Porozite, yüksek basınçlı dökümde en sık karşılaşılan kusurdur ve tek bir sebebi yoktur. Bu yüzden "porozite çıktı" cümlesi tek başına bir teşhis değildir; önce hangi porozite olduğunu ayırmak gerekir. Kabaca ikiye ayrılır: gaz porozitesi (kalıp boşluğunda sıkışan hava, nem ve kalıp ayırıcı buharı) ve çekinti porozitesi (katılaşırken büzülen metalin besleneceği yolun kapanması).
İkisi farklı sebeplerden doğar, farklı görünür ve farklı önlemler ister. Aynı parçada ikisi birden de bulunabilir.
İki porozite türünü ayırt etmek
Gaz porozitesi
Dolum milisaniyeler sürer ve boşluktaki hava bu sürede dışarı atılamazsa sıkışır. Sıkışan gaz, katılaşan metalin içinde yuvarlak, düzgün cidarlı boşluklar bırakır. Kaynağı yalnız hava değildir: kalıp ayırıcının buharı, ergimiş metalde çözünmüş hidrojen ve haznedeki nem de aynı sonuca çıkar.
Ayırt edici işaret, boşluğun geometrisidir; gaz boşlukları küresele yakındır ve genellikle son dolan bölgelerde, taşma ceplerinin uzağında toplanır.
Çekinti porozitesi
Alüminyum katılaşırken hacmi küçülür. Bu küçülme, sıvı metalin arkadan beslenmesiyle karşılanır. Besleme yolu erken kapanırsa — çünkü ince kesit kalın kesitten önce donmuştur — kalın bölgenin merkezinde boşluk kalır. Bu boşluklar köşeli, dallanmış ve düzensiz görünür.
Çekinti porozitesi neredeyse her zaman bir sıcak nokta işaretidir: parçanın en son katılaşan, çevresi kendinden önce donmuş bir bölgesi vardır.
Tasarımda alınabilecek önlemler
En etkili müdahale tasarımdadır, çünkü sıcak noktanın nerede oluşacağını geometri belirler. Et kalınlığındaki ani sıçramalar sıcak nokta yaratır ve o bölge en son katılaşır — beslenemezse boşluk kalır.
- Kalın kesitleri kaburgalarla bölün. Rijitlik kalın malzemeyle değil, akıllı kaburgalarla sağlanır. Sonuç hem daha hafif hem daha az poroziteli bir parçadır.
- Kalınlık geçişlerini kademelendirin. İnce cidardan kalın göbeğe ani geçiş yerine, geçişi yumuşatmak katılaşmanın yönünü düzenler.
- Malzeme yığılmasından kaçının. Vida göbekleri, montaj kulakları ve kesişen kaburgalar farkında olmadan kalın bir kütle oluşturabilir; kesişim noktaları en sık gözden kaçan sıcak noktalardır.
- Katılaşma yönünü düşünün. İdeal olan, katılaşmanın en uzak noktadan yolluğa doğru ilerlemesidir; böylece besleme yolu en son kapanır.
Kalıpta alınabilecek önlemler
Yolluk kesiti ve konumu, metalin boşluğa hangi hızla ve hangi yönden gireceğini belirler. Hava tahliye kanallarının yeri ise sıkışan havanın nereden çıkacağını. İkisi de dolum simülasyonuyla, kalıp çeliği işlenmeden değerlendirilebilir — bu, kalıp yapıldıktan sonra fark edilen bir dolum sorununu düzeltmenin maliyetini düşünürsek sürecin en ucuz adımıdır.
- Taşma cepleri. Boşluğun son dolan bölgelerine konur; ilk giren soğuk metali ve önündeki havayı parçanın dışına taşır.
- Tahliye kanalları. Havanın çıkış yolu yoksa sıkışması kaçınılmazdır. Kanalların kesiti, metalin kaçmasına izin vermeyecek kadar ince, havayı geçirecek kadar yeterli olmalıdır.
- Soğutma devreleri. Sıcak noktanın yakınına konumlandırılan soğutma, o bölgenin katılaşma sırasını değiştirir. Bazen çekinti porozitesinin çözümü tasarımda değil, kalıptaki tek bir soğutma kanalındadır.
- Vakum desteği. Boşluktaki havanın dolum öncesinde çekilmesi, gaz porozitesini kaynağında azaltır; sızdırmazlık ya da ısıl işlem gereken parçalarda değerlendirilir.
Proseste alınabilecek önlemler
Enjeksiyon hızı, kalıp sıcaklığı, metal sıcaklığı ve ikinci faz basıncı porozite üzerinde doğrudan etkilidir. Fazla hız türbülans yaratıp havayı metale karıştırır; az hız ise soğuk birleşme ve eksik dolum getirir. Kalıp sıcaklığı düşükse metal erken donar ve besleme yolu vaktinden önce kapanır.
Burada asıl kritik olan şey parametrelerin kayıt altında olmasıdır. Bir partide porozite arttığında, hangi değişkenin kaydığı ancak geriye dönük kayıtla görülebilir; kayıt yoksa deneme yanılmaya kalırsınız. Kalıp ayırıcının miktarı ve püskürtme düzeni de aynı şekilde kayda girmelidir — fazla ayırıcı, buharlaşarak doğrudan gaz porozitesine dönüşür.
Nasıl tespit edilir?
Porozite gözle görülmez; yüzeye çıkmadıkça parça dışarıdan kusursuz görünür. Kullanılan yöntemler:
- Röntgen. Tahribatsızdır; boşluğun yerini, büyüklüğünü ve dağılımını gösterir. Kritik parçalarda standart adımdır.
- Kesit alma. Tahribatlıdır ama en net bilgiyi verir; süreç doğrulamada ve ilk numune aşamasında kullanılır.
- Sızdırmazlık testi. Parçanın işlevsel olarak geçirgen olup olmadığını söyler. Bir boşluk, yüzeye açılmadıkça sızdırmaz — bu yüzden röntgende görünen her boşluk sızdırmazlık sorunu değildir.
- İşleme sonrası kontrol. Poroziteyi ortaya çıkaran en can sıkıcı an, işlenmiş yüzeyde boşluğun açığa çıkmasıdır. Bu yüzden işlenecek yüzeylerin altındaki bölgeler tasarımda ayrıca düşünülür.
Kabul kriteri: "porozite olmasın" gerçekçi değildir
Yüksek basınçlı dökümde porozite tamamen sıfırlanmaz; hedef, doğru yerde ve kabul edilebilir büyüklükte tutmaktır. Doğru soru "porozite var mı" değil, "yük taşıyan kesitte, sızdırmazlık yüzeyinde veya işlenecek bölgede kabul sınırının içinde mi" sorusudur.
Bu yüzden teknik resimde kritik bölgelerin işaretlenmesi ve kabul kriterinin baştan konuşulması, sonradan yaşanacak tartışmaların çoğunu ortadan kaldırır. Kalite kontrol ve ölçüm tarafında bu kriterleri parça bazında tanımlıyoruz.
Sık yapılan hata
Poroziteyi tek başına bir proses sorunu sayıp yalnız makine parametreleriyle çözmeye çalışmak. Kaynağı tasarımda olan bir sıcak nokta, hiçbir parametre ayarıyla tamamen ortadan kalkmaz; bir noktadan sonra proses penceresi daralır ve üretim kırılgan hâle gelir. Sıralama şudur: önce tasarım, sonra kalıp, en son proses.