ข้อบกพร่องของการหล่อโลหะ ส่วนที่ 3

ข้อบกพร่องหลักของผลิตภัณฑ์หล่อ ได้แก่ การแยกตัว รูพรุน การหดตัวและการหดตัว การรวมตัว รอยแตก การเย็นตัว และข้อบกพร่องอื่นๆ

การหดตัว

ในระหว่างกระบวนการแข็งตัว โลหะจะหดตัวในปริมาตร และของเหลวไม่สามารถเติมได้ทันเวลา และรูหดตัวจะปรากฏขึ้นในบริเวณที่แข็งตัวสุดท้าย ซึ่งเรียกว่ารูหดตัว

รูหดตัวขนาดใหญ่และกระจุกตัวเรียกว่า รูหดตัวแบบกระจุกตัว และรูหดตัวขนาดเล็กและกระจายตัวเรียกว่า รูพรุนจากการหดตัว

ในบรรดารูหดตัวที่ปรากฏที่ขอบเกรนและเดนไดรต์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ เรียกว่ารูหดตัวขนาดเล็ก

พื้นผิวของรูหดตัวส่วนใหญ่ไม่เรียบและมีลักษณะคล้ายฟันเลื่อย รูหดตัวระหว่างขอบเกรนและเดนไดรต์ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นมุม

รูหดตัวบางชนิดมักจะเต็มไปด้วยก๊าซที่ตกตะกอน และผนังรูค่อนข้างเรียบ ในเวลานี้ รูหดตัวก็เป็นรูพรุนด้วย และสารที่มีจุดหลอมเหลวต่ำมักจะเกี่ยวข้องกับรูหดตัว

รูหดตัวทั้งหมดปรากฏในบริเวณกลางของหน้าตัด รูหดตัวที่ส่วนหัวส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นกรวย มีพื้นผิวด้านในไม่เรียบหรือมีโครงสร้างผลึกหยาบ

รูหดตัวเป็นช่วงๆ ตรงกลางส่วนใหญ่เป็นรูที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอขนาดต่างๆ ซึ่งบางครั้งจะเต็มไปด้วยก๊าซที่ตกตะกอนระหว่างการแข็งตัวของโลหะ

พื้นผิวค่อนข้างเรียบ และมักจะเชื่อมต่อได้ยากในการแปรรูปภายหลัง ทำให้เกิดการแบ่งชั้นและฟองอากาศ

โพรงหดตัวมีแนวโน้มที่จะเกิดความเค้นเข้มข้นและรอยแตกระหว่างการแปรรูป

โพรงหดตัวมักจะกระจายตัวอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของหน้าตัดหรือทั้งหน้าตัด และบางครั้งปรากฏใกล้กับโพรงหดตัว โดยมีรูขนาดเล็กและกระจายตัวอยู่ที่ขอบเกรนหรือช่องว่างเดนไดรต์

โพรงหดตัวขนาดเล็กบางชนิดตรวจจับได้ยากด้วยตาเปล่า และสามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์หรือการทดสอบแรงดันน้ำเท่านั้น

ความหลวมทำให้โครงสร้างโลหะไม่หนาแน่น ส่งผลให้คุณสมบัติเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมลดลงอย่างมาก

ขนาดของโพรงหดตัวและบริเวณหดตัวเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เช่น สัมประสิทธิ์การหดตัวจากการแข็งตัวของโลหะผสม ความลื่นไหลของของเหลวโลหะ ช่วงอุณหภูมิการตกผลึก ความกว้างของหน้าตัดของแท่งหล่อ อุณหภูมิการหล่อ และสภาวะการแข็งตัว

ยิ่งสัมประสิทธิ์การหดตัวจากการแข็งตัวของโลหะผสมสูง ขนาดหน้าตัดของแท่งหล่อใหญ่ขึ้น และโพรงหดตัวก็จะยิ่งรุนแรงขึ้น

ยิ่งช่วงอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมแคบลงและยิ่งมีความลื่นไหลดี โพรงหดตัวก็จะยิ่งกระจุกตัวมากขึ้น ในทางตรงกันข้าม หากช่วงอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมกว้างขึ้นและช่วงการเปลี่ยนผ่านการตกผลึกระหว่างการแข็งตัวกว้างขึ้น โพรงหดตัวก็จะยิ่งมีแนวโน้มที่จะก่อตัวขึ้น

สาเหตุหลักของโพรงหดตัวและรูพรุนจากการหดตัว ได้แก่ กระบวนการถลุงที่ไม่เหมาะสม อุณหภูมิการหล่อต่ำ การชดเชยการหดตัวที่ไม่ดี และการหยุดไหล ความเข้มข้นของการเย็นตัวสูงและความเร็วในการหล่อที่รวดเร็ว การออกแบบแม่พิมพ์ที่ไม่เหมาะสม ฝาครอบฉนวนต่ำเกินไปและชื้น ช่วงอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมกว้างและมีความลื่นไหลต่ำ