Precisie gieten: Essentiële inzichten in smelten, ontgassen, en vormluchtdoorlatendheid

Luchtdoorlatendheid is een belangrijke prestatie-index van precisie gietvormen. De luchtdoorlatendheid van de vorm heeft grote invloed op precisie gietstukken. Zo wordt bijvoorbeeld vaak gevonden dat onvoldoende gieten van gietstukken (inclusief onvolledige vorm en afgeronde hoeken), kan worden veroorzaakt door slechte luchtdoorlatendheid van de vorm. Daarnaast is de luchtdoorlatendheid van de vorm ook een belangrijke factor die de ontwas-kwaliteit beïnvloedt.

De bron van gas

Gassen die in metalen opgelost kunnen worden, zijn voornamelijk waterstof en zuurstof. Tijdens het smeltproces zijn de belangrijkste bronnen van gas:

• Ovengas: tijdens niet-vacuüm smelten, is ovengas de hoofdbron van gas in metaal. Naast zuurstof en stikstof, bevat ovengas ook waterdamp, waterstof, koolmonoxide, kooldioxide, zwaveldioxide, en koolwaterstoffen. De samenstelling van ovengas varieert met het gebruikte brandstof en verbrandingsomstandigheden; bijvoorbeeld, de reverberatoire oven of crisolsoven aangedreven door zware olie of gas bevatten vaak 5-10% waterdamp en meer waterstof, koolmonoxide, etc.
• Ovenlading: de meeste elektrolytische metaaloppervlakken bevatten residuele elektrolyten, en de meeste terugkerende materialen uit de bewerkingswerkplaats bevatten olie, water, emulsie, etc. De meeste buitenlandse afvalstoffen komen met watercorrosie, roest, etc. Vooral in openluchtopstapeling en natte seizoenen, wordt vocht geadsorbeerd op het oppervlak van de lading. Dit zorgt ervoor dat het metaal meer waterstof absorbeert tijdens het smeltproces.
• Vuurbestendig materiaal: het vocht in het vuurbestendige materiaal kan ook metaalinhalatie bevorderen, vooral wanneer de nieuwe oven in productie gaat.
• Flux: Veel fluxes bevatten vocht, sommige van hen (zoals houtskool, rijstafscheiding, etc.) bevatten geadsorbeerd vocht, en sommige fluxes (zoals borax) bevatten kristalwater. Om de bron van gas in het smeltproces te verminderen, moet de flux gedroogd of gedeshydrateerd worden.
• Bedrijfsgereedschappen: onvolledig voorverhitten van bedrijfsgereedschappen zal ook de gasinhoud van het metaal verhogen.

Oplosproces en oplosbaarheid van gas

Oplosbaarheid van gas in metaal: wanneer het metaal vast is, is de oplosbaarheid van gas erg klein. Met de stijging van de temperatuur, neemt de oplosbaarheid langzaam toe, en de oplosbaarheid neemt scherp toe wanneer het het smeltpunttemperatuur bereikt. Ga door met het verhogen van de temperatuur van het vloeibare metaal, de gasoplosbaarheid blijft toenemen tot het de limiet bereikt. Daarna begint het te dalen, en wanneer de temperatuur het kookpunt van het metaal bereikt, is de gasoplosbaarheid bijna gelijk aan nul.

Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

Verschillende legeringselementen hebben verschillende effecten op de oplosbaarheid van gas in de legering. Sommige elementen zoals nikkel hebben een grotere bindingscapaciteit met het gas, wat de oplosbaarheid van het gas in de legering verhoogt. Andere elementen zoals aluminium en tin kunnen de oplosbaarheid van het gas in de legering verminderen. Voor koperlegering, zijn de effecten van legeringselementen op waterstofoplosbaarheid als volgt: Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

Ontgassingsmethoden

Gas-ontgassingsmethode: gebruik inert gas (zoals N2) of actief gas (zoals Cl2). Hoe kleiner de bellen, des te groter het aantal, en des te gunstiger voor ontgassing. Echter, door de hoge opsnelheid van bellen, is de tijd voor doorheen het vloeistof kort, en de bellen kunnen niet gelijkmatig verdeeld worden in het hele vloeistof, dus is het niet makkelijk om volledig te ontgassen met deze methode. Met de afname van waterstofinhoud in het vloeistof, daalt de ontgassingscapaciteit aanzienlijk.

Flux-ontgassingsmethode: flux-ontgassing is het gebruik van thermische decompositie van gesmolten zout of vervangingsreactie met het metaal om vluchtige bellen te genereren die onoplosbaar zijn in het vloeistof om waterstof te verwijderen. Bijvoorbeeld, kryoliet flux wordt veel gebruikt voor het ontgassen van aluminiumbron; fluoriet, borax, calciumcarbonaat, en andere fluxes worden veel gebruikt voor het ontgassen van kobber-nikkel en nikkellegeringen. Om de ontgassing te verbeteren, kan droge stikstof gebruikt worden om het poederflux in het vloeibad te blazen, het flux kan de slak verwijderen tijdens het ontgassen.

Andere ontgassingsmethoden: condensatie-ontgassing, trillings-ontgassing, DC-elektrolytische ontgassing.