Ocena zagazowania ciekłego metalu metodą Straube-Pfeifera polega na
A. wlaniu metalu do specjalnej stożkowej formy, a następnie dokonaniu pomiaru objętości pustej przestrzeni powstałej w górnej części odlewu.
B. zalaniu metalu do formy grafitowej i obliczeniu ilości pęcherzy, tworzących charakterystyczne nakłucia na powierzchni swobodnej zakrzepłej próbki.
C. obserwacji próbki krzepnącej przy stale obniżającym się ciśnieniu i rejestracji chwili (ciśnienia), przy którym pojawi się pierwszy pęcherz.
D. ocenie gęstości standardowej próbki zakrzepłej przy obniżonym ciśnieniu około 0,008 kPa.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2021 (arkusz M.37-SG-21.01).
Metoda Straube-Pfeifera polega na ocenie gęstości standardowej próbki ciekłego metalu, która krzepnie przy silnie obniżonym ciśnieniu, w tym pytaniu podanym jako około 0,008 kPa. Sens tej próby jest dość praktyczny: jeżeli w metalu rozpuszczone są gazy, głównie wodór w stopach aluminium, to podczas krzepnięcia pod próżnią gaz łatwiej wydziela się w postaci pęcherzy. Próbka robi się bardziej porowata, a więc jej gęstość pozorna spada. Im większa różnica gęstości w stosunku do próbki dobrze odgazowanej albo krzepnącej w warunkach normalnych, tym większe zagazowanie ciekłego metalu. W odlewni taka próba jest bardzo przydatna przed zalewaniem form, bo pozwala szybko ocenić, czy trzeba jeszcze przeprowadzić odgazowanie, np. argonem, azotem albo tabletkami rafinującymi, zależnie od stopu i technologii. Moim zdaniem to jedna z tych metod, które dobrze pokazują związek między kontrolą ciekłego metalu a późniejszymi wadami odlewu. Dobra praktyka wymaga stałej temperatury pobrania próbki, czystej łyżki, powtarzalnej masy próbki i sprawnego układu próżniowego. Bez tego wynik może być niby liczbowy, ale mało wiarygodny.
W tym zagadnieniu łatwo pomylić kilka prób technologicznych, bo wszystkie dotyczą pęcherzy, porowatości albo jam w odlewie. Zalanie metalu do formy grafitowej i liczenie nakłuć na powierzchni zakrzepłej próbki kojarzy się raczej z oceną skłonności do wydzielania gazu na powierzchni albo z prostą próbą warsztatową, ale nie oddaje istoty metody Straube-Pfeifera. W tej metodzie kluczowe jest krzepnięcie próbki przy obniżonym ciśnieniu i późniejsza ocena jej gęstości, a nie samo oglądanie powierzchni. Powierzchnia bywa myląca, bo pęcherze mogą zostać przykryte warstwą tlenków, żużlem albo po prostu nie wyjść na wierzch. Wlanie metalu do stożkowej formy i mierzenie pustej przestrzeni w górnej części odlewu dotyczy bardziej zjawisk skurczowych i zasilania odlewu. Taka próba może coś powiedzieć o skurczu objętościowym i sposobie krzepnięcia, ale nie jest bezpośrednim pomiarem zagazowania ciekłego metalu. To częsty błąd myślowy: każdą pustkę w odlewie traktuje się jako gazową, a przecież jama skurczowa i porowatość gazowa mają inne przyczyny. Obserwowanie próbki przy stale malejącym ciśnieniu i zapis chwili pojawienia się pierwszego pęcherza też brzmi logicznie, bo gaz rzeczywiście wydziela się łatwiej przy niższym ciśnieniu. Jednak to jest inna koncepcja badania, bardziej oparta na momencie rozpoczęcia wydzielania pęcherzy, a nie na końcowej gęstości próbki po zakrzepnięciu. W praktyce odlewniczej metoda Straube-Pfeifera jest ceniona dlatego, że daje szybki wskaźnik zagazowania stopu, przydatny do decyzji: zalewać, odgazować jeszcze raz, czy sprawdzić temperaturę i stan kąpieli. Z mojego doświadczenia, najwięcej pomyłek bierze się z mieszania porowatości gazowej ze skurczową oraz z pomijania wpływu próżni na rozrost pęcherzy w próbce.