يتم فهم خصائص أداء مصبوبات الألومنيوم عمومًا على أنها مجموعة من الميزات البارزة أثناء -مراحل تعبئة القالب، والبلورة، والتبريد. وتشمل هذه السيولة، والانكماش، والختم، وضغط الصب، والتهوية. تعتمد خصائص سبائك الألومنيوم هذه على تركيبة السبائك ولكنها ترتبط أيضًا بعوامل الحدادة ودرجة حرارة تسخين السبائك وتعقيد القالب ونظام البوابات والناهض وشكل البوابة.
1. السيولة: تشير السيولة إلى قدرة السبائك المنصهرة على ملء القالب. تحدد مواصفات السيولة ما إذا كان من الممكن استخدام السبيكة لصياغة المسبوكات المعقدة. تتمتع سبائك الألومنيوم سهلة الانصهار عمومًا بسيولة أفضل.
تؤثر العديد من العوامل على السيولة، بما في ذلك التركيب ودرجة الحرارة ووجود هيدروكسيد النيكل والمركبات المعدنية وغيرها من الجزيئات الصلبة الملوثة على السبائك المنصهرة. ومع ذلك، فإن العوامل الخارجية الأساسية هي درجة حرارة الصب وضغط الصب (المعروف باسم صب التوتر).
في الإنتاج الفعلي، نظرًا لتركيبة السبائك الثابتة، بالإضافة إلى تعزيز عملية الصهر (التكرير وإزالة الخبث)، من الضروري أيضًا تحسين عملية الصب (نفاذية قالب الرمل، وتنفيس القالب المعدني، ودرجة الحرارة) وزيادة درجة حرارة الصب دون تغيير جودة الصب لضمان سيولة السبائك.
2. الانكماش
يعد الانكماش أحد الخصائص الرئيسية لسبائك الألومنيوم المصبوبة. بشكل عام، يمكن تقسيم عملية سبيكة من صب السائل إلى التصلب والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة إلى ثلاث مراحل: انكماش السائل، وانكماش التصلب، وانكماش الصلبة. إن انكماش السبيكة له تأثير حاسم على جودة المسبوكات، مما يؤثر على مسامية الانكماش، وتوليد الإجهاد، وتشكيل الشقوق، وتغييرات الأبعاد. ينقسم انكماش الصب عمومًا إلى انكماش حجمي وانكماش خطي. في الإنتاج الفعلي، يتم استخدام الانكماش الخطي بشكل عام لقياس انكماش السبيكة.
توصف مواصفات الانكماش لسبائك الألومنيوم بشكل عام كنسبة مئوية، تسمى معدل الانكماش.
(1) الانكماش الحجمي
يشمل انكماش الحجم انكماش السائل وانكماش التصلب. من الصب إلى التصلب، تخضع السبائك المنصهرة للانكماش العياني أو المجهري في مناطق التصلب اللاحقة. مسامية الانكماش العيانية هذه، الناتجة عن الانكماش، تكون مرئية بالعين المجردة وتصنف إلى مسامية انكماش مركزة ومسامية انكماش منفذة. مسامية الانكماش المركزة تكون كبيرة ومركزة، وموزعة في الجزء العلوي من الصب أو في النقاط الساخنة السميكة. تكون مسامية الانكماش المنفذة مشتتة ودقيقة، ويتم توزيعها في الغالب عند محاور الصب والنقاط الساخنة. مسامية الانكماش المجهري غير مرئية للعين المجردة ويتم توزيعها في الغالب تحت حدود الحبوب أو بين التشعبات.
تعتبر مسامية الانكماش والرخاوة من العيوب الهامة في المسبوكات، الناتجة عن انكماش السائل الذي يتجاوز انكماش الصلبة. لقد أظهر الإنتاج أنه كلما انخفض نطاق التصلب لسبائك الألومنيوم المصبوبة، كلما كانت أكثر عرضة لمسامية الانكماش المركزة؛ كلما كان نطاق التصلب أوسع، كلما كان أكثر عرضة لمسامية الانكماش النفاذية. لذلك، يجب أن يضمن التصميم أن سبائك الألومنيوم المصبوب تتوافق مع مبدأ التصلب المتسلسل، أي أنه يجب تعويض انكماش حجم الصب من السائل إلى مرحلة التصلب بالسبائك المنصهرة بحيث تتركز مسامية الانكماش والرخاوة في الناهضات الخارجية للصب. بالنسبة لسبائك سبائك الألومنيوم المعرضة للمسامية، هناك حاجة إلى عدد أكبر من الناهضات مقارنة بمسامية الانكماش المركزة، ويجب وضع قشعريرة في المناطق المعرضة للمسامية لزيادة سرعة التبريد والسماح بالتصلب المتزامن أو السريع.
(2) الانكماش الخطي: يؤثر الانكماش الخطي بشكل مباشر على جودة الصب. كلما زاد الانكماش الخطي، زاد ميل التشققات والإجهاد في صب الألومنيوم؛ كلما زاد التغير في أبعاد وشكل الصب بعد التبريد.
تتميز سبائك الألومنيوم المختلفة بمعدلات انكماش مختلفة. حتى بالنسبة لنفس السبيكة، سيكون للمسبوكات المختلفة معدلات انكماش مختلفة. في نفس عملية الصب، ستختلف أيضًا معدلات الانكماش للطول والعرض والارتفاع. وينبغي تحديد المعدل المناسب على أساس الوضع الفعلي.
3. التكسير الساخن: تحدث الشقوق الساخنة في مصبوبات الألومنيوم بشكل رئيسي لأن إجهاد الانكماش يتجاوز قوة الترابط بين حبيبات المعدن. تتشكل معظم الشقوق على طول حدود الحبوب. تكشف مراقبة سطح الكسر في الشق أن المعدن الموجود في الشق يتأكسد عادة ويفقد بريقه المعدني. تمتد الشقوق على طول حدود الحبوب، وتكون مسننة الشكل، وتكون أوسع عند السطح وأضيق من الداخل، وبعضها يمر عبر الوجه النهائي للصب بالكامل. تُظهر مصبوبات سبائك الألومنيوم المختلفة ميولًا متفاوتة للتشقق. وذلك لأنه كلما زاد الفرق بين درجة الحرارة التي يبدأ عندها الإطار البلوري الكامل بالتشكل أثناء عملية التصلب ودرجة حرارة التصلب، زاد انكماش السبيكة وزاد الميل إلى ظهور الشقوق الساخنة. حتى بالنسبة لنفس السبيكة، يمكن أن يختلف الميل إلى ظهور شقوق ساخنة بسبب عوامل مثل مقاومة العفن، وهيكل الصب، وعملية الصب. في الإنتاج، غالبًا ما يتم استخدام تدابير مثل استخدام قوالب من نوع الارتداد- أو تحسين نظام البوابات لسبائك الألومنيوم لمنع التشقق. تُستخدم طريقة حلقة الشقوق الساخنة عمومًا للكشف عن الشقوق الساخنة في مصبوبات الألومنيوم.
4. أداء الختم يشير أداء الختم لمسبوكات الألومنيوم إلى مستوى إحكام الماء في مصبوبات الألومنيوم من نوع التجويف - تحت تأثير الغاز أو السائل ذو الضغط العالي -. يعكس أداء الختم بشكل أساسي كثافة ووضوح الهيكل الداخلي للصب.
يرتبط أداء الختم لسبائك الألومنيوم بخصائص السبائك. كلما انخفض نطاق تصلب السبائك، انخفض الميل إلى تطوير المسامية، وانخفض تكوين المسامية المترسبة، مما أدى إلى زيادة أداء الختم. يرتبط أيضًا إحكام نفس سبيكة صب الألومنيوم بعملية الصب. على سبيل المثال، خفض درجة حرارة الصب، واستخدام قشعريرة لتسريع التبريد، والسماح بالتصلب تحت الضغط يمكن أن يؤدي إلى تحسين إحكام مسبوكات الألومنيوم. يمكن أيضًا تحسين إحكام المسبوكات باستخدام التشريب لإغلاق التسريبات.
