การจำแนกประเภทและการวิเคราะห์สาเหตุของรูทรายในชิ้นส่วนอะลูมิเนียมอัลลอยด์ที่หล่อแบบแรงดัน

บทนำ:

ในชิ้นส่วนที่หล่อแบบแรงดัน เนื่องจากความเฉพาะเจาะจงของการหล่อแบบแรงดัน อะลูมิเนียมอัลลอยด์จะถูกขึ้นรูปในสภาพอุณหภูมิสูง ความเร็วสูง และแรงดันสูง ดังนั้นการเกิดรูพรุนภายในชิ้นงานจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เราเรียกรูพรุนเหล่านี้โดยทั่วไปว่า "รูทราย"

การจำแนกประเภทและรูปแบบของรูทราย

1. รูอากาศ (Porosities)
   ในกระบวนการผลิตการหล่อแบบแรงดัน รูอากาศสามารถเกิดขึ้นจากความซับซ้อนของแม่พิมพ์และการควบคุมกระบวนการผลิต ซึ่งรูอากาศเหล่านี้อาจปรากฏอยู่ในตำแหน่งใด ๆ บนชิ้นหล่อ โดยสามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิดย่อยได้แก่ รูอากาศจากการผสม, รูอากาศจากการแยกตัว และรูอากาศจากการแทรกซึม แต่ละประเภทมีลักษณะการปรากฏแตกต่างกัน ซึ่งจะอธิบายในภายหลัง

2. รูตะกอน (Slag Porosity)
   ในกระบวนการผลิตการหล่อแบบแรงดัน รูตะกอนเกิดจากการที่อะลูมิเนียมไม่บริสุทธิ์หรือมีสิ่งแปลกปลอมเข้ามาในระหว่างการหล่อ เมื่อผ่าชิ้นงานออก จะเห็นได้ชัดเจนว่ามีสิ่งแปลกปลอมที่แตกต่างจากตัวอะลูมิเนียมอัลลอยด์

3. รูหดตัว (Shrinkage Porosity)
   เกิดจากการหดตัวของชิ้นหล่อ มักพบในบริเวณที่ไกลจากประตูฉีดหรือส่วนที่หนาของผลิตภัณฑ์ รูมีลักษณะไม่สม่ำเสมอ ผนังรูจะมีความเงาเหมือนโลหะ และไม่มีการปนเปื้อน

การวิเคราะห์สาเหตุ

1. รูอากาศ (Porosities)

   (1) รูอากาศจากการผสม

   (2) รูอากาศจากการแยกตัว

   (3) รูอากาศจากการแทรกซึม

• สาเหตุ : ในกระบวนการผลิตการหล่อแบบแรงดัน การใช้น้ำมันหล่อลื่นที่มากเกินไปที่หัวฉีดหรือท่อป้อน และสารหล่อลื่นที่ไม่แห้งสนิท เมื่อสัมผัสกับอะลูมิเนียมเหลวที่มีอุณหภูมิสูง สารเหล่านี้จะกลายเป็นไอทันที ก๊าซที่เกิดขึ้นไม่สามารถระบายออกได้ทันเวลาและแทรกซึมเข้าไปในชิ้นหล่อ ทำให้เกิดรูอากาศ

• ลักษณะอาการ : รูอากาศปรากฏอยู่ที่พื้นผิวของชิ้นหล่อ บางครั้งจะเห็นฟองอากาศที่พองขึ้นบนพื้นผิว

• วิธีแก้ไข : a. ในกระบวนการผลิต ต้องทำให้สารหล่อลื่นที่พ่นลงบนแม่พิมพ์แห้งสนิท
  b. ควบคุมปริมาณน้ำมันหล่อลื่นที่ใช้ที่หัวฉีดและท่อป้อนอย่างเข้มงวด ใบพัดควรมีสีเหลืองอ่อน

• สาเหตุ : เมื่ออะลูมิเนียมอัลลอยด์เปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็ง H ที่ละลายอยู่ภายในอะลูมิเนียมอัลลอยด์จะแยกตัวออกมาเป็นก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งจะสะสมอยู่ภายในชิ้นหล่อและสร้างรูอากาศ

• ลักษณะอาการ : เมื่อผ่าตรวจสอบ ผนังภายในรูจะเรียบและมีความเงาเหมือนโลหะ สามารถพบได้ทุกตำแหน่งบนชิ้นหล่อ

• วิธีแก้ไข : a. ควบคุมกระบวนการหลอมอะลูมิเนียมอย่างเข้มงวด ห้ามใช้เศษวัสดุที่มีความชื้นหรือมีคราบน้ำมันในการหลอมใหม่
  b. อะลูมิเนียมเหลวไม่ควรเก็บไว้นานเกิน 6 ชั่วโมง และควรทำการบำบัดการหลอมและการกำจัดก๊าซเป็นระยะ
  c. สำหรับเตาหลอมกลาง หากหยุดการผลิตเกิน 3 วัน แนะนำให้ปิดเตา ไม่ควรปล่อยให้อะลูมิเนียมเหลวเก็บไว้นาน
  d. ในช่วงอากาศชื้น ควรเพิ่มความถี่ของการบำบัดและกำจัดก๊าซ

• สาเหตุ : เนื่องจากมีอากาศอยู่ภายในแม่พิมพ์และท่อป้อน (ท่อลำเลียง หรือถ้วยละลาย) เมื่อทำการฉีดด้วยความเร็วสูง อากาศไม่สามารถระบายออกได้ทันเวลา และถูกกระแสอลูมิเนียมอัลลอยด์ห่อหุ้มไว้ ทำให้เกิดรูอากาศภายในชิ้นหล่อ

• ลักษณะอาการ : ภายในรูอากาศมีความดัน หากนำชิ้นหล่อไปอบที่อุณหภูมิประมาณ 220 องศาเซลเซียส พื้นผิวของชิ้นงานจะเกิดฟองอากาศขึ้น เมื่ออบต่อไปบางครั้งอาจได้ยินเสียงฟองอากาศ เมื่อผ่าตรวจสอบ รูจะมีลักษณะเรียบ ผนังเรียบ ไม่มีความเงาเหมือนโลหะ และมีการปนเปื้อนจากอากาศ

• วิธีแก้ไข : a. พยายามกำจัดอากาศออกจากแม่พิมพ์และท่อป้อนก่อนการหล่อแบบแรงดัน ปัจจุบันสามารถใช้วิธีการหล่อแบบสูญญากาศหรือการเติมออกซิเจน
  b. ปรับเปลี่ยนการออกแบบแม่พิมพ์ เพื่อระบายอากาศออกจากแม่พิมพ์
  c. ปรับกระบวนการหล่อแบบแรงดันเพื่อกระจายอากาศที่รวมกันเป็นหลายส่วน ทำให้รูอากาศกระจายตัว