Blåshål
Blowholes är en term som används i metallurgi och betecknar a vid stelning av gjutna delar bildade hålighet . Hålrum förekommer vid gjutning av smält individuellt eller pålagd. Håligheterna kända som blåshål orsakas av krympning av materialvolymen på grund av kylningen och stelningen av smältan. Om en gjutning har tomrum kallas den tomrum .
I bredare mening kallas även oönskade håligheter i andra material än metall, som kan uppstå på många olika sätt, som blåshål. För mer information, se avsnittet om den utökade definitionen av blåshål .
etymologi
Ursprunget kommer sannolikt att vara i det germanska ordet lunk för "sink". Ett ursprung till lunken , som betyder "att bli ihåligt" på den ryniska dialekten, är också möjligt.
Orsaker till bildning av håligheter
Känsligheten för bildandet av kaviteter beror på materialet och kan påverkas av dess modifiering. En fullständig undvikande av håligheter är inte möjlig för de flesta gjutna delar. Istället delokaliseras kaviteten. För detta ändamål tillhandahålls en eller flera stigare i formen förutom granaten , vilka är placerade på ett sådant sätt att volymkrympningen motverkas med tillgången på flytande smälta.
Verkliga blåshål uppstår endast från minskad volym ( krympning ) när en smält metall stelnar och svalnar. Den enda avgörande faktorn är huruvida hålrum som uppstår i gjutningen under fasövergången från vätska till fast ämne kan fyllas genom tillförseln av (fortfarande) flytande smälta, sminken. Om så är fallet finns det inga håligheter i den gjutna delen utan i stigaren, som sedan tas bort. Annars, fasas den Lunkerung, parallellt med volymkrympning av smältan, en vätske kontraktion att gjutningen temperaturen T understiger de utvecklade G startar och fortsätter så länge som smältan fortfarande ligger över stelningstemperaturen T S ligger. När solidus eller stelningspunkten T S har uppnåtts, sker en plötslig solidifiering kontraktion. Oavsett detta fortsätter krympningen av kylgjutningen tills den har justerats till rumstemperatur.
Den verkliga krympningen kan visa sig annorlunda när det gäller omfattning och utseende.
Man gör en åtskillnad mellan öppna och slutna håligheter.
Öppna blåshål
Till de öppna håligheterna, även kallade Außenlunker och alltid räknar med Groblunkern som ändå inte antyder i något fall gjutningsfel, inkluderar "Sauglunker" vid granen och gjutstycke villkorligt placerade matare . I vilket fall som helst bevisar de att en smink har ägt rum för att kompensera för volymunderskott under stelningen. Noggrann avskiljning från gjutningen visar om hålrummet är begränsat till gran - dubbelsidig gran är också möjligt - eller sträcker sig in i gjutningen och visar sig därför vara otillräckligt dimensionerad. Detsamma gäller matarna.
Ett annat öppet, för synligt, blåshål är "tryckblåsningshålet", även tekniskt känt som "efterskrift". Det dyker upp som ett handfat på en gjuten yta. Det orsakas av det faktum att ett skal började bildas i formen, men sedan sugs flytande metall in i andra områden och det befintliga skalet sjönk i håligheten under på grund av sin egen vikt.
Tvärsnittsövergångar på gjutningen är också mottagliga för öppna håligheter, eftersom de starkare delarna som redan har stelnat inte matas av de närliggande svagare och redan stelnade delarna.
Stängt hålrum
De är ofördelaktiga för den operativa avvisningshastigheten eftersom de endast känns igen under ett läckagetest eller den dyra bearbetningen av gjutningen. Beroende på smältans sammansättning förekommer de i tjockväggiga delar av en gjutning som inte har fyllts på tillräckligt, antingen som "grova tomrum" (makrohålrum) - "trådhålrummen" måste också tilldelas här - eller volymen underskott som bildas leder till en intergranulär fin eller ”mikrohålighet”, som endast kan särskiljas makroskopiskt från gasporositet. Legeringar med ett stort stelningsintervall tenderar att ha denna typ av hålighet. Eutektiska legeringar - såsom AlSi 12 ( aluminium med 12% kisel ) - bildar grova håligheter om de lämnas obehandlade utan att strukturen påverkas av natrium eller strontium .
Undvikande av blåshål
Blåshålet som gjutfel orsakar antingen skrot och total förlust av processkostnader som hittills har upparbetats för gjutningen (minus det rena materialvärdet), eller så kräver det dyra omarbetningar, särskilt när det gäller stora delar där defekten kan repareras utan att förlust av gjutkvaliteten är möjlig. Åtgärderna för att undvika håligheter beror på deras typ. En tidigare gjutningssimulering är mycket hjälpsam, vilket visar problemområdena för gjutningen och därmed ger vägen till ett lämpligt botemedel.
Numera finns det ett stort antal gjutningssimulatorer som visar hur en viss gjutning kommer att stelna och var och i vilken utsträckning volymunderskott, som inte bara inkluderar smältans krympning utan också den linjära krympningen , måste tas med i beräkningen när de stelnar i forma. Detta gäller särskilt med tanke på mestadels mycket olika väggtjocklekar och de resulterande olika stelningstiderna.
Form tekniska åtgärder
Hälltrattar kräver en generöst dimensionerad diameter. Enligt en tumregel, för att snabbt och kraftfullt fylla formen, bör tvärsnittet av hälltratten vara större än summan av alla "grindar" som leder smältan till gjutningen och förgrenar sig från "inloppet". En "svält" av gjutningen förhindras alltså i ett första steg.
En annan regel är att den hetaste metallen som matas in i formen finns i granen till slutet och den kallaste i zonen längst bort från den. I det perfekta fallet och förutsatt att en bit med samma väggtjocklek antas, motsvarar detta en tomrumsundvikande, riktad stelning.
Tjockväggiga områden i området från gran, utan att kompensera för volymkrympningen, leder nödvändigtvis till tomrum. Detta kan endast motverkas genom att göra het flytande metall tillgänglig för det område som har blivit kritiskt. I praktiken placeras ”stigar” med tjockt tvärsnitt på formen, där metallen förblir flytande längre än i formen och kan “sugas” in i det bristfälliga området. Delar som är oåtkomliga för fastsatta stigare, men som riskerar håligheter när de stelnar på grund av materialansamling, kan locka flytande metall från gjutna blindstigar (tappat huvud) för att kompensera för ett volymunderskott.
En av de tekniska gjutningsåtgärderna i syfte att försörja alla delar av en gjutning med varm metall snabbt och fortfarande utan virvlande är att öka fyllningen av formen från botten till toppen. Dubbelhälltrattar, ringen löper runt gjutningen, med flera grindar, i sidled tangentiella i motsatta riktningar eller utformade som en hornport är en förutsättning för detta.
I praktiken försöker detta också att fördela den heta metallen när formen fylls för att undvika uppvärmning av inloppszonen i fallet med större bitar, vilket skulle gynna hålrum. Höggjutna delar skärs därför på flera nivåer.
Gjutningsåtgärder
Volymunderskottet som leder till hålbildning är ett fysiskt tillstånd för fasförändringen från vätska till fast ämne. Snabb stelning, även känd som släckning, förhindrar grova håligheter och ersätter dem med mikrohåligheter inbäddade i strukturen. Långsam stelning, som är fallet med sandgjutning, kräver tekniska gjutningsåtgärder som förflyttar håligheten från gjutningen till öppna matare eller blindmatare samt hällsystem. Så att flytande metall kan fyllas på från dessa punkter under stelningsperioden och tillhörande krympning, isoleras de eller extra värme tillhandahålls. Den enkla isoleringen använder lite eller inget värmeavledande material, som antingen placeras runt mataren och granen som en hylsa eller formas som en "insats". Ett annat steg är deras produktion från aluminotermiskt reagerande massor, som inte bara minskar värmeförlusterna utan till och med tillför värme. Dessutom kan mataren och hälltratten täckas med ett exotermt reagerande "blåshålspulver" eller ett lock tillverkat av det kan tillhandahållas.
För att undvika att hålrum uppstår erbjuder en relevant hjälpindustrin ett brett utbud av alternativ. Gjutningen avgör var isolering är lämplig, dvs isolerande stenar eller ringar som används i gjutstål, eller installation av gjutjärnschockplattor, kyljärn och andra kylelement, delvis på en mycket ledande kopparbasis (kylkärnor, kylspikar, kylning fenor), vare sig det gäller sandgjutformar eller metallformar Permanenta formar (tyngdkraftsgjutning, pressgjutning).
Ogiltig kontroll
När det gäller olika orsaker kan tomrum aldrig uteslutas helt, inte ens i gjutgods som tillverkats med hjälp av hjälpmedel för att förhindra tomrum. Inspektion baserad på deras design och legeringen som används för delar som är känsliga för hålrum är därför viktigt. För detta ändamål användes huvudsakligen metoder som har överlämnats under århundradena fram till 1900-talet.
Minimikravet är en visuell inspektion av yttre håligheter som inte alltid är omedelbart igenkännliga vid tvärsnittsövergångar. Dessutom slås de gjutna delarna av med en hammare. Den praktiserade kan höra från ljudet om det finns tomrum eller sprickor. En annan metod som fortfarande existerar idag som ett densitetstest - om än huvudsakligen för att kontrollera vätgasinnehållet och den resulterande porositeten - är densitetsbestämning med Archimedean-principen.
När det gäller seriegjutning var det vanligt att en del som togs från bältet slumpmässigt eller efter ett visst antal gjutna bitar utsattes för ett destruktivt test och att kontrollera de kritiska punkterna med skärningar eller raster.
Sedan dess har dock - först för säkerhetsrelevanta delar i allmänhet - icke-destruktivt materialtestning med sina olika metoder etablerat sig. Ultraljudstestet med ett (bärbart) pulsoch-ekolod och databehandling anslutet till det är praktiskt att använda . Med röntgenundersökningen i en fluoroskopikammare överfördes en metod förknippad med medicin för första gången till tekniska produkter. Den vidare utvecklingen leder till datortomografi (CT) med möjlighet till tredimensionell representation av defekter i gjutstrukturen.
Utökad definition av blåshål
Även om de huvudsakligen tilldelas metallurgi , använder andra produktionsområden också ordet blåshål. Det finns i konstruktion och inom högspänningsteknik, men i båda fallen är det fråga om falska blåshål, eftersom de inte är baserade på en temperaturberoende volymkrympning av ett smältflöde, utan snarare på ett undvikbart tillverkningsfel som leder till ett lokalt materiellt underskott. I betongkonstruktion förstås ett blåshål vara ett hålrum som skapas av otillräcklig kompression ( kompressionsporer ). Vid murverk uppstår ett blåshål som ett resultat av otillräcklig murbruk, vilket särskilt gynnas av de ojämna stenarna som används i stenbrott. I elektroteknik kallas ett hålrum i en isolator ett blåshål. Uttrycket blåshål används också i svetstekniken som en typ av oönskad oegentlighet .
En volymkrympning som en förutsättning för bildandet av hålrum kan också hittas utanför metallurgi i långsamt stelnande mineralsmälter, såsom glas (gjutning av stora teleskopspeglar), keramik , i naturen med lava och i halvkristallina termoplastiska material.
Falska blåshål
Ett hålrum i en gjutning kallas vanligtvis ett blåshål, men uttrycket gäller endast håligheter som orsakas av stelningskrympning . Hålrum som orsakas av luftinneslutningar eller gasbildande faktorer såsom luft eller vattenånga från mögelfuktigheten eller från kärnor kallas bubblor. Gasbubblor som bara knappt kan ses med blotta ögat kallas porer .
Typiska "icke-blåshål", oavsett namn, är de så kallade "blåshålshålen". De uppträder lokalt när befintlig mögelfukt förvandlas till vattenånga när smältan strömmar in i formen och dess tryck ( ångtryck ) inte har någon annan utgång än att tränga igenom gjutningens ännu inte härdade skal och omslutas som en bubbla.
En annan gjutfel som uppträder särskilt med aluminium , men också med koppar, liknar ett mikro- eller fint hål. Ett exakt uttalande är endast möjligt under förstoring, för även mycket fina bubblor är släta väggar på insidan, medan väggen i ett blåshål har kristallin grovhet . Släta bubblor indikerar väteporositet, vilket beror på att smältan innehöll löst väte. Den kan fästa vid laddningen, som ett tunt skikt av aluminiumoxid-mono- eller trihydrat, eller det kan bara uppstå när smältan kommer i kontakt med fukt, särskilt atmosfärisk fukt . Minskningen av fukt - oavsett ursprung - leder alltid till bildandet av oxid ( aluminiumoxid , kopparoxid ) och atomväte i smältan .
Vid stelning av en smälta är deras förmåga att hålla väte i lösning, mycket starkt tillbaka - med aluminium av 1 cc / 100 g aluminium till endast 0,05 cc / 100 g. En del av väte som har blivit överflöd flyr från smältan. Lämplig smältbehandling minskar den ytterligare. Återstående väte uppträder som porositet i den kylda gjutningen på grund av dess utfällningstryck . Om dessa porer eller bubblor är mycket små och den nödvändiga inspektionen inte utförs är felaktig tilldelning som hålighet inte ovanlig.
Vattenångporositeten som förekommer i zinkfria kopparlegeringar är relaterad till väteporositet. Orsaken till detta ligger i vätens förmåga att minska kopparoxid som finns i smältan. Den resulterande vattenångan är mycket flyktig (kp 100 ° C), men om den bildas i en gjuten form och förhindras att fly därifrån, leder det ibland till grovare porer eller bubblor i gjutningen (se blåshål).
litteratur
- Gjuterileksikon. 19: e upplagan. Schiele & Schön, Berlin, ISBN 3-7949-0606-3 .
- Föreningen för tyska gjuterikexperter : Guß Fehler-Atlas. 2 volymer, Giesserei-Verlag, Düsseldorf 1955/1956.
- Roland Irmann : Aluminiumgjutning i sand och mögel. Förlag till Aluminium-Zentrale eV, Düsseldorf 1952.
- VDG et al. (Hrsg.): Gjuteriet i en gemensam representation. redigerad av Hans Schmidt. 3: e reviderade och utökade upplagan. Gjuteriforlag, Düsseldorf 1953.
- W. Bergmann: Materialteknik. Volym 2: Materialproduktion - Materialbearbetning - Materialapplikation. Carl Hanser Verlag, 2001, ISBN 3-446-21639-1 .
webb-länkar
Individuella bevis
- ↑ "The Great Brockhaus", 20: e upplagan. 1996; Gerhard Truig, "German Dictionary", även Duden, Volym 1, "The German Spelling". Utgåvor 1947 och 1991; mindre tydligt i “Duden. Stavning av det tyska språket och främmande ord ”, 9: e upplagan. 1924, under "Hüttenw.": "Vakuumutrymme i den stelnade metallmassan i formen". Mer också i "Sprach-Brockhaus", Verlag E. Brockhaus, Wiesbaden, 6: e upplagan. 1951.
- ↑ "långsträckt hålrum längs den termiska centrala axeln" (enligt Giesserei Lexikon).
- ↑ se som ett exempel: P. Kainzinger, M. Wohlfahrt, W. Eichlseder: Makrolunker i gjutjärn med sfäroidal grafit - förutsägelse genom simulering och dess inflytande på utmattningsstyrkan. I: VoeG Giesserei Rundschau. Jhg. 58, nummer 5/6 2011, s. 106.
- ↑ till riskerna: CA Rowe: Blindmatare, varför de ibland misslyckas. I: Taschenbuch der Gießerei-Praxis 1993. Verlag Schiele & Schön, Berlin.
- ↑ Hjälpmedel är ett förstoringsglas och en skrivare.
- ↑ Från Austrian Foundry Institute of the Association for Practical Foundry Research in Leoben, Aktivitetsrapport 2008: Möjligheter och gränser för beräknad tomografi. I: VÖG Gjuteri - Rundschau. Utgåva 7/8 2009, s. 142.
- ↑ Saechtling, Paper Paperback , 30: e upplagan, Carl Hanser Verlag, 2007, ISBN 3-446-40352-3 .
- ↑ Definition enligt gjuterlexikonet. Litteraturen känner också till termen vinkelbubbla, som ett blåshål på överfuktade sandkanter.
- ↑ för zinkinnehållande kopparlegeringar tillåter zinkens ångtryck (kp 907 ° C) inget väteinnehåll.