ข้อบกพร่องจากการหล่อของวัสดุโลหะ ตอนที่ 3

ข้อบกพร่องหลักของผลิตภัณฑ์หล่อ ได้แก่ การแยกตัว รูพรุน การหดตัวและรูหดตัว สิ่งเจือปน รอยร้าว การปิดตัวเย็น และข้อบกพร่องอื่นๆ

การหดตัว

ในระหว่างกระบวนการแข็งตัว โลหะจะหดตัวในปริมาตร และการหลอมเหลวไม่สามารถเติมได้ทันเวลา และรูหดตัวจะปรากฏขึ้นในตำแหน่งที่แข็งตัวสุดท้าย ซึ่งเรียกว่า รูหดตัว

รูหดตัวขนาดใหญ่และกระจุกตัวเรียกว่า รูหดตัวแบบกระจุกตัว และรูหดตัวขนาดเล็กและกระจายเรียกว่า รูพรุนจากการหดตัว.

ในบรรดาพวกมัน รูหดตัวที่ปรากฏที่ขอบเกรนและเดนไดรต์โดยใช้กล้องจุลทรรศน์เรียกว่า รูหดตัวขนาดเล็ก

พื้นผิวของรูหดตัวส่วนใหญ่ไม่เรียบและมีรูปร่างคล้ายฟันเลื่อย รูหดตัวระหว่างขอบเกรนและเดนไดรต์ส่วนใหญ่เป็นมุม

รูหดตัวบางรูมักเต็มไปด้วยก๊าซที่ตกตะกอน และผนังรูค่อนข้างเรียบ ในเวลานี้ รูหดตัวยังเป็นรูพรุน และสารที่มีจุดหลอมเหลวต่ำมักเกี่ยวข้องกับรูหดตัว

รูหดตัวทั้งหมดปรากฏในบริเวณกลางของหน้าตัด รูหดตัวที่ส่วนหัวส่วนใหญ่เป็นรูปกรวย โดยมีพื้นผิวด้านในที่ไม่เรียบหรือไม่ก็มีโครงสร้างผลึกหยาบ

รูหดตัวเป็นระยะๆ ตรงกลางส่วนใหญ่เป็นรูที่มีรูปร่างผิดปกติขนาดต่างๆ ซึ่งบางครั้งเต็มไปด้วยก๊าซที่ตกตะกอนในระหว่างการแข็งตัวของโลหะ

พื้นผิวค่อนข้างเรียบ และมักจะเชื่อมได้ยากในการประมวลผลในภายหลัง ทำให้เกิดการแบ่งชั้นและฟองอากาศ

โพรงหดตัวยังมีความเสี่ยงต่อการเกิดความเครียดและรอยร้าวในระหว่างการประมวลผล

โพรงหดตัวมักกระจายอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของหน้าตัดหรือหน้าตัดทั้งหมด และบางครั้งปรากฏใกล้กับโพรงหดตัว โดยมีรูขนาดเล็กและกระจัดกระจายอยู่ที่ขอบเกรนหรือช่องว่างเดนไดรต์

โพรงหดตัวขนาดเล็กบางชนิดตรวจจับได้ยากด้วยตาเปล่า และสามารถตรวจจับได้ด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์หรือการทดสอบแรงดันน้ำ

ความหลวมทำให้โครงสร้างโลหะไม่หนาแน่น จึงช่วยลดคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมได้อย่างมาก

ขนาดของโพรงหดตัวและพื้นที่หดตัวสัมพันธ์กับปัจจัยต่างๆ เช่น สัมประสิทธิ์การหดตัวของการแข็งตัวของโลหะผสม ความคล่องตัวของของเหลวโลหะ ช่วงอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสม ขนาดหน้าตัดของแท่งโลหะ อุณหภูมิการหล่อ และสภาวะการแข็งตัว

ยิ่งสัมประสิทธิ์การหดตัวของการแข็งตัวของโลหะผสมมีขนาดใหญ่เท่าใด ขนาดของหน้าตัดของแท่งโลหะก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น และโพรงหดตัวก็จะยิ่งรุนแรงขึ้นเท่านั้น

ยิ่งช่วงอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมแคบลงและความคล่องตัวดีขึ้นเท่าใด โพรงหดตัวก็จะยิ่งกระจุกตัวมากขึ้นเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม หากอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมกว้างขึ้นและโซนการเปลี่ยนผ่านการตกผลึกในระหว่างการแข็งตัวกว้างขึ้น โพรงหดตัวก็จะเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น

เหตุผลหลักสำหรับโพรงหดตัวและรูพรุนจากการหดตัว ได้แก่ กระบวนการหลอมที่ไม่สมเหตุสมผล อุณหภูมิการหล่อต่ำ การชดเชยการหดตัวที่ไม่ดี และการหยุดชะงักของการไหล ความเข้มของการระบายความร้อนสูงและความเร็วในการหล่อที่รวดเร็ว การออกแบบตัวตกผลึกที่ไม่สมเหตุสมผล ฝาครอบฉนวนต่ำเกินไปและชื้น ช่วงอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมกว้างและความคล่องตัวไม่ดี