجاد منافذ است برای اندازه‌گیری تغییر فشار گاز (بر حسب سانتی‌متر Fe) هسته پوسته در طول زمان پس از ریخته‌گری استفاده می‌شود. در همان زمان، همچنین اندازه‌گیری شد که فشار آهن مذاب (همچنین به سانتی‌متر Fe) با افزایش سطح مایع ریخته‌کننده افزایش می‌یابد. نتایج نشان می دهد که سه قله در فشار گاز هسته شنی وجود دارد (به منحنی شکل 29 مراجعه کنید). زمانی که آهن مذاب فقط هسته شنی را می پوشاند I فشار برگشتی است. II بالاترین پیک فشار برگشتی پس از 10 تا 30 ثانیه است. III مقدار پیک کمتری دارد و مدت زمان بستگی به محتوای چسب رزین هسته شنی دارد. اگر فشار آهن مذاب A پس از ریختن بیشتر از فشار معکوس تولید گاز هسته پوسته باشد، منحنی صاف خواهد بود و هیچ نقص منفذی ایجاد نمی شود. اگر فشار آهن مذاب ریخته شده B باشد، پیک فشار گاز II به طور قابل توجهی نوسان می کند، به این دلیل که گاز هسته ماسه بر فشار آهن مذاب غلبه می کند و به آهن مذاب، یعنی پدیده حباب نفوذ می کند. اگر زمان دمیدن حباب کوتاه و زمان پیش انجماد طولانی باشد، اگرچه ممکن است لزوماً نقص منفذی رخ ندهد، عیوب منفذی بیشتری نسبت به زمانی که فشار آهن مذاب A باشد وجود خواهد داشت. برخی از عیوب سوراخ هوا ممکن است در تولید انبوه رخ دهند. اگر فشار موثر آهن مذاب فقط C باشد، فشار معکوس گاز هسته ماسه از فشار آهن مذاب بیشتر می شود و بلافاصله پس از پوشاندن هسته شنی آهن مذاب، حباب ها ظاهر می شوند. ادامه دهید تا سطح ریخته‌گری جامد شود و قله‌های I، II و III منحنی ناپدید شوند، که نشان می‌دهد باید عیوب منفذی روی ریخته‌گری وجود داشته باشد. از منحنی فشار زمان می توان دریافت که اگر فشار آهن مذاب در هر زمان پس از ریختن از فشار برگشتی سطح مشترک بیشتر شود، هیچ حبابی از هسته شنی به درون آهن مذاب سوراخ نمی شود.
3. روش های رایج برای جلوگیری از نفوذ منافذ از هسته ماسه به شرح زیر است:
1. افزایش ظرفیت اگزوز هسته شنی: در صورت امکان، باید یک سوراخ اگزوز صاف در وسط هسته شنی وجود داشته باشد. اگر شکاف بین سر هسته و نشیمنگاه هسته بزرگ باشد، سر هسته شنی باید با مواد آب بندی مانند لنت های نمدی فیبر نسوز، نوارهای گلی، طناب های آزبست و غیره محصور شود تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب به داخل اگزوز نفوذ نمی کند. کانال برای هسته‌های ماسه‌ای ضخیم و با بخش بزرگ، باید آنها را توخالی کرد یا در یک حفره داخلی شبکه‌ای شکل از وسط حفر کرد و سپس به هم چسباند. متداول‌ترین روش خروجی اگزوز برای هسته‌های شنی خود سخت‌شونده رزین، استفاده از شیلنگ‌های بافته نایلونی است که به راحتی می‌توان آنها را در امتداد هر شکلی از هسته شنی در هسته شنی جاسازی کرد. برای هسته های شنی ریخته گری های پیچیده مانند سرسیلندر موتورهای احتراق داخلی و بلوک های موتور، باید به ظرفیت خروجی اگزوز هسته شنی توجه ویژه ای شود. جعبه های هسته داغ، جعبه های هسته سرد و هسته های پوسته همه به طور یکپارچه شلیک می شوند. لوله های اگزوز را نمی توان از قبل جاسازی کرد، اما می توان سوزن ها یا میله های تهویه را در حین ساخت هسته قرار داد و ساخت (برخی باید قبل از مغزه گیری استخراج شوند). بیشتر اوقات، پس از سخت شدن هسته ماسه، از مته کاربید برای سوراخ کردن سر هسته برای کمک به خروج اگزوز استفاده می شود. من یک بار یک کارخانه تولید انبوه ماشین ریخته گری خارجی را دیدم. هنگام تولید یک هسته شنی ژاکت آب سرسیلندری چند سیلندر، از دستگاه حفاری چند سر مخصوص به طور همزمان سوراخ های کور برای هر سر هسته کانال آب خنک کننده هسته شنی ژاکت آب از پایین به بالا استفاده شد. اگرچه عمق حفاری زیاد نیست، اما تخلیه آن بسیار مفید است.
2. تولید گاز هسته شنی رزین را تا حد امکان کاهش دهید: یک بایندر با استحکام پیوند بالا، تولید گاز کم و تولید گاز آهسته انتخاب کنید، مقدار بایندر اضافه شده را کاهش دهید و با دقت هسته ماسه را بپزید و اقدامات دیگر می تواند کاهش دهد. تولید گاز از هسته شنی حجم گاز و سرعت تولید گاز.
3. سرعت ریختن و دمای ریختن را افزایش دهید: با این فرض که تلاطم ایجاد نمی شود و گاز به دام می افتد و قالب فرسایش نمی یابد، باید سرعت ریختن را افزایش داد تا به سرعت فشار مایع فلز ایجاد شود تا از نفوذ گاز جلوگیری شود. علاوه بر این، همچنین بهتر است دمای ریختن را افزایش دهید تا ویسکوزیته آهن مذاب کاهش یابد تا حباب های ورودی به راحتی شناور شوند و همراه با جریان فلز در رایزر سرریز تخلیه شوند. به همین دلیل است که وقتی قطعات ریخته گری دارای عیوب منفذی به دام افتاده یا نفوذی هستند، می توان با افزایش دمای ریختن 30 تا 50 درجه، عیوب منافذ را از بین برد. در طول تولید، دمای واقعی آخرین جعبه آهن مذاب در هر بسته ریختن باید کنترل شود. از آنجایی که دمای آهن مذاب نهایی کاهش می یابد، احتمال بروز نقص در منافذ وجود دارد.
4. جرقه زنی سر هسته: در حین ریختن، خروجی گاز سیستم اگزوز هسته شنی را در بالای قالب شنی مشتعل کنید تا گاز خروجی از هسته ماسه مشتعل شود. این می تواند نیروی استخراج خروجی گاز را افزایش دهد و سرعت تخلیه گاز هسته شنی را افزایش دهد.
