ข้อบกพร่องจากการหล่อของวัสดุโลหะ ตอนที่ 5

ข้อบกพร่องหลักของผลิตภัณฑ์หล่อคือ การแยกตัว รูพรุน การหดตัวและรอยย่น สิ่งเจือปน รอยร้าว การปิดตัวเย็น และข้อบกพร่องอื่นๆ

รอยร้าว

รอยร้าวที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการแข็งตัวของโลหะเรียกว่า รอยร้าวร้อน; รอยร้าวที่เกิดขึ้นหลังจากการแข็งตัวเรียกว่า รอยร้าวเย็น.

รอยร้าวทำลายความสมบูรณ์ของโลหะ ยกเว้นบางส่วนที่สามารถกำจัดได้โดยการแปรรูปในเวลาที่เหมาะสม โดยปกติแล้วรอยร้าวจะขยายตัวต่อไปตามบริเวณที่ความเครียดเข้มข้นในระหว่างการแปรรูปและการใช้งานในภายหลัง และในที่สุดก็นำไปสู่การแตกหัก

รอยร้าวร้อนเกิดขึ้นเมื่อแท่งโลหะยังไม่แข็งตัวทั้งหมดหรือแข็งตัวแล้วแต่ยังมีสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจำนวนเล็กน้อยระหว่างขอบเกรนและเดนไดรต์

การหดตัวของโลหะในสถานะของเหลวและของแข็งและการหดตัวจากการแข็งตัวถูกขัดขวาง เมื่อความเครียดจากการหดตัวเกินกว่าความแข็งแรงของโลหะในขณะนั้น หรือการหดตัวเชิงเส้นมากกว่าการยืดตัวของโลหะผสม

ตามตำแหน่งที่ปรากฏต่างๆ รอยร้าวร้อนสามารถแบ่งออกเป็น รอยร้าวที่พื้นผิว รอยร้าวตรงกลาง รอยร้าวรัศมี และรอยร้าวขวางด้านข้าง. รอยร้าวร้อนส่วนใหญ่ขยายไปตามขอบเกรน มีลักษณะคดเคี้ยวและไม่สม่ำเสมอ และมักมีกิ่งก้าน อาจมีฟิล์มออกไซด์ในรอยร้าว หรือพื้นผิวออกซิไดซ์เล็กน้อย

ปัจจัยที่มีผลต่อรอยร้าวร้อน ได้แก่ ลักษณะของโลหะผสม (ค่าสัมประสิทธิ์การหดตัวจากการแข็งตัวและความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม ฯลฯ) กระบวนการหล่อ และโครงสร้างของแท่งโลหะ องค์ประกอบบางอย่างและสิ่งสกปรกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่ไม่ละลายในโลหะผสมสามารถเพิ่มแนวโน้มของการแตกร้าวร้อนได้อย่างมาก

อัตราการเย็นตัวของแท่งโลหะแบบกึ่งต่อเนื่องค่อนข้างสูง ดังนั้นแนวโน้มของการแตกร้าวร้อนจึงมากกว่าแท่งโลหะแม่พิมพ์เหล็กมาก การเพิ่มความเร็วในการหล่อในระหว่างการหล่อจะเพิ่มแนวโน้มของการแตกร้าวร้อนด้วย จากมุมมองของโครงสร้างแท่งโลหะ ยิ่งขนาดหน้าตัดใหญ่เท่าใด ก็ยิ่งทำให้เกิดการแตกร้าวร้อนได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

รอยร้าวเย็นเกิดขึ้นเมื่อแท่งโลหะเย็นลงจนถึงสภาวะยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ. หากยังมีอุณหภูมิที่แตกต่างกันมากระหว่างภายในและภายนอกของแท่งโลหะ ความเครียดจากการหดตัวอาจเข้มข้นในบางพื้นที่ที่อ่อนแอ

เมื่อความเครียดเกินขีดจำกัดความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของโลหะ แท่งโลหะจะแตกร้าวเย็น ลักษณะของรอยร้าวเย็นคือส่วนใหญ่เป็นการแตกร้าวข้ามเกรน ส่วนใหญ่เป็นการขยายตัวเชิงเส้น และรอยร้าวค่อนข้างสม่ำเสมอ ตั้งตรง และตรง รอยร้าวเย็นมักพัฒนามาจากรอยร้าวร้อน

สาเหตุโดยตรงของการแตกร้าวจากการหล่อคือ การมีอยู่ของความเครียดจากการหล่อ ซึ่งเกิดจาก: อุณหภูมิการหล่อที่ไม่เหมาะสม, ความเร็วสูง, อัตราการเย็นตัวที่มากเกินไปหรือต่ำเกินไป, การเย็นตัวที่ไม่สม่ำเสมอ; กระบวนการดึง-หยุดการหล่อแบบต่อเนื่องที่ไม่เหมาะสม; โลหะผสมเองมีความเปราะบางเมื่อร้อนและมีความแข็งแรงไม่ดี; การเลือกสารเคลือบหรือสารหล่อลื่นที่ไม่สมเหตุสมผล; การออกแบบที่ไม่ดี การเสียรูป หรือการติดตั้งคริสตัลไลเซอร์ เบ้าหลอม ตัวยึด ท่อหล่อที่ไม่เหมาะสม ฯลฯ