Khuyết tật đúc và cách xử lý

Nhóm I: Sai hình dáng, kích thước • 1 – Thiếu hụt: Hình dáng vật đúc không đầy đủ có nhiều nguyên nhân:  Kim loại lỏng thoát ra do lắp, lượng kim loại rót không đủ.. • 5 – Vênh: Là sự

Khuyết tật đúc và cách xử lý

Khuyết tật đúc là những sai hỏng của vật đúc so với sản phẩm yêu cầu hoàn chỉnh Khi kiểm tra chất lượng, nếu mức độ sai hỏng nhỏ có thể vẫn coi vật đúc là thành phẩm, hoặc sửa chữa loại trừ sai hỏng để sử dụng khi mức độ sai hỏng nhiều, vật đúc trở thành phế phẩm Có thể phân chia các sai hỏng thành các nhóm sau:

1. Sai hình dáng, kích thước.

2. Khuyết tật mặt ngoài.

3. Nứt.

4. Lỗ hổng trong vật đúc.

5. Rỗ xỉ, rỗ cát.

6. Sai tổ chức.

7. Sai thành phần hóa học và cơ tính.

Nhóm I: Sai hình dáng, kích thước

• 1 – Thiếu hụt: Hình dáng vật đúc không đầy đủ có nhiều nguyên

nhân:

 Kim loại lỏng thoát ra do lắp, lượng kim loại rót không đủ

 Độ chảy loãng thấp nhiệt độ rót thấp, ráp không kín, kẹp chặt hay đè khuôn thiếu lực

 Hệ thống thoát khí không đạt yêu cầu tạo áp lực trong khuôn tăng lên đến mức kim loại lỏng không điền đầy được

 Kích thước hệ thống rót nhỏ

 Thành vật đúc lỏng

• 2 – Lệch lõi, dịch lõi

Là sự xê dịch tương đối giữa các phần tử của vật đúc Có thể đặt mẫu sai, định vị trí mẫu không tốt, ráp khuôn thiếu chính xác và kẹp khuôn lỏng Các vật đúc khi đúc thường có các lỗ rỗng bên trong thân, vì thế phải đưa vào bên trong khuôn rỗng một lõi (ruột) làm bằng cát để tạo các chỗ trống Nếu lõi không được giữ chắc chắn thì nó sẽ bị dịch chuyển khi rót kim loại xung quanh nó gây nên các khuyết tật liên quan đến dịch lõi như bề dày thành thay đổi…

• 3 – Ba via:

Là phần kim loại thừa ra Nó thường hình thành ở mặt phân khuôn, gối lõi

• 4 – Lồi:

Là phần nhô lên trên vật đúc do đầm chặt khuôn kém, không đều Áp suât tinh của kim loại lỏng ép nén lên phần đầm chặt yếu

• 5 – Vênh:

Là sự thay đổi hình dạng, kích thước vật đúc do kết cấu vật đúc

không hợp lý, không đảm bảo cứng vững, do mẫu bị cong vênh, do

công nghệ rót, làm nguội không hợp lý hoặc do ứng suất bên trong vật đúc khi kết tinh

• 6 - Sứt:

Thao tác cơ học khi phá khuôn, các hệ thống rót, đậu ngót, làm sạch hoặc những va chạm trong vận chuyển làm sứt mẻ vật đúc dẫn đến sau khác hình dạng, kích thước vật đúc

Sai kích thước trọng lượng: Sự sai lệch kích thước là do kích thước mẫu, hộp lõi kích thước mẫu, hộp lõi thiết kế sai, lắp ráp và kiểm tra khuôn mẫu không cẩn thận

Kiểm tra bằng: quan sát, đo bằng mẫu, dưỡng, thước.

Khắc phục: khắc phục các nguyên nhân trên

Sửa chữa: bằng cách hàn hoặc đúc bổ sung.

Nhóm II: Khuyết tật mặt ngoài.

1 – Cháy cát

• Do vật vật liệu khuôn lõi bị cháy dưới tác dụng của nhiệt độ rót bám dính

lên bề mặt vật đúc làm giảm trạng thái bề mặt

• Nguyên nhân cháy cát bao gồm :

• - Độ bền nhiệt của hỗn hợp kém, nhiều tạp chất

• - Nhiệt độ rót quá cao

• - Hệ thống rót thiếu hợp lý để kim loại tập trung cục bộ quá lớn làm cháy hỗn hợp ở đó

• - Lớp sơn khuôn không đảm bảo

• 2 –Khớp:

• Là hiện tượng không liên tục trên bề mặt vật đặc do sự tiếp giáp các dòng chảy của kim loại

• * Nguyên nhân có thể là:

 Rót thiếu liên tục

 Độ chảy loãng kém, nhiệt độ rót thấp

 Hệ thống rót không hợp lý

3-Lõm:

• Là những lỗ có hình dạng, kích thước khác nhau làm giảm chiều dày thành vật đúc

• * Nguyên nhân chính là:

• Do khuôn bị vỡ để lại lượng hỗn hợp chiếm chổ trong lòng khuôn

Khắc phục: tránh các nguyên nhân trên.

Sửa chữa: cắt bỏ lớp vỏ, nếu không cắt được thì vật đúc bị loại.

Nhóm III : Nứt.

• Nứt là khuyết tật tương đối phổ biến và nguy hiểm đối với vật đúc

• Nứt là dạng bất liên tục do đứt gãy kim loại trong quá trình đông đặc hoặc sau khi đông đặc Các vết xé nóng ( hot tears) chính là các vết nứt không liên tục có dạng gờ sắc, không nhẵn Chúng sinh ra do ứng suất gia tăng ở gần nhiệt độ đông đặc, là lúc thép có độ bền yếu nhất Các ứng suất sinh ra

do co rút của kim loại khi nguội bị cản lại bởi khuôn( còn gọi là cản co) hay lõi hoặc bởi phần mỏng hơn đã hóa rắn trước HÌnh 2 mô tả nguyên nhân

và vị trí của loại nứt này

• Nứt do ứng suất là một rãnh rõ ràng và gần như là một đường đứt gãy thẳng tạo thành khi kim loại đông đặc hoàn toàn Ứng suất phải đủ lớn mới

có thể gây ra loại nứt như vậy Các bất liên lục loại này được phân loại tùy thuộc vào thời điểm xuất hiện nứt gãy, chẳng hạn như vết nứt ứng suất do

co ngót, ứng suất dư do va đập hay do sử dụng

Hình 2 – Các vết xé nóng

• Nguyên nhân:

• Thành giao nhau chuyển tiếp không hợp lý, không lượn cong

• Khuôn, lõi co lún không tốt,cát nhỏ, đầm quá chặt, ít chất xốp

• Dỡ khuôn quá sớm

• Chủ yếu do ứng suất bên trong, do có giọt không đồng đều giữa các vùng khác nhau trong vật đúc cả trong khi kết tinh và làm nguội Theo nhiệt độ tạo nứt, ta có hai loại chính: Nứt nóng và nứt nguội

• Nứt nóng :

• Sinh ra ở nhiệt độ cao do đó bên mặt vết nứt bị oxy hóa làm cho bề mặt không sạch

• Loại nứt này sinh ra khi kết tinh Nguyên nhân do kim loại bị kìm hãm bởi

độ lún của khuôn và lõi kém Những hợp kim có độ có chiều dài nhỏ ít bị mứt nóng

• Nứt nguội ( cold shuts):

• Nứt nguội xảy ra ở nhiệt độ thấp nên bề mặt vết nứt sạch do không bị oxy hoá

• Đây là dạng bất liên tục sinh ra do thiếu hụt của dòng kim loại lỏng khi gặp dòng kim loại lỏng khác hay gặp kim loại rắn, chẳng hạn như tình trạng bắn tóe khi rót, gặp các vật cứng bên trong giá đỡ Thông thường dạng này được phát hiện nhờ kiểm tra bằng mắt và trông giống như một vết nứt có đường viền cong và nhẵn Nếu nó chỉ có ở bề mặt thì được gọi là nếp ghép nguội (cold lap) – hình vẽ

Hình 3 – Nứt nguội

Một số biện pháp khắc phục

• + Kết cấu vật đúc :

• Thiết kế vật đúc phải đảm bảo chiều dày thành đồng đều hoặc chỉ sai lệch trong phạm vi cho phép Những chổ giao nhau phải có góc lượn thích hợp

• + Về mặt công nghệ:

• Bảo đảm độ lún của khuôn lõi; bố trí hệ thống rót thích hợp Xương lõi khuôn đặt sát bề mặt lõi làm giảm tính lún Mặt khuôn ở những chỗ tập trung kim loại làm bằng vật liệu dẫn nhiệt tốt hơn chỗ mỏng

• Sửa chữa: Hàn sửa vết nứt.

• Kiểm tra: gõ, chiếu bằng siêu âm hay xquang.

Nhóm IV : Lổ hổng trong vật đúc

Khi chất khí được tạo ra quạ trình rót kim loại khong thể thoát ra khỏi

khuôn, hoặc ra khỏi đậu ngót hay các chỗ cần thoát khác, thì khí có thể bị chặc lại trong kim loại nóng chảy Các khí này sinh ra từ chính kim loại nóng chảy, từ khuôn “cát xanh” – tức là cát còn ướt, từ hơi nước, hoặc đơn thuần do sự khuấy động khi rót kim loại

Các lỗ khí( hoặc bọt khí) gây ra bởi không khí ở trong khuôn hoặc lõi hoặc hơi nước bị chặn lại trong vật đúc, thường nằm ở trên khuôn trong quá trình đông đặc Chúng xuất hiện ở dạng bọt đơn hoặc tập trung thành cụm và có dạng nhẵn, tròn, kéo dài hoặc bầu dục với các kích thước khác nhau Thỉnh thoảng xuất hiện các ọt khí dạng dài giống như dạng rỗng do co ngót, tuy nhiên

có khác là hai đầu của bọt khí thường tròn và nhẵn

• - Rỗ khí : Trong vật đúc tồn tại những không gian dạng cầu nhẵn bóng

chứa khí có áp suất với kích thước khác nhau đó là rỗ khí Rỗ khí làm mất khả năng liên tục của kim loại, làm giảm độ bền, độ dẻo của vật đúc Nếu

khí không thoát ra ngoài được sẽ bị dồn nén và phân bố phân tán trong kim loại cho đến khi áp suất khí cân bằng với áp suất kim loại lỏng

• Biện pháp khắc phục rỗ khí:

• Nguyên tắc chung là giảm lượng khí sinh ra khi nấu chảy và rót kim loại lỏng vào khuôn, ngăn ngừa không cho nguồn tạo khí tiếp xúc với kim loại lỏng khi rót.Vì vậy cần phải đảm bảo:

•  Vật liệu nấu sạch, khô

•  Rút ngắn thời gian nấu chảy, nhất là thời gian quá nhiệt

•  Hỗn hợp khuôn và lõi phải thông khí tốt

•  Đặt đậu hơi đúng và hợp lý

•  Khử khí trước khi rót bằng cách thổi vào kim loại lỏng những chất khí hòa tan có áp suất riêng nhỏ hơn

• Tốt nấu chảy kim loại trong chân không

• - Rỗ co :

• Là những phần không gian nhỏ trong vật đúc không điền đầy kim loại, không chứa khí, hình dạng kích thước khác nhau và không nhẵn bóng như

rỗ khí.Tuỳ theo tính chất của hợp kim đúc và kết cấu vật đúc mà rỗ co tập trung hoặc phân tán Nguyên nhân chủ yếu là do kết cấu vật đúc không hợp

lý, bố trí hệ thống rót, đậu ngót không đúng nên không đón được hướng đông đặc

• Dạng bất liên tục do co ngót khác như là dạng sợi chùm, dạng co ngót vùng trung tâm, bao gồm các chuỗi dài các đường chạy song song không thẳng hàng quấn chặt vào nhau như mạng lưới Mạng lưới này tạo thành dải bên trong và ở giữa chi tiết Khó có thể phân biệt co ngót dạng sợi này với các vết nứt nóng (hot tear) Co ngót tế vi hay rỗ bọt tế vi là các dạng khuyết tật nhỏ xảy ra trong vật đúc mà nguyên nhân là do một trong hai hoặc cả 2

quanh ranh giới hạt ( giữa tinh thể - Interdendritic), giữa các phiến dạng nhánh cây Một dạng khuyết tật thô và cục bộ của loại co ngót “ giữa tinh thể” ( Intercrystalline) và giữa nhánh cây được gọi là dạng xốp( sponginess)

Hình 1 – Các dạng khuyết tật do co ngót

Kiểm tra: bằng siêu âm hay xquang.

Sửa chữa: Hàn đắp hay đúc bổ sung nếu được

• Pin lỗ.

Pin lỗ là lỗ khí nhỏ hoặc ở bề mặt hoặc dươi bề mặt Lỗi này xảy ra do khí hòa tan trong các hợp kim và các hợp kim không khử khí đúng cách

Nhóm V: Rỗ xỉ, rỗ cát

• Đó là những phần không chứa kim loại mà chứa tạp chất như xỉ, cát hoặc các phi kim khác Hầu hết các khuyết tật loại này xuất hiện gần bề mặt, như là hiệu ứng bề mặt( skin effect), tuy nhiên, thỉnh thoảng chúng có thể xuất hiện ở giữa vật đúc tùy thuộc vào dòng chảy kim loại lỏng

• Nguyên nhân do lọc xỉ không tốt, không khử hết oxy khi nấu, nhiệt độ rót

thấp, độ bền của khuôn kém, hệ thống rót thiếu hợp lý, hạt cát quá to dễ bị bong khỏi mặt khuôn và lõi, gạn xỉ không sạch khi rót khuôn, vật liệu nấu gỉ bẩn gây nhiều xỉ

• Khắc phục: tránh các nguyên nhân trên

• Kiểm tra: bằng siêu âm hay xquang.

Nhóm VI: Sai tổ chức

• Nhóm này có tổ chức kim loại, hình dạng, kích thước và số lượng hạt kim loại không đúng theo yêu cầu Những phần vật đúc nguội nhanh thì hạt nhỏ, độ cứng lớn khó gia công cắt gọt

• Tốc độ nguội không đều, khống chế nguội không hợp lý sẽ gây ra thiên tích về thành phần hoá học và thiên tích tổ chức trong kim loại vật đúc

• Sự thiên tích (segregation):Thiên tích là một hiện tượng phức tạp xảy ra khi một hay nhiều nguyên tố của hợp kim không khuếch tán mà tập trung lại ở

một số vùng nào đó trong vật đúc Thiên tích có thể phân thành 3 loại: phân

bố đều, cục bộ và dạng chuỗi

Thiên tích đều xảy ra khắp vật đúc và có hình dạng thay đổi, chẳng hạn như thiên tích giữa các tinh thể( intercrystalline segregation)

Thiên tích cục bộ xảy ra ở các lỗ hổng do co ngót ( lõm co), vết xé nóng được điền đầy toàn bộ hay một phần bởi các thành phần khác có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn Thuật ngữ thiên tích co ngót (shrinkage

segregation), thiên tích xé nóng (hot tear segregation) được dùng thích hợp cho hai trường hợp này

Thiên tích dạng chuỗi gặp chủ yếu khi đúc ly tâm, nhưng khi đúc khuôn tĩnh cũng có thể xảy ra Chúng có dạng các lớp xen kẽ với hợp kim thêm vào để làm cải tiến cơ tính

Nhóm VII : Sai thành phần hoá học và cơ tính.

• Thành phần hoá học vật đúc không đúng yêu cầu Nguyên nhân:

- Phối liệu mẻ nấu không hợp lý.

- Điều chỉnh quá trình nấu không đúng

- Không khuấy đều khi rót khuôn

 Khắc phục: tránh các nguyên nhân trên