هر قطعه معیوب سه مظنون اصلی دارد: ماده اولیه، آماده‌سازی مذاب و فرآیند یا طراحی قالب. شناختن عیوب ریخته‌گری آلومینیوم و علت هر کدام کمک میکند به جای آزمون و خطا، مستقیم سراغ منشأ مشکل بروید. این مقاله هفت عیب رایج را با نشانه، علت و راه پیشگیری مرور میکند؛ اگر عیبی را در دست دارید، از جدول تشخیص سریع زیر شروع کنید.
تشخیص سریع: عیب شما کدام است؟
| آنچه می‌بینید | عیب محتمل | اول چه چیزی را بررسی کنید |
|---|---|---|
| حفره گرد با دیواره صاف و براق | تخلخل گازی | رطوبت شارژ و ابزار، گاززدایی مذاب |
| حفره نامنظم و شاخهای در بخش ضخیم | تخلخل انقباضی | تغذیه، راهگاه، فشار نهایی دایکاست |
| لبه ناقص یا خط روی سطح | پر نشدن قالب و سردجوشی | دمای مذاب و قالب، سرعت پرشدن، هواگیری |
| ترک نامنظم و اکسیدشده در گوشه | ترک گرم | طراحی گوشه‌ها، بازه انجماد آلیاژ |
| لایه یا ذره سخت در مقطع | آخال اکسیدی و لجن | سرباره‌گیری، تمیزی شارژ، آهن و منگنز |
| برآمدگی حبابی روی سطح پس از حرارت | تاول | هوای حبسشده در دایکاست، روانساز |
| فلز چسبیده به قالب، سطح زبر قطعه | چسبیدن به قالب | دمای موضعی قالب، آهن آلیاژ، پوشش قالب |
۱. تخلخل گازی
نشانه: حفرههای گرد با دیواره صاف و براق که در مقطع قطعه پراکندهاند و در بازار به آن «مک» هم می‌گویند.
علت: هیدروژن تنها گازی است که به مقدار قابل توجه در مذاب آلومینیوم حل میشود. حلالیت آن در حالت جامد بسیار کمتر از حالت مذاب است؛ بنابراین هنگام انجماد، هیدروژن اضافی به شکل حباب از فلز جدا میشود و در قطعه می‌ماند. منبع اصلی هیدروژن، رطوبت است: شارژ خیس یا روغنی، ابزار و نسوز مرطوب، هوای شرجی و دمای بیش از حد مذاب.
پیشگیری: شارژ و ابزار خشک، پرهیز از داغ کردن بیش از حد مذاب و گاززدایی پیش از ریختن. روش‌های گاززدایی و آزمون کیفیت آن را در مقاله گاززدایی آلومینیوم توضیح داده‌ایم.
در دایکاست منبع دیگری هم وجود دارد: هوایی که در تزریق پرسرعت یا از بخار روانساز قالب در قطعه حبس میشود. این تخلخل با گاززدایی مذاب برطرف نمی‌شود و به تنظیم تزریق، هواگیری قالب و مقدار روانساز بستگی دارد.
۲. تخلخل انقباضی
نشانه: حفرههای نامنظم با دیواره‌های زبر و شاخهای، معمولاً در بخشهای ضخیم قطعه یا محل‌هایی که دیرتر منجمد می‌شوند.
علت: فلز هنگام انجماد منقبض میشود. اگر بخشی از قطعه پس از منجمد شدن اطرافش هنوز مذاب باشد و مذاب تازه به آن نرسد، کمبود حجم به شکل حفره باقی می‌ماند. آلیاژهایی با بازه انجماد پهن‌تر، مانند آلیاژهای پرمس، به این عیب حساس‌ترند.
پیشگیری: ضخامت دیواره یکنواخت در طراحی، راهگاه و تغذیه مناسب برای بخشهای ضخیم، و در دایکاست فشار نهایی کافی در مرحله تشدید.
۳. پر نشدن قالب و سردجوشی
نشانه: لبه‌ها و بخشهای نازک قطعه کامل شکل نگرفته‌اند، یا خطوطی روی سطح دیده میشود که دو جبهه مذاب به هم رسیده‌اند اما کاملاً جوش نخورده‌اند.
علت: مذاب یا قالب بیش از حد سرد است، پرشدن کند است، دیواره خیلی نازک است یا هوا از قالب خارج نمی‌شود. سیالیت کم آلیاژ هم این عیب را تشدید میکند.
پیشگیری: دمای مذاب و قالب مناسب، سرعت پرشدن کافی، هواگیری درست قالب و آلیاژی با سیالیت متناسب با قطعه. سیلیسیم مهم‌ترین عنصر مؤثر بر سیالیت است؛ جزئیات در مقاله تأثیر عناصر آلیاژی بر آلومینیوم. دمای مناسب ریختن را در مقاله دمای ذوب آلومینیوم ببینید.
۴. ترک گرم
نشانه: ترک‌های نامنظم و اغلب اکسیدشده، معمولاً در گوشه‌های تیز یا محل تغییر ناگهانی ضخامت.
علت: در بازه انجماد، فلز نیمه‌جامد استحکام کمی دارد. اگر قالب جلوی انقباض آزاد قطعه را بگیرد، تنش ایجادشده فلز را پاره میکند. آلیاژهایی با بازه انجماد پهن‌تر به این عیب حساس‌ترند و آلیاژهای پرسیلیسیم نزدیک به نقطه یوتکتیک مقاوم‌تر هستند.
پیشگیری: گرد کردن گوشه‌ها در طراحی، پرهیز از تغییر ناگهانی ضخامت، قالبی که انقباض را کمتر مهار کند، ریزکننده دانه و انتخاب آلیاژ مناسب.
۵. آخال اکسیدی و لجن
نشانه: لایه‌ها یا ذرات سخت در مقطع قطعه، نقاط ضعیف در آزمون استحکام، یا ابزار ماشین‌کاری که روی بخشی از قطعه سریع کند میشود.
علت: لایه اکسید سطح مذاب در ریختن پرتلاطم وارد قطعه میشود، یا سرباره به‌خوبی گرفته نشده است. شارژ آلوده هم اکسید و ناخالصی بیشتری وارد مذاب میکند. در آلیاژهای دایکاست، آهن و منگنز و کروم بالا در دمای پایین نگهداری مذاب می‌توانند ترکیبات بین‌فلزی سختی به نام «لجن» بسازند؛ این خطر معمولاً با شاخص Fe + 2Mn + 3Cr سنجیده میشود.
پیشگیری: شارژ تمیز، سرباره‌گیری درست، فیلتر در مسیر مذاب، ریختن آرام، کنترل دمای نگهداری و نگه داشتن آهن و منگنز در محدوده استاندارد.
۶. تاول
نشانه: برآمدگی‌های حبابی روی سطح قطعه دایکاست که معمولاً پس از عملیات حرارتی، پخت رنگ یا کار در دمای بالا ظاهر می‌شوند.
علت: هوا یا گاز روانساز که در تزریق پرسرعت درست زیر سطح قطعه حبس شده، با گرم شدن منبسط میشود و پوسته نازک سطح را بالا می‌دهد.
پیشگیری: هواگیری بهتر قالب، مقدار روانساز کنترل‌شده، تنظیم مراحل تزریق و در صورت نیاز به عملیات حرارتی، دایکاست تحت خلأ. به همین دلیل قطعات دایکاست معمولی عملیات حرارتی T6 نمی‌شوند.
۷. چسبیدن مذاب به قالب
نشانه: فلز آلومینیوم روی سطح قالب فولادی می‌چسبد، قطعه به سختی بیرون می‌آید و روی سطح آن زبری یا کندگی دیده میشود.
علت: در نقاط داغ قالب، آلومینیوم با فولاد قالب واکنش می‌دهد و لایه بین‌فلزی می‌سازد. آلیاژی که آهن آن خیلی کم باشد، تمایل بیشتری به حل کردن آهن قالب و چسبیدن دارد.
پیشگیری: خنک‌کاری درست نقاط داغ قالب، پوشش و روانساز مناسب و آلیاژ دایکاست با آهن کنترل‌شده در محدوده استاندارد.
عیب را چگونه تأیید کنیم؟
- بازرسی چشمی و برش مقطع: ساده‌ترین راه برای دیدن شکل حفره‌ها و آخال.
- رادیوگرافی: تخلخل و حفرههای داخلی را بدون شکستن قطعه نشان می‌دهد.
- آزمون نشتی: برای قطعاتی که باید آب‌بند باشند، مانند پوسته پمپ و شیرآلات.
- آزمون فشار کاهش‌یافته روی مذاب: نشان می‌دهد مشکل از گاز مذاب است یا نه.
- آنالیز کوانتومتری قطعه: اگر به ترکیب آلیاژ شک دارید، قطعه را با گرید مورد نیاز مقایسه کنید.
سهم ماده اولیه در پیشگیری
همه عیوب از ماده اولیه نیستند و شمش باکیفیت، طراحی نادرست قالب یا تنظیم غلط دستگاه را جبران نمی‌کند. اما سه ویژگی شمش مستقیماً روی عیوب اثر می‌گذارد:
- ترکیب در محدوده استاندارد: سیالیت، حساسیت به ترک، چسبیدن به قالب و خطر لجن به ترکیب آلیاژ بستگی دارد. برگه آنالیز محموله را پیش از خرید بررسی کنید.
- تمیزی: شمش با آخال سطحی کمتر، اکسید و سرباره کمتری وارد مذاب میکند.
- خشک بودن: شمش را زیر سقف انبار کنید و پیش از شارژ پیش‌گرم کنید تا رطوبت سطحی آن از بین برود.
| عیب | سهم ماده اولیه |
|---|---|
| تخلخل گازی | شمش بدون رطوبت و آلودگی سطحی |
| تخلخل انقباضی | کم؛ بیشتر به طراحی بستگی دارد |
| پر نشدن قالب | ترکیب آلیاژی با سیالیت مناسب |
| ترک گرم | آلیاژ با بازه انجماد مناسب |
| آخال و لجن | شمش تمیز با آهن و منگنز در محدوده |
| تاول | کم؛ بیشتر به تزریق و قالب بستگی دارد |
| چسبیدن به قالب | آهن آلیاژ در محدوده استاندارد دایکاست |
سوالات متداول
چگونه تخلخل گازی را از تخلخل انقباضی تشخیص دهیم؟
از شکل حفره. تخلخل گازی حفرههای گرد با دیواره صاف دارد که در قطعه پراکندهاند؛ تخلخل انقباضی نامنظم و شاخهای است و در بخشهای ضخیم یا دیرمنجمدشونده دیده میشود.
آیا شمش باکیفیت همه عیوب را برطرف میکند؟
نه. شمش مناسب عیوب ناشی از ترکیب نامناسب، آلودگی و رطوبت را کم میکند، اما عیوبی مانند تخلخل انقباضی، تاول یا حبس هوا در دایکاست بیشتر به طراحی قالب و تنظیم فرآیند بستگی دارند.
چرا قطعه دایکاست بعد از رنگ کورهای تاول میزند؟
چون هوا یا گاز حبسشده زیر سطح قطعه در دمای کوره رنگ منبسط میشود. هواگیری بهتر قالب، کنترل روانساز و تنظیم تزریق این عیب را کم میکند.
چرا شمش را پیش از شارژ پیش‌گرم می‌کنند؟
برای حذف رطوبت سطحی. رطوبت در تماس با مذاب هم منبع هیدروژن و تخلخل گازی است و هم می‌تواند با تبدیل ناگهانی به بخار، باعث پاشش خطرناک مذاب شود.
