Σχηματισμός Μη Μεταλλικών Εγκλείστων σε Χυτεύματα

Οι πηγές εγκλεισμών και αερίων στο τήγμα μετάλλου περιλαμβάνουν κυρίως διάφορες πτυχές: υπολείμματα και αέρια από θερμική διάσπαση και εξάτμιση προτύπων, σκουριά και αέρια που παράγονται κατά την τήξη του μετάλλου, οξειδωμένη σκουριά που σχηματίζεται από την οξείδωση του τήγματος μετάλλου, διάλυση συγκεκριμένων αερίων από τήγμα μετάλλου υψηλής θερμοκρασίας και εξωτερικές ακαθαρσίες που εισέρχονται στην σφραγισμένη κοιλότητα του καλουπιού.

Μεταξύ αυτών των σκουριών και αερίων, η σκουριά που παράγεται κατά την τήξη του μετάλλου κατέχει το μεγαλύτερο ποσοστό, ακολουθούμενη από τη σκουριά που παράγεται από αντιδράσεις μεταξύ διαλυμένων αερίων σε τήγμα μετάλλου υψηλής θερμοκρασίας και του ίδιου του μετάλλου, καθώς και οξειδίων που σχηματίζονται από την οξείδωση του τήγματος μετάλλου. Στην πραγματικότητα, τα υπολείμματα από την εξάτμιση και τη θερμική διάσπαση των προτύπων καταλαμβάνουν ένα σχετικά μικρό ποσοστό. Ωστόσο, η κακή στεγανότητα των κοιλοτήτων των προτύπων επιτρέπει την εισβολή εξωτερικών ακαθαρσιών, οι οποίες μπορεί να προκαλέσουν σοβαρά ελαττώματα μαζικών εγκλεισμών.

Αυτές οι σκουριές, τα αέρια και οι εξωτερικά αναμεμειγμένες στερεές ακαθαρσίες χαρακτηρίζονται από χαμηλή πυκνότητα. Επιπλέουν αργά προς τα πάνω κατά τη διάρκεια της πλήρωσης και της ψύξης του τήγματος μετάλλου πριν από τη στερεοποίηση, και μετατοπίζονται προς περιοχές με χαμηλότερη πλευρική πίεση υπό αρνητική πίεση. Εάν τέτοιες σκουριές και αέρια διαφύγουν από τα χυτά ενώ το μέταλλο παραμένει υγρό, ούτε εγκλεισμοί ούτε ελαττώματα φυσαλίδων θα συμβούν.

Στις επιχειρήσεις χύτευσης χαμένου αφρού, οι θάλαμοι αρνητικής πίεσης των συστημάτων αρνητικής πίεσης άμμου είναι κυρίως διατεταγμένοι στο κάτω μέρος και στα περιμετρικά τοιχώματα των κουτιών άμμου. Η κατεύθυνση της εξαγωγής αρνητικής πίεσης είναι κάθετη στην φυσική κατεύθυνση ανάντη πλεύσης των σκουριών και των αερίων, γεγονός που εμποδίζει την ανάντη πλεύση και την εκκένωση ακαθαρσιών και αερίων.

Οι θερμοδυναμικοί και κινητικοί παράγοντες που διέπουν τον σχηματισμό και την απομάκρυνση των εγκλεισμών στο τήγμα μετάλλου διευκολύνουν την εμφάνιση ελαττωμάτων εγκλεισμών στα χυτά χαμένου αφρού, ενώ εμποδίζουν την εξάλειψή τους. Λόγω των ποικίλων πρώτων και βοηθητικών υλικών που χρησιμοποιούνται από εγχώρια χυτήρια, και υπό την πίεση της συνεχούς μείωσης του κόστους, ο αγορασμένος χάλυβας απόβλητος και ο χυτοσίδηρος περιέχουν σύνθετες συνθέσεις και άφθονες ακαθαρσίες.

Τα περισσότερα χυτήρια τήκουν χάλυβα απόβλητο σε φούρνους επαγωγής μέσης συχνότητας για παραγωγή χυτών, με αποτέλεσμα υψηλή περιεκτικότητα σε στοιχεία ακαθαρσιών στο τήγμα μετάλλου. Εν τω μεταξύ, τα υλικά προτύπων που χρησιμοποιούνται από εγχώριες επιχειρήσεις χύτευσης χαμένου αφρού είναι κυρίως αφρός πολυστυρενίου για κατασκευές και συσκευασίες. Οι σύνθετες φυσικές και χημικές αντιδράσεις μεταξύ της πλήρωσης του τήγματος μετάλλου και των υλικών προτύπων παράγουν άφθονες πυρολυτικές προϊόντα, αυξάνοντας περαιτέρω τους εγκλεισμούς στο τήγμα μετάλλου.