Як можна усунути такі дефекти, як піщані вугри на верхній поверхні деталей із сірого чавуну, виготовлених методом лиття з піску?

На поверхні машинного литва із сірого чавуну, виготовленого зі смоляного піску, з’являються піщані вузлики, що є типовою проблемою, яка впливає на якість поверхні литва. Піщані конкреції зазвичай проявляються у вигляді твердих частинок металу та піску, що прилипають до поверхні виливків, які важко очистити, а також можуть впливати на точність розмірів і зовнішній вигляд.

1、 Основною причиною утворення піщаних конкрецій є недостатня локальна міцність форми/поверхні серцевини з піску. Під термічним і механічним впливом розплавленого металу поверхневі піщані блоки відшаровуються і всмоктуються в розплавлений метал, але не повністю змиваються або переплавляються, а в кінцевому підсумку обертаються навколо поверхні виливка. Конкретні причини можна проаналізувати з таких аспектів:

1. Нерівномірна компактність через процес формування/виготовлення серцевини: недостатня компактність у деяких областях (особливо в кутах, борозенках і глибоких порожнинах), пухка поверхня форми з піском, низька міцність і легко змивається. Неправильне видалення/ремонт форми: пошкодження піщаної форми під час видалення форми або неповний ремонт під час ремонту форми, що може призвести до утворення вільних піщаних блоків. Якість покриття та процес чищення: шар покриття занадто тонкий або не покритий, і він не може ефективно ізолювати високотемпературну металеву рідину від поверхні піщаної форми. Недостатня глибина проникнення покриття: неможливість утворення міцного «спеченого шару» з піщаною формою, що призводить до поганої адгезії. Недостатнє висихання покриттів: залишкова волога або розчинники, газ, що утворюється при контакті з високотемпературними металевими рідинами, можуть вплинути на покриття та спричинити його розтріскування та відшарування. Поганий вихід піщаної форми/серцевини: надмірний локальний тиск газу може спричинити «руйнування» шару покриття або слабкого поверхневого шару.

2. Причини ефективності сирого піску та піску зі смоли: форма та розмір частинок сирого піску: поверхня частинок піску гладка, з поганою округлістю (наприклад, великий кутовий коефіцієнт), слабким механічним зчепленням між частинками піску та низькою міцністю поверхні піщаної форми. Недостатнє додавання смоли або нерівномірне змішування: призводить до низького локального вмісту смоли та недостатньої міцності після затвердіння. Нерівномірне затвердіння: особливо для товстих піщаних серцевин, внутрішня частина може не повністю затвердіти або поверхня може стати крихкою через надмірне роздування (фуранова смола). Довгий час зберігання піщаних форм або висока вологість навколишнього середовища: піщані форми зі смоли поглинають вологу, знижують міцність і збільшують газоутворення.

3. Причиною конструкції системи заливки є те, що металева рідина надмірно вимивається: литник звернений до стінки форми або піщаного ядра, утворюючи високошвидкісний потік металевої рідини, який безпосередньо впливає. Конструкція системи розливу є необґрунтованою, а швидкість заповнення занадто висока, що спричиняє сильну ерозію та знос поверхні піщаної форми/ядра.

4. Температура розливу самого розплавленого металу занадто висока: надмірне теплове навантаження прискорить термічне розкладання смоли на поверхні піщаної форми та спікання частинок піску, що призведе до потовщення шару, що відшаровується. У той же час плинність розплавленого заліза занадто хороша, а сила очищення посилюється. Сильне окислення розплавленого заліза: високий вміст оксидів (наприклад, FeO) у розплавленому залізі може вступати в хімічну реакцію з частинками піску SiO ₂, посилюючи ерозію та схильність піску до металевої рідини на піщаній формі.

2、 Систематичне вирішення проблеми піщаних конкрецій вимагає починати від запобігання та контролю, проведення систематичних досліджень та оптимізації процесу.

1. Оптимізуйте процес виготовлення форми та серцевини, щоб забезпечити рівномірне ущільнення: зосередьтеся на забезпеченні ущільнення складних частин, таких як кути, виступи та глибокі порожнини, і використовуйте спеціалізовані інструменти для допомоги в ущільненні. Стандартизоване формування та ремонт: обережно використовуйте спеціальну ремонтну пасту або покриття для ремонту пошкоджених ділянок. Застосування армованих покриттів: вибирайте високоякісні порошкові цирконові або корундові порошкові покриття на спиртовій основі, які мають високу вогнестійкість і стійкість до корозії. Переконайтеся, що покриття має достатню концентрацію та в’язкість, використовуючи покриття зануренням, нанесення покриття або розпилення, щоб забезпечити рівномірну товщину покриття (зазвичай 2-4 шари, товщина сухої плівки 0,3-0,8 мм). Повністю висихати: після прожарювання (покриття на спиртовій основі) або висихання переконайтеся, що покриття повністю висохло та не має плям вологи. Забезпечте плавний випуск: встановіть достатню кількість і розмір випускних отворів у відповідних місцях піщаної форми/сердця.

2. Суворо контролюйте якість смоляного піску та вибирайте високоякісний сирий пісок: пріоритет слід віддавати використанню кремнеземного піску з круглою формою частинок і гладкою поверхнею (наприклад, пісок Далін Внутрішньої Монголії), з кутовим коефіцієнтом, який контролюється в межах 1,2-1,3, що сприяє покращенню текучості та ущільненню та міцності піску. Оптимізуйте співвідношення смоли та процесу змішування піску: відрегулюйте кількість смоли та затверджувача, що додається відповідно до сезону, температури та вологості навколишнього середовища (зазвичай 0,8% -1,5% від початкової ваги піску), щоб забезпечити рівномірне змішування. Контролюйте ефект затвердіння: уникайте надмірного продування або недостатнього затвердіння. Для товстих і великих піщаних кернів можна використовувати процеси заповнення пустот або коксових блоків. Контролюйте середовище зберігання та використання: намагайтеся скоротити час зберігання піщаних форм/сердців і уникайте поглинання вологи. Рекомендується контролювати вологість повітря в цеху нижче 60%.

3. Удосконалити конструкцію розливної системи для дотримання принципу «плавного, швидкого та впорядкованого» заповнення: прийняти відкриту, нижню ін’єкцію або ступінчасту розливну систему. Уникайте прямого промивання: литник не повинен бути спрямований безпосередньо до слабких частин стінки форми або піщаного ядра. Для буферизації, диспергування та очищення потоку розплавленого металу можна використовувати такі заходи, як введення дотичних ліній, встановлення литників і використання фільтруючих сіток. Розрахуйте відповідний час заливки: уникайте надто швидкого заповнення.

4. Оптимізуйте процес плавлення та заливки, щоб контролювати відповідну температуру заливки: забезпечуючи цілісність начинки та уникаючи холодної ізоляції, намагайтеся використовувати нижчу температуру заливки. Для верстатних виливків із середньою товщиною стінки зазвичай контролюється 1350-1420 ℃ (оптичне вимірювання температури). Очищення розплавленого заліза: посиліть попередню обробку печі (наприклад, за допомогою засобів для видалення шлаку), щоб запобігти надмірному окисленню розплавленого заліза та забезпечити його чистоту. Плавне наливання: уникайте переривання та розбризкування та тримайте чашку для розливу повною.

5. Керування на місці та інспекція перевірки першої деталі: для першої деталі після нових форм або зміни процесу уважно перевірте деталі, схильні до утворення піщаних конкрецій. Встановіть контрольні точки процесу: відстежуйте та записуйте ключові процеси, такі як ущільнення, покриття та температура заливки. Проаналізуйте розташування піщаних конкрецій: виходячи зі звичайного положення піщаних конкрецій, простежте, чи це проблема з формою, покриттям або системою заливки.

Резюме та пропозиції. Рішення проблеми піщаних конкрецій у виробництві машинного литва із сірого чавуну з використанням піску на основі смоли полягає в «підвищення міцності поверхні піщаної форми» та «зменшення ерозії/термічного впливу металевої рідини на стінку форми». Щоб усунути проблему, запропонуйте виконати наведені нижче дії.

По-перше, перевірте покриття: це сама пряма і поширена причина. Перевірити якість покриття, товщину покриття та умови висихання.

2. Далі перевірте компактність і операцію формування: перевірте, чи піщана форма у відповідному положенні піщаної конкреції є вільною.

3. Потім проаналізуйте систему заливки: спостерігайте, чи з’являються піщані грудки безпосередньо навпроти литника або в місці, де найбільше впливає на потік металу.

4. Нарешті перевірте параметри процесу: перевірте, чи співвідношення смола-пісок, якість сирого піску та температура заливки знаходяться в межах контрольованого діапазону. Завдяки цьому систематичному аналізу та поетапному вдосконаленню дефекти піщаних дюн можна ефективно контролювати та усувати, значно покращуючи якість поверхні та точність розмірів виливків для верстатів.