Valuon noussut tärkeäksi menetelmäksi raakavalujen valmistuksessa mekaanisessa valmistuksessa ja sillä on merkittävä asema teollisessa tuotannossa. Yhteiskunnan kehittyessä kilpailu valuteollisuudessa on kiristynyt. Jalansijan saaminen markkinoille tällaisessa kovassa kilpailussa on asettanut korkeat vaatimukset valuteollisuudelle itselleen, mukaan lukien laitteiden päivittäminen, teknologinen kehitys ja uusien prosessien parantaminen. Valutuotannossa rypistyminen on kiinteiden -valurautaosien tyypillinen pintavika, ja se on yksi tärkeimmistä valun laatuun vaikuttavista ja valuraudan tuotantoa haittaavista tekijöistä.
Rypistymisvirheet ja niiden muodostumismekanismi
Yleensä ryppyjä löytyy yleensä valukappaleen yläosasta, kuolleista kulmista tai ohutseinämäisten valukappaleiden pystypinnoista, joiden seinämän paksuus on alle 15 mm. Ulkonäön perusteella ryppyvirheitä on neljää päätyyppiä: haaroittunut, kylmä-leikkaus, pisara-kaltainen ja kuona-sisältää. Näistä haarautunut rypistyminen on matalampaa, kun taas kylmä-leikkaus, pisara{8}}ja kuona-sisältää ryppyjä ovat syvempiä. Tällaisten vikojen pinnat peitetään usein kevyillä, kiiltävillä hiilihiutaleilla ja vikojen syvennykset täytetään nokihiilellä. Tällaisten vikojen ja kiinteiden polystyreenijäämien esiintyminen vaikuttaa vakavasti valurautaosien pinnan laatuun. Kiinteässä muottivalussa, jos vaahtomuovi ei höyrysty täysin, sen hajoamistuotteet voivat paksuntaa vaahtorakenteen alunperin ohuita hunajakennomaisia{13}}kalvoja, mikä rikkoo vaahtorakenteen ja muodostaa paksun, kovan kuoren. Sulan raudan jähmettymisen aikana nestemäisen jäännöspolystyreenin pintajännitys eroaa sulan raudan pintajännityksestä, mikä aiheuttaa supistumista. Kun metallineste jäähtyy ja jähmettyy, se muodostaa epäjatkuvia aaltoilevia ryppyjä. Kylmä-erottuneet ja pisara{18}}ryppyiset ihovauriot ilmenevät ensisijaisesti kahden tai useamman alijäähtyneen sulan rautavirran yhtymäkohdissa tai yläpinnalla, johon jää höyryämättömiä nestemäisiä tai kiinteitä polystyreenijäämiä. Valukappaleen jäähtymisen ja jähmettymisen jälkeen nämä hiilijäämät jäävät loukkuun valukappaleen pinnalle muodostaen epäsäännöllisiä sulkeumia ryppyisten ihovaurioiden muodossa.
Ryppyisiin ihovaurioihin vaikuttavat tekijät
Kuviomateriaalin vaikutus: Kun sula metalli virtaa kuumennettujen kuvioiden yli, vaahtomuovin kaasutus ja hajoaminen ovat epätäydellisiä, jolloin osa materiaalista jää nestemäiseen tilaan. Myös riittävän korkeissa lämpötiloissa kuviomateriaalin täydelliseen kaasutukseen tarvittava aika ylittää aina metallin täyttöajan. Nämä jäljelle jääneet nestemäiset kuviomateriaalit voivat kerääntyä sulan metallin pinnalle tai tarttua muotin seinämiin ja muodostaa mahdollisesti erilaisia valuvirheitä epäsuotuisissa prosessiolosuhteissa. Sellaisenaan muovausmateriaali on ensisijainen tekijä, joka aiheuttaa valuraudan rypistymisvirheitä tai vaikuttaa niihin. Mitä vähemmän korkean lämpötilan hajoamistuotteita nestemäisessä (tai kiinteässä) vaahtomuovissa on, sitä pienempi on vikojen esiintymisen todennäköisyys.
Seoksen vaikutus: Tuotantokokemus osoittaa, että valuteräksellä ja valualumiinilla on parempi pinnanlaatu eikä rypistymisvirheitä; tempervaluraudassa on vähemmän vikoja kuin harmaalla valuraudalla; korkealaatuisessa -valuraudassa on vähemmän vikoja kuin matala-laatuisessa valuraudassa, mikä saattaa liittyä seoksen hiilipitoisuuteen. Käytäntö osoittaa myös, että mitä korkeampi hiilipitoisuus seoksessa on, sitä vakavammat viat ovat; päinvastoin, mitä pienempi hiilipitoisuus, sitä vähemmän vikoja.
Kaatolämpötilan ja -nopeuden vaikutus: Käytäntö osoittaa, että valuraudan rypistymisvirheet vähenevät metallinesteen valulämpötilan noustessa, kun taas hiekan tartuntavirheet muuttuvat vakavammiksi; päinvastoin, mitä alhaisempi kaatolämpötila on, sitä vakavammat rypistymisvirheet ovat. Valuteräs, valurauta, valualumiini ja muut eri lämpötiloissa kaadetut seokset johtavat valuihin, joiden pintalaatu on merkittävästi erilainen. Vaahtomuovi käy läpi sarjan reaktioita, kun se altistuu korkean lämpötilan -sulalle metallille muotissa, joista merkittävin on endoterminen höyrystymisreaktio. Tämä alentaa väistämättä sulan metallin lämpötilaa ja juoksevuutta, mikä vaikuttaa sen kykyyn täyttää muotti. Eri metalliseoksia kaadettaessa havaittiin, että vaahtomuovissa tapahtuu erilaisia muutoksia sulan metallin ja muotin välillä. Jos kaatolämpötila on lähellä vaahtomuovin höyrystymispistettä, syntyy kaatamisen aikana vain valkoista savua ilman mustien hajoamistuotteiden muodostumista; lämpötilan noustessa valuraudan kaatolämpötilaan, hiekkalaatikon saumoista tihkuu öljyisiä aineita ja muodostuu suuri määrä mustaa savua; ja kun lämpötila jatkaa kohoamista teräksen valumislämpötilaan, muovi voi käydä läpi toisen muunnoksen, joka auttaa parantamaan vikoja.
Kaatonopeuden lisääminen voi myös antaa vaahtomuovin imeä enemmän lämpöä sulasta metallista lyhyen metallitäytön aikana, mikä kompensoi kiinteiden -muovattujen valukappaleiden nopeaa jäähtymisnopeutta ja kiihdyttää samalla vaahtomuovimuotin höyrystymisnopeutta.
Kaatojärjestelmän ja kaatoasennon vaikutus: Väärin suunniteltu kaatojärjestelmä tai väärä kaatoasento voi aiheuttaa kutistumisonteloita ja huokoisuutta. Kaatojärjestelmän kaatokanavien mittaparametrien väärä valinta voi myös johtaa tällaisiin virheisiin. Kun sisäinen valukanava sijaitsee valuseinän paksuimmassa kohdassa, valitaan sisäisen valukanavan mitat paksummaksi. Valukappaleen kaatamisen jälkeen nestevirtaus sisäisessä kaatokanavassa pysyy nestemäisessä tilassa pidemmän aikaa. Käytettäessä tavanomaisia valurautaprosesseja (kuten sade{4}}tyylistä kaatojärjestelmää) kiinteiden valurautaosien kaatamiseen, viat, kuten sulkeumat, hilseily, kaasureiät ja rypistyminen, ovat vakavia, ja laatu on jatkuvasti epätyydyttävä.
Muovaushiekan läpäisevyyden vaikutus: Vaahtomuovin höyrystyminen tapahtuu ensisijaisesti alueilla, jotka ovat suoraan sulan metallin vieressä. Kun vaahtomuovin ja sulan metallin väliin muodostuu kerros korkean lämpötilan{1}}hajoamiskaasua, vaahtomuovin höyrystymisnopeus riippuu ensisijaisesti nopeudesta, jolla tämä korkean lämpötilan hajoamiskaasu läpäisee muovaushiekan ja haihtuu. Muovaushiekan läpäisevyyden parantaminen auttaa lisäämään kaasufaasin etäisyyttä, jolloin kaasu pääsee hajaantumaan muovaushiekan läpi suuremmalle alueelle. Kokeet osoittavat myös, että valuhiekan läpäisevyyden parantaminen on tärkeä tekijä valujen laadun varmistamisessa.
Valumuodon vaikutus: Erimuotoisilla ja -kokoisilla valuilla on vaihtelevia vaikutuksia pinnan laatuun. Vaikka tämä vaikutus noudattaa tiettyjä kuvioita, se ei tarkoita, että monimutkaisemmat muodot heikentäisivät pinnan laatua tai että yksinkertaisemmat muodot takaavat paremman laadun. Pikemminkin mitä suurempi pinta-alan suhde tilavuuteen tai mitä suurempi yläpinta-ala, sitä todennäköisemmin yläpintaan kehittyy laajalle levinneitä koveria vikoja. Valurautakomponenttien rypistymisvirheet ovat erityisen yleisiä. Jopa verrattuna saman tilavuuden sylinterimäisiin valuihin, muodoltaan yksinkertaiset litteät levykomponentit ovat usein huonompi pinnan laatu (etenkin yläpinnalla) suuremman pinta-alan tai suuremman pinta-alan -/-tilavuussuhteen vuoksi. Samanlaisissa valmistusolosuhteissa litteiden levykomponenttien pinnanlaatu on yleensä huonompi kuin lieriömäisten valukappaleiden.
