1. Klasifikasi dan Ciri-ciri Kecacatan Porositi
1.1. Keliangan mengganggu (keliangan setempat):
Semasa rawatan haba logam cair, gas yang dihasilkan oleh acuan (atau teras) menyusup ke dalam cecair besi, mengakibatkan keliangan setempat di kawasan tertentu tuangan semasa proses penyejukan. Perlu ditekankan bahawa interaksi antara logam cair dan acuan/teras hanya berlaku semasa penuangan, membenarkan gas yang dihasilkan oleh acuan/teras pada suhu tinggi menyusup ke dalam cecair besi. (Reaksi fizikal)
◆Ciri Keliangan Ingress:
- Memanifestasikan sebagai keliangan setempat yang berlaku di kawasan tertentu tuangan.
- Permukaan pori-pori agak licin, muncul sebagai lompang individu atau sarang lebah.
- Warna pori-pori putih atau mungkin mempunyai lapisan gelap, kadang-kadang ditutup dengan kulit teroksida.
- Dalam kes besi grafit bernodular/dipadatkan, ia mungkin mengeluarkan bau yang mengingatkan karbida.Lihat Rajah 1.
Keliangan Pengecutan:
- Menunjukkan ciri-ciri pengecutan dan keliangan.
- Rujuk Rajah 2.
1.2 Keliangan Kerpasan (Keliangan Seperti Ayak):
Gas yang terlarut dalam cecair membentuk liang semasa proses penyejukan apabila keterlarutannya berkurangan. Liang-liang ini selalunya mempunyai bentuk bulat, elips, atau seperti jarum. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa pembentukan gas dalam cecair besi berlaku semasa peringkat peleburan dan pemprosesan. Apabila suhu cecair besi meningkat, keterlarutan gas meningkat, mengakibatkan kandungan gas meningkat akibat tindak balas fizikal dan kimia semasa proses peleburan. (Kehadiran gas dalam cecair besi adalah akibat tindak balas fizikal dan kimia yang melibatkan semua bahan yang mengambil bahagian dalam proses peleburan).
Ciri-ciri Keliangan Kerpasan:
Ciri cirinya ialah ia banyak, tersebar, dan secara relatifnya teragih di seluruh atau sebahagian besar keratan rentas tuangan. Lihat Rajah 3.
1.3 Keliangan Tindak Balas:
Keliangan terhasil akibat tindak balas kimia antara logam cair dan antara muka acuan. Dalam proses ini, cecair besi mengalami peringkat penyejukan, menyebabkan gas terbebas dan terperangkap semata-mata pada permukaan tuangan.
Ciri-ciri Keliangan Tindak Balas:
Keliangan jenis ini kebanyakannya kelihatan pada permukaan tuangan, sekitar 1-3mm dari permukaan tuangan. Ia hadir sebagai corak taburan padat bagi liang-liang kecil, jarak rapat, yang menjadi lebih jelas selepas rawatan haba dan letupan tembakan. Biasanya, liang-liang ini mempamerkan bentuk seperti jarum atau seperti berudu. Ia juga dikenali sebagai keliangan bawah permukaan. Lihat Rajah 4.
A. Jenis Sanga Agen Spheroidizing**
Ciri-ciri Kecacatan: Lekukan sfera muncul pada permukaan tuangan, mengandungi kemasukan. Lekukan ini sering berlaku berhampiran sistem gating dalam. Mengimbas mikroskop elektron mendedahkan permukaan yang tidak rata di dalam liang. Analisis spektrum kandungan liang mengesan Si, Mg, Al, Ba, dan O. Kehadiran Mg, yang khusus untuk agen spheroidizing, menunjukkan bahawa kemasukan adalah sanga yang terbentuk melalui penyertaan agen spheroidizing. Lubang jarum gas CO terhasil daripada tindak balas antara karbon dalam cecair besi dan sanga.
B. Jenis Sanga Terhasil daripada Ciri-ciri Kecacatan Inokulan: Keratan rentas memaparkan beberapa lekukan. Mengimbas mikroskop elektron dan analisis spektrum mendedahkan permukaan dalaman yang tidak rata dalam lekukan, bersama-sama dengan kehadiran Si, Ca, Ba, dan O dalam kemasukan. Ba ialah unsur unik inokulan. Ini menunjukkan bahawa inokulan silikon-besi sisa membentuk sanga, dan tindak balas antara karbon dalam cecair besi dan oksida dalam sanga membawa kepada penjanaan gas CO, menyebabkan kecacatan lubang jarum. Punca: Pencairan inokulan yang tidak lengkap semasa aliran mengakibatkan pembentukan sanga. Tindakan balas: Gunakan inokulan kering untuk mengelakkan percikan cecair besi dan keliangan sanga semasa inokulasi.
Kecacatan C: Jenis Kemasukan Sanga dan Pasir Rupa Kecacatan: Lekukan berbilang pada permukaan tuangan berhampiran sprue. Mengimbas mikroskop elektron menunjukkan kehadiran sanga dan pasir dalam lekukan. Analisis spektrum menunjukkan kehadiran Si, O, Al dalam pasir, dan unsur-unsur seperti Mg, Ce, Mn dalam sanga. Ini menunjukkan bahawa kecacatan terbentuk disebabkan oleh interaksi antara inokulan dan pasir. Penyelesaian: Tingkatkan luas keratan rentas pelari sprue dan kurangkan halaju aliran dalam sprue.
D Kecacatan: Kecacatan Acuan Pasir Akibat Kelembapan Rupa: Kemurungan pada permukaan tuangan selepas pemesinan. Mengimbas mikroskop elektron mendedahkan tiada kecacatan dalam lekukan. Analisis spektrum menunjukkan bahawa unsur utama ialah C, O, Si, dan Fe. Ini adalah kecacatan lubang jarum yang disebabkan oleh wap air yang dihasilkan daripada kelembapan dalam acuan jenis basah. Penyelesaian: Kurangkan kandungan lembapan dalam pasir acuan, tingkatkan kebolehtelapan pasir acuan, dan tingkatkan bahagian serbuk arang batu dalam pasir acuan. Kurangkan kandungan lembapan resin dalam proses pembuatan teras kotak sejuk.
2.1 Analisis punca keliangan invasif:
1. Sebab keliangan invasif:
- Reka bentuk sistem penuangan yang tidak munasabah, membawa kepada pembentukan ekzos gas atau vorteks yang lemah, mengakibatkan gas terperangkap semasa menuang.
- Ketumpatan berlebihan acuan pasir, mengurangkan kebolehtelapannya.
- Pembuangan gas yang tidak mencukupi dalam teras pasir atau penyumbatan saluran udara.
- Kandungan lembapan yang tinggi dalam pasir acuan (teras). Semasa keadaan cuaca lembap, udara lembap boleh diserap oleh acuan/teras dan bertindak balas dengan besi cair, mengakibatkan penjanaan sejumlah besar gas terperangkap dalam rongga acuan.
- Pencemaran sokongan teras dan besi teras dengan minyak.
- Bahan meruap yang berlebihan terdapat dalam pasir acuan.
- Kandungan nitrogen (N) resin yang tinggi dalam pasir bersalut, membawa kepada penguraian NH3 dan pembentukan gas N dan H.
- Penuangan tidak sekata, pengisian tidak mencukupi, mengakibatkan kemasukan sejumlah besar gas.
- Kandungan tanah liat yang tinggi dalam pasir acuan, kebolehtelapan yang lemah, menyebabkan "blowholes" pada permukaan tuangan, yang juga dianggap sebagai keliangan invasif.
2.2 Analisis Punca Keliangan:
1. Kandungan gas yang tinggi, kakisan teruk, dan gris permukaan yang berlebihan dalam cas relau mengakibatkan kandungan gas yang lebih tinggi dalam besi cair.
2. Pengeringan acuan besi cair yang tidak mencukupi.
3. Pengeringan aloi yang tidak mencukupi.
4. Unsur silikon dan nadir bumi dalam cas relau dengan mudah boleh menghasilkan lubang gas hidrogen, manakala aluminium atau alumina boleh menjana gas.
5. Suhu penuangan yang rendah, menyebabkan gas yang dihasilkan tidak mempunyai masa yang cukup untuk naik dan keluar.
6. Pencurian tidak stabil.
7. Suhu pasir yang tinggi melebihi 35 darjah atau suhu teras yang tinggi boleh menyebabkan penyerapan lembapan pada permukaan rongga acuan dan kandungan air yang berlebihan dalam lapisan permukaan.
8. Keliangan tindak balas: Gas yang dihasilkan daripada tindak balas kimia antara unsur kimia besi cair dan acuan/teras menyusup ke dalam cecair. Liang-liang gas terbentuk semasa proses penyejukan apabila gas tidak mempunyai masa yang cukup untuk dibebaskan.
9. Kandungan sisa magnesium yang tinggi: Kandungan magnesium yang berlebihan memburukkan lagi kecenderungan penyerapan hidrogen besi cair. Kandungan magnesium sisa lebih besar daripada 0.05% dalam besi cair boleh menyebabkan keliangan gas subkutan. Besi mulur austenit nikel tinggi dengan kandungan magnesium sisa lebih daripada 0.07% lebih terdedah kepada keliangan gas subkutan.
10. Suhu menuang rendah.
11. Kandungan sulfur yang tinggi dalam besi cair: Apabila kandungan sulfur melebihi 0.094%, keliangan gas subkutaneus berlaku, dan semakin tinggi kandungan sulfur, semakin teruk keliangan gas subkutan.
12. Kandungan nadir bumi: Kandungan nadir bumi yang berlebihan meningkatkan kandungan oksida dalam besi cair, yang membawa kepada peningkatan nukleus gelembung asing dan keliangan gas subkutan. Baki kandungan nadir bumi hendaklah dikawal dalam 0.043%.
13. Kandungan aluminium: Aluminium dalam besi cair adalah punca utama keliangan gas hidrogen dalam tuangan. Apabila kandungan aluminium sisa dalam besi mulur jenis basah adalah antara 0.03% dan 0.05%, keliangan gas subkutaneus berlaku.
14. Ketebalan dinding tuangan: Tuangan berdinding nipis dan keratan tebal kurang terdedah kepada keliangan gas subkutan.
15. Kandungan lembapan dalam pasir acuan: Dengan peningkatan kandungan lembapan, kecenderungan besi tuang nodular untuk menghasilkan keliangan gas subkutaneus meningkat. Apabila kandungan lembapan dalam pasir acuan dikawal di bawah 4.8%, kadar keliangan gas subkutan menghampiri sifar.
Selain itu, kekompakan pasir acuan dan suhu penuangan juga memainkan peranan.
Wap magnesium yang terlepas daripada besi cair dan magnesium sulfida pada permukaan besi cair bertindak balas dengan wap air dalam acuan seperti berikut: Mg + H2O → MgO + 2[H] dan MgS + H2O → MgO + H2O. Gas hidrogen, magnesium oksida dan magnesium sulfida yang dihasilkan berpotensi menyusup masuk ke dalam tuangan melalui permukaan besi cair.
3. Kaedah untuk Mencegah Kecacatan Porosity:
1. Bersihkan cas relau dengan teliti untuk mengeluarkan kandungan gas yang berlebihan, kakisan teruk dan gris permukaan sebelum digunakan.
2. Kawal ketat suhu besi cair apabila ia dikeluarkan dari relau dan semasa menuang. Elakkan suhu penuangan yang terlalu rendah.
3. Keringkan sepenuhnya bekas relau, senduk, dan acuan besi cair. Panaskan senduk sebelum digunakan.
4. Panaskan agen sferoid dan inokulan secukupnya untuk mengurangkan jumlah gas yang dimasukkan oleh nadir bumi dan ferrosilikon.
5. Reka bentuk sistem penuangan dengan betul untuk memastikan pengaliran lancar di dalam rongga acuan dan aliran yang stabil ke dalam rongga.
6. Pastikan kekompakan seragam pasir acuan, mengelakkan sesak yang berlebihan.
7. Kurangkan kandungan tanah liat dalam pasir teras dengan sewajarnya dan tingkatkan kebolehtelapannya.
8. Pastikan pengaliran yang betul bagi teras pasir dan tutupkan celah antara teras untuk mengelakkan besi cair daripada memasuki dan menghalang laluan udara.
9. Tetapkan riser atau bolong pada titik tertinggi tuangan. Beri perhatian kepada pengudaraan semasa menuang tuangan besar.
10. Condongkan sedikit tuangan untuk tuangan rata yang besar, dengan kedudukan lubang bolong lebih tinggi sedikit untuk memudahkan pembuangan.
11. Keringkan dan bersihkan chaplets dan kesejukan, pastikan ia bebas daripada karat dan pencemaran minyak.
12. Kurangkan kandungan lembapan dalam pasir acuan, buat slot bolong pada permukaan perpisahan, dan tambahkan jumlah serbuk arang batu yang ditambah jika perlu.
13. Kurangkan kandungan pengikat dengan sewajarnya. Untuk tuangan besar, tambahkan bahan yang meningkatkan kebolehtelapan, seperti habuk papan.
14. Gunakan butiran pasir bulat untuk meningkatkan kebolehtelapan.
15. Kurangkan sisa kandungan magnesium sambil memastikan nodularisasi yang betul. Minimumkan kandungan sulfur dalam besi cair asal.
16. Kawal suhu pasir dan tuang secepat mungkin selepas menutup acuan.
17. Gunakan teras pasir kering dan elakkan penyerapan lembapan di dalam acuan. Jangan gunakan teras pasir dengan penyerapan lembapan yang teruk.
18. Semburkan bahan berkarbonat seperti minyak jongkong pada permukaan acuan untuk mewujudkan suasana mengurangkan antara besi cair dan antara muka acuan. Memercikkan sedikit serbuk fluorspar atau natrium fluorida pada antara muka acuan besi cair boleh mengurangkan atau menghapuskan keliangan subkutan.
19. Tingkatkan suhu penuangan dengan sewajarnya dalam cuaca hujan.
20. Kurangkan kemasukan magnesium sulfida. Gunakan besi babi sulfur rendah atau tambahkan sedikit abu soda semasa rawatan sferoidisasi untuk penyahsulfuran. Selepas sferoidisasi, skim sanga beberapa kali dan biarkan ia berdiri sebentar untuk membolehkan sanga MgS terapung.
21. Kawal suhu menuang. Untuk tuangan berdinding nipis, suhu tidak boleh kurang daripada 1320 darjah; untuk tuangan ketebalan dinding sederhana, ia tidak boleh kurang daripada 1300 darjah; untuk komponen berdinding tebal seperti plat panduan, ia tidak boleh kurang daripada 1280 darjah . Besi tuang silikon molibdenum dan besi mulur austenit nikel tinggi memerlukan suhu yang lebih tinggi.
