การวิเคราะห์ข้อบกพร่องในการหล่อและการขึ้นรูปในวัสดุโลหะ

 

I ข้อบกพร่องในการหล่อในวัสดุโลหะ

 

ข้อบกพร่องในการหล่อในวัสดุโลหะและมาตรการป้องกัน

 

ความพรุนของก๊าซ

 

 

 

 

ลักษณะเฉพาะ:

ความพรุนของก๊าซหมายถึงโพรงที่เกิดขึ้นภายในชิ้นงานหล่อเมื่อก๊าซไม่สามารถหลุดออกจากโลหะหลอมเหลวได้ก่อนที่โลหะจะแข็งตัว โดยทั่วไปแล้ว ข้อบกพร่องเหล่านี้จะมีผนังด้านในที่เรียบและสว่าง บางครั้งอาจมีสีออกซิเดชันเล็กน้อย

 

ผลกระทบ:

ความพรุนของก๊าซทำให้พื้นที่รับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพของชิ้นงานลดลง ทำให้ความต้านทานแรงกระแทกและความแข็งแรงต่อความล้าลดลง นอกจากนี้ยังส่งผลเสียต่อความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานความร้อนของชิ้นงานอีกด้วย

 

มาตรการป้องกัน:

แก้ไขระบบเกตและไรเซอร์ที่ไม่สมเหตุสมผลเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของโลหะราบรื่นและหลีกเลี่ยงการกักเก็บก๊าซ

อุ่นแม่พิมพ์และแกนก่อนทาเคลือบ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าแห้งสนิทก่อนใช้งาน

ออกแบบแม่พิมพ์และแกนโดยมีช่องระบายอากาศที่เหมาะสมเพื่อให้แก๊สสามารถระบายออกได้

 

ความพรุนจากการหดตัว

 

 

 

 

ความพรุนจากการหดตัวสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท: การหดตัวแบบเข้มข้น และการหดตัวแบบกระจายตัว

 

ลักษณะเฉพาะ:

โพรงที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการหล่ออันเกิดจากการหดตัวของโลหะเหลวในระหว่างการแข็งตัว

ในระหว่างการทำให้โลหะแข็งตัว จะเกิดการหดตัวตามปริมาตร และโลหะที่หลอมละลายไม่สามารถชดเชยได้ ทำให้เกิดโพรงหดตัวในบริเวณที่แข็งตัวครั้งสุดท้าย ความพรุนจากการหดตัวสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ การหดตัวแบบเข้มข้นและการหดตัวแบบกระจาย

 

ผลกระทบ:

ทำให้คุณสมบัติเชิงกลและความแข็งแกร่งของการหล่อลดลง

 

มาตรการป้องกัน:

ปรับปรุงคุณภาพการหลอมเหลวและลดปริมาณก๊าซ

เพิ่มอุณหภูมิการเทและชะลอระยะเวลาการแข็งตัว

เพิ่มประสิทธิภาพของระบบการเทเพื่อลดเส้นทางการเทที่ยาวเกินไป

หลีกเลี่ยงการถอดชิ้นส่วนหล่อออกจากแม่พิมพ์เร็วเกินไป เพื่อป้องกันการรบกวนก่อนที่จะแข็งตัวสมบูรณ์

 

สิ่งที่รวมอยู่

 

 

 

 

ลักษณะเฉพาะ:

สิ่งเจือปนหรือสารแปลกปลอม เช่น ออกไซด์และซิลิเกต ที่มีอยู่ในกระบวนการหล่อ

 

ผลกระทบ:

ส่งผลให้ความเหนียวและความเปราะของชิ้นงานหล่อลดลง ส่งผลให้คุณสมบัติเชิงกลลดลง

 

มาตรการป้องกัน:

เสริมสร้างการควบคุมวัตถุดิบและความสะอาด ควบคุมอุณหภูมิการหลอมละลายและการเทของวัสดุหล่อ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเตาเผาและเครื่องมือสะอาด ปราศจากออกไซด์ ได้รับความร้อนล่วงหน้า และการเคลือบแห้งหลังจากการใช้งาน

 

ปิดเย็นและเทไม่เพียงพอ

 

ลักษณะเฉพาะ:

การเติมแม่พิมพ์ไม่ครบหรือไม่ดี เนื่องจากโลหะเหลวมีความสามารถในการไหลและเติมแม่พิมพ์ไม่เพียงพอ ส่งผลให้การเติมหรือการหลอมรวมของชิ้นส่วนหล่อไม่ครบ

 

ผลกระทบ:

รูปร่างการหล่อที่ไม่สมบูรณ์และคุณสมบัติเชิงกลที่ลดลง

 

มาตรการป้องกัน:

เพิ่มอุณหภูมิและความเร็วในการเท

ปรับปรุงการออกแบบระบบประตูเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของโลหะราบรื่น

 

รอยแตกร้าว

 

 

 

 

ลักษณะเฉพาะ:

ช่องว่างเชิงเส้นหรือโค้งไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวหรือภายในชิ้นงานหล่อ

 

ผลกระทบ:

ลดความแข็งแกร่งและความเสถียรของการหล่อโดยตรง

 

มาตรการป้องกัน:

หลีกเลี่ยงการเกิดความร้อนสูงเกินไปในระบบเกตจริงเพื่อลดความเครียดภายใน

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามุมร่างของแม่พิมพ์และแกนกลางมากกว่า 2 องศา และถอดแกนกลางออกและเปิดแม่พิมพ์เมื่อสปริงแข็งตัวแล้ว

ควบคุมความหนาของการเคลือบเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการระบายความร้อนสม่ำเสมอในทุกส่วนของการหล่อ

 

หลุมทราย

 

รูเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยทรายหล่อ (แกน) บนพื้นผิวหรือภายในชิ้นงานหล่อ ซึ่งเป็นข้อบกพร่องในการหล่อที่พบบ่อยซึ่งมักนำไปสู่การปฏิเสธชิ้นงานหล่อ

 

การรวมทราย

 

พื้นผิวการหล่อถูกปกคลุมบางส่วนหรือทั้งหมดด้วยส่วนผสมของโลหะ (หรือออกไซด์ของโลหะ) และทราย (หรือสารเคลือบ) หรือด้วยทรายเผาบนแม่พิมพ์ ทำให้พื้นผิวการหล่อขรุขระ

 

 

 

ข้อบกพร่องในด้านรูปทรงและรูปแบบของการหล่อเนื่องจากหลายสาเหตุ เช่น การไม่อุดฟัน การอุดฟันที่ไม่สมบูรณ์ การรั่วไหลของแม่พิมพ์ และไฟไหม้

 

การอุดฟันไม่เสร็จ (ฟันไม่เต็ม)

 

งานหล่อไม่สมบูรณ์หรือมีรูปร่างไม่สมบูรณ์ มักจะมีลักษณะโค้งมนและเป็นมันเงาที่ขอบและมุม โดยเฉพาะในบริเวณที่อยู่ห่างจากสปริงและในผนังบาง ระบบการเทถูกเติม ส่วนบนของชิ้นงานหล่อไม่มีเนื้อ มีขอบโค้งมนเล็กน้อย และพื้นผิวด้านบนของสปริงอยู่ในระดับเดียวกับชิ้นงานหล่อ

 

ข้อบกพร่องในการหล่อโลหะมีหลายประเภท แต่ส่วนใหญ่สามารถป้องกันและลดได้โดยการปรับปรุงกระบวนการหล่อ ปรับปรุงคุณภาพวัตถุดิบ และปรับปรุงการบำรุงรักษาอุปกรณ์ บริษัทหล่อโลหะควรเน้นที่นวัตกรรมกระบวนการและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเพื่อปรับปรุงคุณภาพการหล่อโลหะอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดและลูกค้า

 

II ข้อบกพร่องในการประมวลผลและการขึ้นรูปของวัสดุโลหะ

 

ในระหว่างการประมวลผลและการขึ้นรูปวัสดุโลหะ อาจเกิดข้อบกพร่องต่างๆ ขึ้นได้ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติของวัสดุและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

 

ภาวะร้อนเกินไปและหมดไฟ

 

ความร้อนสูงเกินไป:เมื่อโลหะได้รับความร้อนหรือผ่านกระบวนการเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง จะทำให้มีโครงสร้างเกรนหยาบและเกรนมีขนาดใหญ่ การให้ความร้อนมากเกินไปอาจทำให้เกิดจุดหยาบ ผิวส้ม และเกรนขยายใหญ่ขึ้นบนพื้นผิว แม้ว่าความแข็งแรงของโลหะผสมที่ได้รับความร้อนมากเกินไปจะลดลงเล็กน้อย แต่ความเหนียวต่อแรงกระแทกและความเหนียวที่อุณหภูมิห้องจะลดลงอย่างมาก ทำให้วัสดุเปราะบาง

 

 

 

(โครงสร้างจุลภาคเหล็ก T10A ทนความร้อนสูงเกิน 400X)

 

โครงสร้างจุลภาคใกล้รอยแตกร้าวในชิ้นงานเหล็ก T10A ที่ผ่านการชุบแข็ง ดังที่แสดงในภาพด้านบน ประกอบด้วยเพิร์ลไลต์สีดำตามแนวขอบเกรน โครงมาร์เทนไซต์หยาบที่มีปริมาณคาร์บอนสูง ออสเทไนต์ที่เหลือสีขาว และคาร์ไบด์ที่ตกตะกอนในปริมาณน้อยที่สุด

 

อาการหมดไฟ:เมื่อโลหะได้รับความร้อนใกล้หรือถึงอุณหภูมิหลอมเหลวเป็นเวลานานหรือมากเกินไป จะเกิดการหลอมเหลวเฉพาะที่ของชิ้นส่วนที่มีจุดหลอมเหลวต่ำหรือขอบเกรนอ่อนตัวลง ซึ่งเรียกว่า การเบิร์นเอาต์ การเบิร์นเอาต์ส่งผลให้พื้นผิวขรุขระ ขอบเกรนหยาบและตรงขึ้น ขอบเกรนสึกกร่อน และอาจถึงขั้นแตกร้าวได้ การเบิร์นเอาต์ทำให้ความแข็งแรงในการยึดติดของโลหะลดลงอย่างมาก

 

 

 

(โครงสร้างจุลภาคที่ถูกเผา W18Cr4V 400X)

 

โครงสร้างจุลภาคที่แสดงในภาพด้านบนเป็นโครงสร้างเหล็ก W18Cr4V ที่ผ่านการดับและผ่านความร้อนสูงเกินไป ซึ่งประกอบด้วยมาร์เทนไซต์รูปทรงเข็มละเอียดสีเทา-ขาวและเมทริกซ์ออสเทไนต์ที่เหลือ คาร์ไบด์เครือข่ายสีขาวสดใสตามขอบเกรน และโทรสไทต์สีดำ

 

มาตรการป้องกันภาวะร้อนเกินไป

 

วิธีการให้ความร้อนและอัตราการให้ความร้อนที่เหมาะสม: เลือกวิธีการให้ความร้อนและอัตราการให้ความร้อนที่เหมาะสมตามคุณสมบัติและรูปแบบของวัสดุ ตัวอย่างเช่น ใช้วิธีการให้ความร้อนแบบสม่ำเสมอหรือการให้ความร้อนแบบเป็นขั้นตอนเพื่อหลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงเฉพาะจุด

 

การปรับพารามิเตอร์อุปกรณ์: ปรับกำลังของอุปกรณ์ทำความร้อน ความแม่นยำของการควบคุมอุณหภูมิระหว่างการทำความร้อน ความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัสดุ ฯลฯ ตามเงื่อนไขการผลิตจริงและคุณลักษณะของวัสดุ เพื่อให้แน่ใจว่าความร้อนจะสม่ำเสมอและควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ

 

การควบคุมองค์ประกอบของก๊าซเตาเผา:ลดอากาศส่วนเกินในเตาเผาเพื่อสร้างบรรยากาศออกซิไดซ์อ่อนๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อให้ความร้อนกับเหล็กดัดสเตนเลส

 

การควบคุมอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาการถือครอง:ตั้งอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาในการทำความร้อนที่เหมาะสมสำหรับวัสดุโลหะที่แตกต่างกันและข้อกำหนดในการประมวลผล เพื่อป้องกันความร้อนที่มากเกินไปและระยะเวลาในการทำความร้อนที่ยาวนาน

ในระหว่างการให้ความร้อนในเตาเผาเปลวไฟ ให้รักษาระยะห่างระหว่างแท่งโลหะและหัวฉีดเตาเผาให้อยู่ในระดับหนึ่ง เพื่อป้องกันเปลวไฟสัมผัสกับแท่งโลหะโดยตรง สำหรับการให้ความร้อนในเตาเผาแบบต้านทาน ให้ควบคุมระยะห่างระหว่างแท่งโลหะและลวดต้านทาน เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปในบริเวณนั้น

 

การคัดเลือกและการปฏิเสธวัสดุ: ควรระมัดระวังในการให้ความร้อนเหล็กกล้าคาร์บอนสูงและเหล็กกล้าโลหะผสมคาร์บอนต่ำที่มีแนวโน้มจะร้อนเกินไป เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนมากเกินไปเหล็กที่ประสบกับความร้อนสูงเกินไปหรือร้อนเกินไปเฉพาะที่ ควรได้รับการปฏิเสธโดยทันทีเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและหลีกเลี่ยงการสูญเสียที่มากขึ้น

 

การควบคุมอุปกรณ์การอบชุบด้วยความร้อน:ปรับเปลี่ยนโครงสร้างและคุณลักษณะของอุปกรณ์การอบชุบด้วยความร้อน เช่น การใช้เตาเผาอบชุบด้วยความร้อนขั้นสูง เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความร้อนสูงเกินไปในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน

 

รอยแตกและรอยแยก

 

รอยแตกร้าวที่เกิดจากการประมวลผล: วิธีการประมวลผลที่ไม่เหมาะสมหรือข้อบกพร่องในการดำเนินการสามารถทำให้เกิดรอยแตกร้าวที่เกิดจากการประมวลผลได้ รอยแตกร้าวเหล่านี้สามารถจำแนกได้เป็นรอยแตกร้าวที่เกิดจากความร้อนและรอยแตกร้าวที่เกิดจากความเย็น โดยมีรูปแบบต่างๆ เช่น รอยแตกร้าวตามยาว รอยแตกร้าวตามขวาง และรอยแตกร้าวด้านข้าง

 

 

(รอยแตกร้าวที่เกิดจากอุณหภูมิที่สูงเกินไปในระหว่างการบด)

 

รอยแตกร้าวจากการอบด้วยความร้อน:เมื่อมีความเค้นตกค้างที่สำคัญภายในโลหะผสม เช่น เมื่อความเค้นจากความร้อนที่เกิดจากความร้อนเข้ากันและเกินความแข็งแรงของโลหะ ก็อาจเกิดการแตกร้าวได้ นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน โลหะผสมอาจตกตะกอนเฟสที่สองตามขอบเกรน ทำให้เกิดความเค้นรอง หรือมีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการเปลี่ยนเฟส ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกร้าวได้เช่นกัน

 

 

(การอุดรอยร้าว)

 

เพื่อป้องกันและลดข้อบกพร่องเหล่านี้ จำเป็นต้องควบคุมปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิการให้ความร้อน วิธีการประมวลผล องค์ประกอบของโลหะผสม ฯลฯ อย่างเคร่งครัดในระหว่างกระบวนการประมวลผลและการขึ้นรูปวัสดุโลหะ นอกจากนี้ การปรับปรุงการตรวจสอบและควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ก็มีความสำคัญยิ่ง นอกจากนี้ การใช้เทคนิคการทดสอบแบบไม่ทำลายขั้นสูง เช่น การสแกน CT อุตสาหกรรม สามารถตรวจจับและควบคุมข้อบกพร่องภายในของวัสดุโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ