Porainitāte ir izplatīts alumīnija smilšu liešanas defekts, negatīvi ietekmējot mehāniskās īpašības, spiediena necaurlaidību un virsmas apdari. Tas rodas no gāzes ieslodzījuma, saraušanās vai nepareiziem pelējuma apstākļiem.
1. Izpratne par porainības veidošanos
Porainību alumīnija lējumos var iedalīt divos galvenajos veidos:
Gāzes porainība: ko izraisa ūdeņraža absorbcija kušanas vai mitruma sadalīšanās laikā veidnēs.
Saraušanās porainība: rodas nepietiekamas barošanas dēļ sacietēšanas laikā, izraisot tukšumus.
Galvenā cēloņa identificēšana ir būtiska, lai izvēlētos atbilstošo mazināšanas paņēmienu.
2. Kušana un metāla apstrāde
a. Degasēšanas paņēmieni
Rotācijas degazēšana: inertu gāzu (argona vai slāpekļa) injicēšana caur rotējošu lāpstiņriteni noņem izšķīdinātu ūdeņradi.
Plūsmas līdzekļi: uz hlorīdu bāzes plūsmas (piemēram, heksachloretāns) samazina ūdeņraža saturu, bet nepieciešama pareiza dūmu ekstrakcija.
Vakuuma degazēšana: efektīva lējumiem ar augstu integritāti, bet palielina ražošanas izmaksas.
b. Sakausējuma kompozīcijas kontrole
Silīcija satura pielāgošana: Hypoeutectic al-Si sakausējumi (piemēram, A356) uzrāda labākas barošanas īpašības, samazinot saraušanos.
Graudu rafinētāji (TIB₂, Al-Ti-B): veicina smalko graudu struktūru, samazinot mikroporozitāti.
3. Pelējuma un serdes optimizācija
a. Smilšu saistvielu izvēle
Zema mitruma sveķi: fenola uretāna vai furāna saistvielas samazina gāzes veidošanos, salīdzinot ar zaļajām smiltīm.
Neorganiskas saistvielas (piemēram, nātrija silikāts/CO₂): novērst organisko gāzes emisijas, bet tām var būt nepieciešami spēcīgāki pelējuma pārklājumi.
b. Pelējuma ventilācijas dizains
Pareiza ventilācijas izvietošana: stratēģiskās atveres ļauj iesprostotām gāzēm izkļūt pirms metāla sacietēšanas.
Caurlaidības kontrole: optimāls smilšu graudu lielums (AFS 50–70) līdzsvaro stiprību un gāzes caurlaidību.
c. Pelējuma žāvēšana un uzsildīšana
Cepšanas serdeņi: apkures veidnes līdz 150–200 grādiem noņem atlikušo mitrumu.
Pelējuma pārklājumi: ugunsizturīgi pārklājumi (piemēram, cirkonija) samazina metāla-ratiņu reakcijas un gāzes uztveršanu.
4. Sacelēšanās un barošanas stratēģijas
a. Stāvvada dizains
Virziena sacietēšana: konusveida stāvvadu izmantošana nodrošina secīgu sacietēšanu pret padevēju.
Eksotermiskās stāvvada piedurknes: pagariniet barošanas laiku, samazinot saraušanās tukšumus.
b. Atdzesēšanas paņēmieni
Metāliski drebuļi: paātrināt dzesēšanu biezās daļās, samazinot saraušanās porainību.
Kontrolēts dzesēšanas ātrums: pakāpeniska dzesēšana plānās sekcijās novērš karstu asaru.
5. Procesa uzraudzība un kvalitātes kontrole
Reālā laika ūdeņraža pārbaude: samazināts spiediena tests (RPT) vai telegas analizatori uzrauga kausējuma tīrību.
Rentgenstaru pārbaude: atklāj iekšējo porainību augstas specifikācijas lējumiem.
Procesa simulācija (Magmasoft, Procast): paredz sarūk un optimizē vārtu guvumu/stāvvada dizainu.
Secinājums
Lai samazinātu porainību alumīnija smilšu lējumos, nepieciešama holistiska pieeja, ieskaitot kausējuma apstrādi, pelējuma optimizāciju un kontrolētu sacietēšanu. Degasēšanas, pareizas ventilācijas un virziena sacietēšanas apvienošana ievērojami uzlabo liešanas integritāti. Papildu simulācijas rīki vēl vairāk uzlabo procesa parametrus, nodrošinot augstas kvalitātes, zemas porainības komponentus automobiļu un kosmosa lietojumprogrammām.
