Porøsitet er en almindelig defekt i aluminiumssandstøbninger, der påvirker mekaniske egenskaber, negativt, tryktæthed og overfladefinish. Det opstår ved gasindfangning, krympning eller forkerte formforhold.
1. Forståelse af porøsitetsdannelse
Porøsitet i aluminiumsstøbninger kan klassificeres i to hovedtyper:
Gasporøsitet: forårsaget af hydrogenabsorption under smeltning eller fugtigheds nedbrydning i forme.
Krympning af porøsitet: forekommer på grund af utilstrækkelig fodring under størkning, hvilket fører til hulrum.
Identificering af grundårsagen er vigtig for at vælge den relevante afbødningsteknik.
2. smeltning og metalbehandling
en. Afgasningsteknikker
Rotationsafgasning: Injektion af inerte gasser (argon eller nitrogen) gennem et roterende pumpehjul fjerner opløst brint.
Fluxende midler: Chloridbaserede fluxer (f.eks. Hexachlorethan) reducerer brintindholdet, men kræver korrekt røgekstraktion.
Vakuumafgasning: effektiv til støbegods med høj integritet, men øger produktionsomkostningerne.
b. Legeringssammensætningskontrol
Siliciumindholdsjustering: Hypoeutektiske al-Si-legeringer (f.eks. A356) udviser bedre fodringsegenskaber, hvilket reducerer krympningen.
Kornraffinaderier (TIB₂, AL-TI-B): Fremme fine kornstruktur, minimering af mikroporøsitet.
3. form og kerneoptimering
en. Valg af sandbindemiddel
Lavfugtige harpikser: Phenolisk urethan eller furan-bindemidler reducerer gasgenerering sammenlignet med grønt sand.
Uorganiske bindemidler (f.eks. Natriumsilikat\/CO₂): Fjern organiske gasemissioner, men kan kræve stærkere formbelægninger.
b. Mold udluftningsdesign
Korrekt udluftningsplacering: Strategiske ventilationsåbninger giver fangede gasser mulighed for at flygte inden metalstempling.
Permeabilitetskontrol: Optimal sandkornsstørrelse (AFS 50–70) afbalancerer styrke og gaspermeabilitet.
c. Støbt tørring og forvarmning
Bagekerner: Opvarmningsforme til 150-200 grader fjerner resterende fugt.
Moldbelægninger: ildfaste belægninger (f.eks. Zirconia) reducerer metalformreaktioner og gasopsamling.
4. Stivning og fodringsstrategier
en. Riser Design
Retningsstørrelse: Brug af koniske stigerør sikrer sekventiel størkning mod feederen.
Eksotermiske stigerørshylser: Forlæng fodringstid, minimering af svindelrum.
b. Afkølingsteknikker
Metalliske kulderystelser: Accelerere afkøling i tykke sektioner, hvilket reducerer svindelinøsiteten.
Kontrollerede kølehastigheder: Gradvis afkøling i tynde sektioner forhindrer varm rivning.
5. Procesovervågning og kvalitetskontrol
Hydrogenprøvning i realtid: reduceret trykprøve (RPT) eller Telegas-analysatorer overvåger smelte-renlighed.
Røntgeninspektion: Detekterer intern porøsitet til støbegods med høj specifikation.
Processsimulering (Magmasoft, Procast): Forudsiger krympning og optimerer gating\/stigerørdesign.
Konklusion
Reduktion af porøsitet i aluminiumssandstøbninger kræver en holistisk tilgang, herunder smeltebehandling, formoptimering og kontrolleret størkning. Ved at kombinere afgasning, korrekt udluftning og retningsbestemt størkning forbedrer støbningsintegriteten markant. Avancerede simuleringsværktøjer finjusterer processparametre yderligere, hvilket sikrer komponenter med høj kvalitet, lav-porøsitet til bil- og luftfartsanvendelser.
