平流鑄造法氣孔之形成

Abstract

摘要 本文主要是探計平流鑄造法氣孔形成之機構, 從金屬液體之溫度對氣孔形成之影響做 有系統的探討。根據熱傳導之分析結果, 對Fe40Ni38Mo4B18而言, 由金屬液體溫度所 引起的氣孔壓力為由空氣邊界層所產生的壹千倍。因此, 氣孔生長之驅動力主要來自 於金屬液體高溫對氣體之熱效應而不是空氣邊界層效應。 使用一個具有比室溫稍高融點之合金(B44.2Pb22.6Sn8.3Cd5.3In19.1, 融點47℃),在 各種輪子轉速及溫度之下噴製薄帶, 用來分辨熱效應及空氣邊界效應對氣孔形成之影 響。金屬液體在高溫(773K)狀況之下, 在任何轉速皆會形成粗大的氣孔。然而對低溫 (353K)之狀況, 只有在轉速高於17.5n/s 的情況下才會產生氣孔, 且此氣孔形貌細長 而平行於鑄造方向, 顯示不同的驅動力所產生的氣孔形貌不同。 使用直流電弧電漿加熱轉輪面上金屬液態池上面的氣體, 探討抑制氣孔生成之能力。 在電漿加溫區, 氣孔不會形成且轉輪面上的拋光痕跡明顯地印在薄帶之接觸面上, 但 在加溫區之外則出現典形的氣孔形貌, 證明在平流鑄造法的過程中, 只有空氣邊界層 沖擊液態池與轉輪之接觸角無法產生氣孔。在氦氣的氣氛之下, 噴製薄帶也顯示出降 低熱效應比降低空氣邊界層之動態壓力更能阻止氣孔之形成。 使用修正型的噴嘴, 噴製低溫材料如Zn及Pb-Sn 共晶合金。當擠出金屬液體之壓力大 於某一臨界值則氣孔就可以完全抑制, 但是對高溫材料如Fe40Ni38Mo4B18則無此臨界 壓力。這是因為此材料之氣孔會產生於輪面上的凹陷, 而此氣孔之產生與接觸角大小 無關。