Обробка сильної пористості в циліндричних трубчастих піщаних сердечниках під час виробництва частин із ковкого чавуну за технологією формування із зеленого піску

Сьогодні ми проаналізуємо випадок дефектів пористості, що виникають у покритому піщаному ядрі компонента з ковкого чавуну. Матеріал GGG40, виготовлений за допомогою вертикальної виробничої лінії.

Через суцільну ділянку в нижній частині піщаного ядра виливка важко випустити газ всередину круглої труби виливка. Таким чином, газ, що утворюється піщаним ядром, «затримується» в зоні остаточного затвердіння (гарячій точці) всередині виливка під час процесу затвердіння розплавленого чавуну, і не може бути плавно виведений. Нижче наведено детальні причини формування та системні рішення:

Аналіз основної причини: піковий викид газу з піщаного ядра не збігається з часом затвердіння розплавленого заліза. Коли піщане ядро ​​з покриттям стикається з високотемпературним розплавленим залізом, зв’язуюча смола швидко горить і розкладається, утворюючи велику кількість газу. Якщо ці гази не можуть виходити плавно, вони проникнуть у розплавлене залізо та утворять пори на остаточній затверділій поверхні.

рішення:

1. Оптимізуйте сам піщаний сердечник (найголовніше!): зменшіть газоутворення піщаного сердечника: перевірте марку та модель піску з покриттям, який ви використовуєте. Рекомендується перейти на пісок із низькоемісійним газовим покриттям, для якого зазвичай використовуються смола з низьким рівнем викидів газу та затверджувач. Покращте повітропроникність піщаного сердечника: зв’яжіться з постачальником піску з покриттям, щоб належним чином зменшити вимоги до міцності піщаного сердечника. Надмірна міцність означає додавання великої кількості смоли та високе газоутворення. Чим менше міцність, тим краще, при цьому відповідають вимогам до укладання та лиття. Перевірте, чи не занадто висока компактність піщаного ядра. Під час виготовлення серцевини тиск уприскування піску не повинен бути надто високим, щоб піщана серцевина не стала занадто щільною. Забезпечте безперебійне виведення піщаних стрижнів: При виготовленні піщаних стрижнів необхідно зробити витяжні канали! Для цієї невеликої серцевини діаметром 3 см можна проткнути кілька невеликих витяжних отворів у центрі піщаної серцевини за допомогою вентиляційної голки, або попередньо вставлені воскові нитки можна використовувати для розплавлення та формування витяжних каналів під час заливки. Перевірте зазор підгонки головки піщаного сердечника, щоб переконатися, що випускний канал у головці сердечника гладкий і безперешкодний, що дозволяє газу безперешкодно виходити через головку серцевини в форму або систему випуску піску.

2. Послідовність затвердіння та газова пастка: Ковкий чавун має характеристику затвердіння, подібну до пасти, і внутрішня частина залишається в рідкому стані протягом тривалого часу після формування оболонки. Товщина стінки виливка є рівномірною, але центральна зона внутрішньої стінки є зоною остаточного затвердіння. Газ, який не може вийти, створює високий тиск усередині порожнини форми, і в слабкий момент, коли поверхня розплавленого чавуну починає застигати (зазвичай внутрішня стінка середньої та верхньої частин), він проникає в метал, який все ще перебуває в рідкому стані. Завдяки тиску розширення та затвердіння графіту ці гази зрештою «замикаються» в зоні остаточного затвердіння, утворюючи підшкірні пори або інвазивні пори.

3. Хімічні властивості розплавленого заліза погіршують ситуацію: надмірний залишковий вміст магнію (Mg) може збільшити поверхневий натяг розплавленого заліза, що ускладнює спливання та вихід бульбашок, що вторглися. Рідке окислення заліза (високий вміст кисню) або неповне завантаження печі (іржа, масляні плями) збільшить схильність до самоосадження пор, утворюючи серйозні пори разом із проникаючими газами.

2、 Систематичні рішення слід досліджувати та перевіряти в порядку від основного до вторинного:

1. Оптимізація піску (найбільш прямий і ефективний захід) для зменшення утворення газу: негайно зв’яжіться з постачальником піску з покриттям і перейдіть на пісок з низьким вмістом газу. Цей матеріал спеціально розроблений для вирішення таких проблем шляхом використання спеціальних смол і добавок для зменшення газоутворення та затримки пікового газоутворення. Переконайтеся, що вихід піщаного сердечника абсолютно вільний (це надзвичайно важливо!): Для піщаних сердечників діаметром 30 мм необхідно встановити систему витяжки під час процесу виготовлення сердечника. Найкращий спосіб: використовуйте попередньо вмонтований витяжний восковий дріт. Одна або кілька воскових дротів вставляються під час процесу виготовлення сердечника, і воскові дроти плавляться під час лиття, утворюючи ідеальний випускний канал. Простий метод: вставте вентиляційний отвір через (або поблизу) центр піщаного ядра або за допомогою вентиляційної голки. Переконайтеся, що ці канали підключені до основної головки. Оптимізуйте конструкцію серцевини: перевірте положення серцевини у формі, щоб переконатися, що щілину між серцевиною та піщаною формою не можна повністю закрити після розміщення піщаної серцевини, яка є останнім каналом для виходу газу за межі форми. При необхідності можна збільшити зазор між головками сердечника або зробити спеціальні витяжні щілини.

2. Оптимізація процесу (регулювання взаємодії між розплавленим чавуном і піщаним ядром) для підвищення температури заливки: це найшвидший і найефективніший тимчасовий захід на місці. Відповідне підвищення температури заливки (наприклад, 1380 °C → 1400-1420 °C) може подовжити час, протягом якого розплавлене залізо залишається рідким, і дати більше часу для виходу газу. Зробіть так, щоб поверхня піщаного ядра спекалася швидше, щоб утворити «скловату» тверду оболонку, запобігаючи подальшому виділенню газу з глибинної смоли. Увага: надмірна температура може спричинити інші проблеми (наприклад, налипання піску), тому необхідно знайти точку рівноваги. Прискорення швидкості розливу: скоротіть час наповнення, уникаючи турбулентності. Швидко встановлений статичний тиск металу може краще пригнічувати вторгнення газу та повне вихлоп до нижнього затвердіння. Забезпечте плавне заливання: використовуйте систему знизу, щоб уникнути прямого промивання піщаного ядра розплавленим залізом, зменшити турбулентність і скручування. 3. Контроль плавки та чавунної рідини (щоб усунути самопроблеми та уникнути додавання образи до травми) суворо контролюйте залишковий вміст магнію: надмірний залишок Mg є «каталізатором» для пор. Переконайтеся, що залишковий вміст Mg після обробки сфероїдизацією контролюється в межах нижньої межі, необхідної для процесу (наприклад, 0,03% -0,04%), і не повинен бути занадто високим. Використовуйте чисті матеріали для печі: видаліть сталевий брухт і перероблені матеріали з сильними плямами іржі та мастила та запобігайте їхньому розкладанню з утворенням газів [H], [O] і CO. Ретельно видаліть шлак: перед обробкою сфероїдизацією та заливкою шлак необхідно ретельно видалити, щоб запобігти скочуванню шлаку в порожнину форми.

Підсумок і рекомендації щодо пріоритету дій

1. Перший пріоритет (негайна перевірка): Перевірте, чи є в піщаному сердечнику витяжний канал! Якщо ні, це проблема, яку потрібно вирішити в першу чергу. Спробуйте закопати воскові нитки або зав'язати вентиляційні отвори.

2. Другий пріоритет (швидке тестування): підвищте температуру заливки на 20-30 ° C і спостерігайте за покращенням пористості. Якщо ефект значний, це вказує на проблему утворення газу в піщаному ядрі.

3. Третій пріоритет (контакт з постачальниками): запит на зразки піску з низьким рівнем викидів, покриті газом, для порівняльного тестування, яке часто є ключем до вирішення проблеми.

4. Четвертий пріоритет (виявлення та запис): перевірте залишковий вміст магнію в рідині заліза після сфероїдизації, щоб переконатися, що він знаходиться в розумно низькому діапазоні.