عیوب ریخته‌گری

بررسی نوع عیوب

اغلب فلزات و آلیاژها تحت شرایط تولیدی، به خصوص در قالب‌گیری با ماسه حاصل می‌گردند. در ریخته‌گری عیوب مختلفی وجود دارند که هرکدام به یک یا چند منشأ وابستگی دارند. در این قسمت به بررسی هریک از عیوب اشاره می‌شود.

سوسه و مک (جوشیدن)(انگلیسی: Blows, Blow holes)

این عیوب معمولاً در اثر جوشیدن مواد قابل تبخیر موجود در قالب (نظیر آب) در هنگام بارریزی ایجاد می‌گردد. همچنین انبساط هوای قالب و گازهای وارد شده در هنگام بارریزی منشاً دیگری برای بروز این عیوب هستند. چنانچه قالب قابلیت نفوذ کمی داشته باشد یا آن که هواکش به اندازه کافی در آن تعبیه نشده باشد، گازهای حاصل از بخار آب و سایر منابع، فرصت خروج نیافته و در نتیجه در حرکت مذاب وقفه ایجاد می‌کنند. این پدیده باعث می‌گردد که قسمت‌هایی از قالب پر نشده و فشار گازهای متراکم در قالب مانع از رسیدن مذاب به تمام قسمت‌ها شود.
سوسه‌ها معمولاً در رویه و در زیر سطح قطعه تشکیل می‌گردند و منشاً اصلی آن‌ها رطوبت و چسب ماهیچه است. استفاده از مبرد یا پل (چپلت) که ممکن است. حاوی رطوبت نیز باشند، جوشیدن مذاب و تولید مک (سوسه) را تشدید می‌کند.
روش‌های جلوگیری: تنظیم مقدار رطوبت ماسه، تعبیه هواکش برای خروج گاز در قالب و ماهیچه‌ها، استفاده از مبردها و پل‌های تمیز و خشک، کنترل کامل بر مواد قابل تبخیر در ماسه و ماهیچه، کنترل و دقت در بارریزی، جلوگیری از تلاطم مذاب و محبوس شدن هوای قالب، کنترل کوبیدگی ماسه قالب و ماهیچه.

کشیدگی (ناشی از انقباض) به صورت متمرکز یا پراکنده (حفره‌های انقباضی) (انگلیسی: Shrinkage Cavities)

اغلب آلیاژها در هنگام انجماد و تبدیل از مذاب به جامد با کاهش حجم روبه رو هستند. برحسب شرایط انجماد و حصول انجماد جهت دار یا همه‌جانبه و همچنین برحسب نوع آلیاژ، کاهش حجم ناشی از انقباض به دو صورت پراکنده و متمرکز در قطعهٔ ریخته شده مشاهده می‌شود. کشیدگی متمرکز عموماً در سطح قطعه یا در زیرسطح تشکیل می‌شود.
در حالی که کشیدگی‌های پراکنده به صورت یک و تخلخل در قسمت‌های داخلی قطعه پراکنده
هستند. وجود حفره‌های انقباضی باعث تضعیف خواص مکانیکی قطعه می‌گردد.
روش‌های جلوگیری: تعبیه سیستم راهگاهی صحیح، محاسبه تغذیه در اندازه و محل مناسب،
ایجاد انجماد جهت دار با استفاده از مبردها، تنظیم درجه حرارت فوق ذوب و بارریزی مناسب.

تخلخل، مک گازی (انگلیسی: Pinhole Gas Porosity)

تخلخل و مک گازی عیبی است عمومی که در اکثر فلزات ریخته‌گری نظیر فولاد، آلومینیم، مس، منیزیم و آلیاژهای آن‌ها مشاهده می‌شود. علت اصلی به وجود آمدن آن خروج گازهای محلول در مذاب و تشکیل ترکیبات گازی در اثر واکنش‌های موجود در مذاب می‌باشد. انواع گازها به خصوص هیدروژن در مذاب فلزات و آلیاژها حل می‌شوند که پس از بارریزی و پرشدن قالب، در زمان انجماد آلیاژ با کاهش درجه حرارت، حلالیت گاز در فلز جامد شدیداً کاهش یافته و از آن خارج می‌شود. چون امکان خروج تمام یا قسمتی از گازها وجود ندارد، حباب‌های تشکیل شده در داخل قطعه محبوس و در نتیجه مک گازی و تخلخل ایجاد می‌شود که برحسب نوع آلیاژ و شرایط سردشدن متفاوت، ممکن است به صورت ریز مک ظاهر شوند. مک‌های درشت نیز به سهولت بعد از تراشکاری مشاهده می‌شوند. اگر تمام شرایط مساوی و مشابه باشند، افزایش درجه حرارت بارریزی در ایجاد مک‌های گازی بسیار مؤثر است.

ماسه شوری، ماسه ریزی، ماسه انداختن (انگلیسی: Drops - Cuts: Washes - Erosion Scabs)

این عیوب از ریزش، خردشدن و کنده شدن ماسه قالب یا ماهیچه و همچنین وجود ماسه آزاد و غیرفشرده در راهگاه بارریز، راهبار و راهباره‌ها یا در گوشه‌ها و زوایای قطعه ریخته‌گری حاصل می‌شوند. استفاده از ماسه قالب و ماهیچه با درجه نسوز خوب و پوشش دادن قالب از روش‌های جلوگیری است.

پلیسه (انگلیسی: Fish - Fin)

پلیسه، تکه نازک و زائد فلزی است که معمولاً در محل خط جدایش قالب - ماهیچه و تکیه گاه ماهیچه ایجاد می‌شود. دلایل عمدهٔ تشکیل پلیسه عباتند از: خوب جفت نشدن درجه‌ها، نبود اتصال کامل قطعات ماهیچه، منطبق نبودن تکیه گاه مدل با ریشه ماهیچه و به عبارت دیگر کوچک بودن ریشه ماهیچه نسبت به تکیه گاه ماهیچه. در بعضی مواقع شکستگی و ترک قالب یا ماهیچه نیز شرایط تشکیل پلیسه را ایجاد می‌کند.

زبری، نفوذ ماسه، ریشه کردن (انگلیسی: Rough Surface-Metal Penetration)

این عیب سطحی است و هنگامی حاصل می‌شود که ذرات ماسه درشت بوده و فلز مذاب فضای بین ذرات ماسه را پر می‌کنند. استفاده از ماسه نرم‌تر، قابلیت نفوذ کمتر و پوشش دادن قالب این عیب را برطرف می‌سازد

ترک گرم (انگلیسی: Hot Tears- Hot Cracks)

تنش‌های حرارتی ناشی از انقباض بلافاصله بعد از انجماد موجب شکستگی قطعه ریخته‌گری می‌گردد.. در چنین درجه حرارتی قطعهٔ ریختگی در حداقل مقاومت و استحکام قرار دارد. ترک گرم دارای شکل خطی نامنظم وغیرمستقیم می‌باشد و همچنین سطوح ترک، اکسید شده می‌باشد. ترک گرم نیز ممکن است داخلی یا بیرونی باشد که نوع داخلی آن به دلیل عدم تشخیص اولیه و احتمال کاربردهای بعدی خطرناک تر است. در عمل با تغییر ضخامت موضعی قطعه می‌توان ایجاد این عیب را محدود کرد.

ساچمه (انگلیسی: Shot Metal)

ذرات گرد و ساچمه ای شکل هستند که درون قطعه ریخته‌گری یا سطح ریخته‌گری تشکیل شده و با بدنه قطعه کاملاً یکپارپه نشده‌اند. در هنگام بارریزی و در مواردی که سیستم راهگاهی صحیح طراحی نشده باشد، مقداری از فلز پراکنده شده و حالت گلوله ای به خود می‌گیرد، این گلوله‌ها در پیشاپیش مذاب حرکت کرده و چنانچه درجه حرارت برای ذوب مجدد آن‌ها پایین باشد، این عیب ایجاد می‌شود.
روش جلوگیری: طراحی سیستم راهگاهی صحیح مانع از حضور این عیب می‌گردد.

سخت ریزه (انگلیسی: Hard spots)

ذرات بسیار سخت هستند که در قطعه ریخته‌گری به صورت پراکنده وجود داشته و قابلیت ماشین کاری را کاهش می‌دهند.

درشت دانه بودن (انگلیسی: Coarse grain Structure)

عیبی است که دراثر سردکردن بسیار آهسته یا استفاده از مواد جوانه زای نامناسب ایجاد می‌شود. این عیب سختی آلیاژ را کاهش می‌دهد، و ماشین کاری را مشکل می‌سازد. درشت دانگی ممکن است کامل یا موضعی باشد.
روش جلوگیری انطباق ضخامت مقاطع مختلف، تنظیم سرعت سردکردن، ماهیچه گذاری، تنظیم سیستم راهگاهی، تغذیه گذاری و استفاده از جوانه زا در مرحله ذوب می‌تواند این عیب را به مقدار زیادی کاهش دهد.

ترک سرد (انگلیسی: Cold Cracks)

نوعی ترک خطی است که در درجه حرارت‌های پایین‌تر از نقطهٔ ذوب، دراثر مقاومت قالب در مقابل انقباض فاز جامد، یا تأثیر ضربه و. عوامل خارجی در قطعه ریخته‌گری ایجاد می‌شود. علت اصلی بروز این عیب ضخامت کم قطعه، استحکام بیش از اذدازهٔ ماهیچه‌ها، تخلیه زود هنگام قالب و خارج کردن قطعه می‌باشد.

طبله، زخمه (انگلیسی: Buckles and Expansion Scab)

انبساط مواد قالب که به خصوص در ریخته‌گری فلزات و آلیاژهای دیرذوب نظیر فولاد و گاه جدن حاصل می‌شود باعث می‌گردد که قسمتی از قالب شکسته شده و مذاب به درون آن نفوذ کند و لایه نازکی از ماسه را درون خود محبوس نماید. با اولین مراحل تراشکاری ماسه پدیدا ر کشته و برحسب عمق آن ممکن است قطعه غیرقابل استفاده باشد. عوا مل مؤثر در بروز این عیب عبارتند از:
بزرگی سطح قالب، زاویه‌های تند، آرماتوربندی و قانجاق گذاری غلط، جریان نامنظم مذاب، رطوبت زیاد ماسه، استحکام کم قالب به دلیل کمبود چسب و کوبش غیریکنواخت قالب، بار ریزی آهسته، درجه حرارت زیاد و پوشش نامناسب سطح قالب.

خردشدگی (در قالب)(انگلیسی: Crushes)

در مواردی که درجه رویی دقیق جفت نشود، باعث می‌گردد. قسمت‌هایی از ماسه خرد شده و تغییر شکل دهند. این پدیده به خصوص در ماهیچه گذاری، چپلت گذاری و جفت کردن قالب‌های ماهیچه دار حائز اهمیت است. در بعضی موارد ناهمواری سطح زیرین نیز باعث این عییب می‌گردد.

تکان خوردن (انگلیسی: Shift)

تکان خوردن پدیده ای است که از درست جفت نشدن درجه‌ها، لقی پین‌ها و از ساخت غلط قطعات مدل یا پین کناری ناصحیح ایجاد می‌شود. تکان خوردگی معمولاً در مواردی که ماهیچه وجود دارد بیشتر دیده می‌شود. در این حالت ریشه ماهیچه از ماهیچه کوچک‌تر بوده و در جریان ماهیچه گذاری یا بار ریزی، ماهیچه‌ها از محل خود جابه‌جا می‌شوند.

بلند شدن ماهیچه (انگلیسی: Core rise)

در مواردی که تکیه گاه‌ها و پل‌های تعبیه شده نتوانند نیروهای ایستایی فلز را تحمل کنند، در اثر فشار مذاب، ماهیچه‌ها کمی از جای خود بلند شده و در نتیجه صحت ابعاد و شکل قطعه ریختگی را از بین می‌برند.
عوامل اصلی در ایجاد این عیب عبارتند از: ساخت غلط مدل و جعبه ماهیچه (قالب و ماهیچه)، انطباق نادرست تکیه گاه مدل و ریشه ماهیچه، جریان نامنظم و متلاطم مذاب، قانجاق گذاری نادرست و سایر عملیات قالب‌گیری.