مقاله حفره های گازی و انقباضی در ریخته گری

بررسی عوامل موثر به حفرات گازی و انقباضی

قسمتهایی از متن:

حفره های انقباضی و گازی یكی از مهمترین عیوب ریخته‌گری محسوب می شوند. تاكنون تحقیقات زیادی توسط محققین گوناگون برای بررسی این حفره ها انجام شده است. اكثر فلزات در هنگام انجماد دچار كاهش حجم می گردند. این كاهش حجم باید بگونه ای جبران گردد. به همین حفره های انقباضی به وجود می آیند. به وجود آمدن حفره های گازی به این صورت می باشد كه گازهای محلول در مذاب در هنگام انجماد فلز از حالت اتمی به مولكولی تبدیل می شوند و حفره گازی به وجود می آید.

در این مقاله عوامل موثر به اندازه، شكل، مقدار و توزیع تخلخل مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه تخلخل میتواند متأثر از چند عامل باشد:
1ـ ضخامت قطعه: هر چه ضخامت كمتر می شود، اندازه تخلخل كاهش می‌یابد.
2ـ تعداد جوانه: با افزایش تعداد جوانه، اندازه دانه كاهش می یابد و بالطبع با كاهش اندازه دانه، اندازه تخلخل كاهش می یابد.
3ـ عملیات بهسازی: عملیات بهسازی باعث تشكیل تخلخل های درشت و كروی شكل می شود.
از جمله عواملی كه به شكل تخلخل تأثیر می گذارد عملیات بهسازی می باشد. عملیات بهسازی سبب تبدیل ساختار سوزن شكل فازسیلیسم یوتكتیكی به حالت رشته ای شكل و ظریف می گردد. شكل تخلخل های ریز و پراكنده در آلیاژهای بهسازی نشده تابع شكل و اندازه فضاهای بین دندریتی است. در این حالت تخلخل‌ها عمدتاً حالت كشیده و نازك دارند. از طرفی تخلخل در آلیاژهای بهسازی شده عمدتاً درشت‌تر و كروی‌تر بوده و مورفولوژی آن‌ها كمتر تابع شكل و اندازه و فضاهای بین دندریتی می باشد.
مقدار تخلخل به عوامل زیر بستگی دارد:
1ـ شرایط انجماد هیدروژن مذاب زیادتر باشد اثر استرانسیم برای بهسازی بر مقدار تخلخل بیشتر است.
2ـ عملیات فیلتر كردن: افزایش تمیزی مذاب سبب كاهش اثرات عملیات بهسازی بر افزایش تخلخل می‌گردد.

....

2- مکانیزم تشکیل حفره های گازی وانقباضی:

2-1- حفره های انقباضی[8]:

اکثر فلزات در هنگام انجماد دچار کاهش حجم می گردند.به عنوان مثال آلومینیوم خالص دارای 14-7% انقباض ضمن انجماد است.این کاهش حجم باید بگونه ای جبران گردد.در صورتی که مذاب اضافی وجود نداشته باشد به ناچار در قطعه حفره ای بوجود خواهد آمد که به آن حفره انقباضی می گویند که خود بنابر عوامل گوناگون از جمله مدل انجماد به دو دسته متمرکز وپراکنده تقسیم می شوند.
حفره انقباضی متمرکز معمولا در آلیاژهای دامنه انجماد کوتاه مشاهده می شود.در این حالت از آنجائیکه جبهه انجماد همواره برقرار بوده وتفکیک اصولی بین مناطق جامدومایع امکانپذیر است کسری های ناشی از انقباض برای قسمت های جامد توسط مذاب مقابل فصل مشترک تامین می شود وانقباض در مناطق گرم متمرکز می گردد.
حفره های انقباضی پراکنده معمولا در آلیاژهای دارای دامنه انجماد بلند به چشم می خورد.در این آلیاژها حد فاصل هندسی مشخصی بین مایع وجامد وجود ندارد وکسری های ناشی از انقباض به طور پراکنده در سراسر قطعه پخش شده وفقط قسمتی از آن در مناطق ضخیم وانتهایی به صورت متمرکز باقی می ماند.

2-2- حفره های گازی[8]:

عموما گازها در فلزات مذاب نسبت به حالت جامد دارای حلالیت بیشتری هستند.بنابراین در حین انجماد گاز حل شده به صورت فوق اشباع در مذاب در آمده ودر صورت وجود جوانه مناسب برای ایجاد تخلخل در مذاب وجود نداشته باشد این گازبه صورت فوق اشباع در ساختار جامد باقی خواهد ماند.
حلالیت هیدروژن در مذاب آلیاژهای آلومینیوم cc/100gr69/. ودرجامد درحدود cc/100gr 03/0 می باشد.از طرفی سرعت نفوذ آن در مذاب آلومینیوم نیز بالاست. از این رو تقریبا تنها گازی است که در بوجود آمدن حفره های گازی در آلومینیوم موثر است. ...

...