Дефекты песчаных отливок: причины и предотвращение в металлургических литейных цехах

Песчаное литье используется во многих отраслях промышленности для производства металлических компонентов со сложной геометрией. Услуги индивидуального песчаного литья могут обеспечить более высокую сложность, чем услуги литья под давлением, но с более низкой производительностью. Однако дефекты могут возникать в процессе формования, заливки и затвердевания, что ставит под угрозу качество и производительность отливок. Определение основных категорий дефектов, их причин и способов устранения имеет решающее значение для повышения выхода годных отливок и их надежности.

Дефекты газовой пористости

Одним из наиболее распространенных дефектов в песчаных отливках является газовая пористость, которая состоит из пустот и отверстий, образованных захваченными газами во время заливки и затвердевания металла. Распространенные причины газовой пористости включают:

- Недостаточная вентиляция - Ограниченные вентиляционные каналы в форме препятствуют плавному выходу газов из полости по мере ее заполнения расплавленным металлом. Глубокие впадины и мелкие детали часто требуют дополнительной вентиляции, чтобы избежать этой проблемы.

- Низкая температура заливки - Когда расплавленный металл слишком холодный, он начинает затвердевать быстрее, что захватывает газовые пузырьки до того, как они полностью выйдут из формы. Поддержание правильной температуры перегрева имеет решающее значение.

- Турбулентное заполнение - Высокие скорости заливки или чрезмерная высота покрытия формы создают турбулентное разбрызгивание при заполнении формы, вводя воздушные карманы в поток металла. Контролируемое, плавное заполнение сводит к минимуму эту турбулентность.

- Выделение газов из стержней - Песчаные стержни выделяют газы связующего во время заливки, которые остаются захваченными, если стержень не был полностью прокален заранее. Адекватное отверждение и подготовка стержней имеют важное значение.

- Плохое качество формы - Загрязненные, низкопрочные или разрушающиеся формовочные материалы размываются в металле, создавая поры. Требуется правильный выбор формовочной среды, процедуры смешивания, уплотнения и контроля условий окружающей среды.

Дефекты усадки

По мере охлаждения и усадки отливок могут образовываться локальные горячие точки, которые не получают должного питания от системы прибылей, создавая дефекты усадки. Почти все материалы, которые уменьшаются в объеме при охлаждении, развивают естественные дефекты усадки. Общие факторы, приводящие к усадочным раковинам и впадинам, включают:

- Ограниченное питание - Недостаточный объем прибыли и неправильное размещение препятствуют питанию горячих точек жидким металлом по мере затвердевания детали. Часто требуются прибыли большего размера.

- Узкие сечения - Когда более толстые сечения находятся рядом с более тонкими участками, тонкие участки охлаждаются быстрее, вызывая горячие трещины и пустоты. Переходные галтели могут помочь предотвратить это.

- Плохая литниковая система - Несбалансированные конструкции литниковых ходов приводят к неравномерной скорости и неполному заполнению формы, делая определенные области склонными к усадке. Может потребоваться система с несколькими впускными каналами.

- Проблемы со сплавом - Сплавы с большей усадкой требуют дополнительного питания для компенсации потери объема. Использование сплавов с меньшей склонностью к усадке может минимизировать проблему.

Дефекты включений

Включения состоят из захваченных посторонних частиц внутри затвердевшей металлической матрицы отливки. Они действуют как концентраторы напряжений и места зарождения трещин. Распространенные источники:

- Песчаные включения - Размывание стенок формы вносит песчинки в поток заливки. Глиносвязанные пески особенно склонны к вымыванию.

- Шлак/окалина - Захваченные оксидные примеси из сосудов для переноса расплавленного металла загрязняют заливаемый металл и остаются захваченными.

- Огнеупорные частицы - Керамические частицы из изношенных желобов, литниковых ходов или материала футеровки тигля отрываются и включаются в отливку.

- Металлические включения - Нерастворенные шихтовые материалы, изношенные инструменты или остатки от предыдущих отливок смешиваются во время плавки и заливки.

- Частицы формовочных добавок - Порошковые покрытия, экзотермические втулки или изоляционные слои могут расслаиваться и отслаиваться в отливаемую деталь.

Недоливы (холодные спаи)

Недоливы проявляются в виде плоских швов или нахлестов на поверхности или внутри отливок. Они образуются, когда сходящиеся фронты металла неправильно соединяются при встрече во время затвердевания:

- Низкая температура заливки - Повышенная вязкость при более низких температурах препятствует текучести, необходимой для предотвращения недоливов, особенно в тонких сечениях.

- Затрудненная вентиляция - Карманы захваченных газов препятствуют тесному контакту между сливающимися фронтами. Требуется улучшенная вентиляция.

- Чувствительность сплава - Определенные составы сплавов склонны к проблемам вязкого течения, которые препятствуют слиянию фронтов. Смена сплава может помочь.

- Чрезмерное раскрытие - Большие раскрытия полости формы приводят к трудно соединяемым широко разнесенным фронтам потока. Минимизация литников способствует лучшему слиянию.

- Плохая литниковая система/питание - Несбалансированное заполнение из литниковой чаши и ходов вызывает задержку схождения, оставляя недоливы.

Дефекты горячих трещин

Горячие трещины проявляются в виде частичных трещин, образующихся в полужидком состоянии, когда напряжения превышают низкую прочность материала. Типичные причины включают:

- Ограничение со стороны формы - Жесткая форма препятствует свободному сжатию при затвердевании отливки, вызывая напряжения. Снижение твердости формы может помочь минимизировать это.

- Склонность сплава к растрескиванию - Некоторые сплавы склонны к затвердеванию в широком диапазоне, способствуя образованию трещин при частичном затвердевании. Хрупкие фазы также способствуют этому.

- Термический удар - Контакт с крышками прибылей, подпорками или оснасткой, пока отливка еще горячая, создает большие температурные градиенты и трещины. Идеально постепенное, равномерное охлаждение.

- Жесткие стержни - Расширение, ограниченное жесткими песчаными стержнями, встроенными в отливки, может инициировать горячие трещины во время затвердевания. Разрушающиеся стержни предотвращают это.

Понимая широкий спектр дефектов и их первопричины, литейные цеха могут систематически исправлять проблемы за счет улучшения формования, питания, литниковой системы, обработки металла, выбора сплава и контроля процесса для оптимизации качества отливок.

Услуги индивидуального песчаного литья в Neway

В мире, движимом инновациями, Neway остается непоколебимым в почитании искусства индивидуального песчаного литья, его наследие охватывает поразительные три десятилетия. Прославленные своими нестандартными деталями на заказ, они демонстрируют мастерство в работе с разнообразными материалами – металлом, керамикой и литьем под давлением пластмасс. Репертуар точного литья Neway включает услуги литья под давлением, литья в землю и литья по выплавляемым моделям, каждая из которых является данью мастерству. Среди передовых чудес они ценят свою обработку листового металла, оставаясь верными традициям, даже принимая современность. И какое время может быть лучше для создания новых связей, чем 2023 год, когда Neway предлагает новым клиентам неотразимую скидку 20% на их первый заказ? Выбирайте Neway для вневременного сочетания традиционного искусства и новаторских инноваций!