Tratament pentru porozitatea severă a miezurilor tubulare cilindrice de nisip în timpul producției de piese din fontă ductilă folosind tehnologia de turnare cu nisip verde

Astăzi vom analiza un caz de defecte de porozitate care apar la miezul de nisip acoperit al unei componente din fontă ductilă. Materialul este GGG40, produs folosind o linie de producție verticală.

Datorită zonei solide din partea inferioară a miezului de nisip al turnării, este dificilă evacuarea gazului din interiorul tubului rotund al turnării. Prin urmare, gazul generat de miezul de nisip este „prins” în zona de solidificare finală (punctul fierbinte) din interiorul turnării în timpul procesului de solidificare a fierului topit și nu poate fi descărcat fără probleme. Următoarele sunt motivele detaliate pentru formare și soluții sistematice:

Analiza cauzei miezului: vârful emisiei de gaz a miezului de nisip nu se potrivește cu momentul solidificării fierului topit. Când miezul de nisip acoperit întâlnește fier topit la temperatură înaltă, liantul de rășină se va arde și se va descompune rapid, producând o cantitate mare de gaz. Dacă aceste gaze nu pot fi descărcate fără probleme, ele vor invada fierul topit și vor forma pori pe suprafața finală solidificată.

Soluţie:

1. Optimizați miezul de nisip în sine (cel mai important!): reduceți generarea de gaz a miezului de nisip: verificați marca și modelul nisipului acoperit pe care îl utilizați. Se recomandă trecerea la nisip acoperit cu gaz cu emisii scăzute, care utilizează de obicei rășină cu emisii reduse de gaz și agent de întărire. Îmbunătățiți respirabilitatea miezului de nisip: comunicați cu furnizorul de nisip acoperit pentru a reduce în mod corespunzător cerințele de rezistență ale miezului de nisip. Rezistența excesivă înseamnă că există o cantitate mare de rășină adăugată și o generare mare de gaz. Cu cât rezistența este mai mică, cu atât mai bine, îndeplinind în același timp cerințele pentru coafare și turnare. Verificați dacă compactitatea miezului de nisip este prea mare. La realizarea miezului, presiunea de injectare a nisipului nu trebuie să fie prea mare pentru a preveni ca miezul de nisip să devină prea dens. Asigurați o evacuare lină a miezurilor de nisip: La realizarea carotelor de nisip trebuie realizate canale de evacuare! Pentru acest miez mic cu un diametru de 3 cm, mai multe găuri mici de evacuare pot fi perforate în centrul miezului de nisip cu un ac de ventilație, sau fire de ceară preîncorporate pot fi folosite pentru a topi și a forma canale de evacuare în timpul turnării. Verificați spațiul de fixare al capului miezului de nisip pentru a vă asigura că canalul de evacuare de la capul miezului este neted și neobstrucționat, permițând gazului să scape fără probleme prin capul miezului și în matrița sau sistemul de evacuare a nisipului.

2. Secvență de solidificare și capcană de gaz: fonta ductilă are o caracteristică de solidificare asemănătoare unei paste, iar interiorul rămâne în stare lichidă pentru o lungă perioadă de timp după formarea carcasei. Grosimea peretelui turnării este uniformă, dar zona centrală a peretelui interior este zona de solidificare finală. Gazul care nu poate fi evacuat formează presiune mare în interiorul cavității matriței, iar în momentul slab când suprafața crustei de fier topit sau începe să se solidifice (de obicei peretele interior al părților mijlocii și superioare), invadează metalul care se află încă în stare lichidă. Datorită presiunii de expansiune și solidificare a grafitului, aceste gaze sunt în cele din urmă „blocate” în zona finală de solidificare, formând pori subcutanați sau pori invazivi.

3. Proprietățile chimice ale fierului topit exacerbează situația: conținutul excesiv de magneziu rezidual (Mg) poate crește tensiunea superficială a fierului topit, făcând mai dificilă plutirea și scăparea bulelor invadatoare. Oxidarea fierului lichid (conținut ridicat de oxigen) sau încărcarea incompletă a cuptorului (rugina, pete de ulei) va crește tendința de autoprecipitare a porilor, formând pori severi împreună cu gazele invazive.

2, Soluțiile sistematice trebuie investigate și testate în ordine de la primar la secundar:

1. Optimizarea miezului de nisip (cea mai directă și eficientă măsură) pentru a reduce generarea de gaz: contactați imediat furnizorul de nisip acoperit și treceți la nisip acoperit cu gaze scăzute. Acest material este conceput special pentru a rezolva astfel de probleme prin utilizarea rășinilor și aditivilor speciali pentru a reduce generarea de gaze și a întârzia generarea de gaze de vârf. Asigurați-vă că evacuarea miezului de nisip este absolut neobstrucționată (de cea mai mare importanță!): Pentru miezurile de nisip cu un diametru de 30 mm, în timpul procesului de fabricare a miezului trebuie instalat un sistem de evacuare. Cea mai bună metodă: Folosiți sârmă de ceară de evacuare pre încorporată. Unul sau mai multe fire de ceară sunt încorporate în timpul procesului de fabricare a miezului, iar firele de ceară se topesc în timpul turnării, formând un canal de evacuare perfect. Metodă simplă: introduceți o gaură de aerisire prin (sau în apropierea) centrului miezului de nisip sau cu un ac de ventilație. Asigurați-vă că aceste canale sunt conectate la capul de miez. Optimizați designul miezului: verificați poziția miezului în matriță pentru a vă asigura că spațiul dintre miez și matriță de nisip nu poate fi complet etanșat după ce este plasat miezul de nisip, care este canalul final pentru ca gazul să scape în afara matriței. Dacă este necesar, spațiul dintre capetele miezului poate fi mărit sau pot fi realizate fante de evacuare specializate.

2. Optimizarea procesului (ajustarea interacțiunii dintre fierul topit și miezul de nisip) pentru a crește temperatura de turnare: Aceasta este cea mai rapidă și mai eficientă măsură temporară la fața locului. Creșterea corespunzătoare a temperaturii de turnare (cum ar fi 1380 ° C → 1400-1420 ° C) poate prelungi timpul pentru ca fierul topit să rămână lichid și să ofere mai mult timp pentru evacuarea gazului. Faceți suprafața miezului de nisip sinterizat mai rapid pentru a forma o înveliș dur „vitrificat”, împiedicând rășina adâncă să continue să emită gaz. Atenție: Temperatura excesivă poate cauza alte probleme (cum ar fi lipirea nisipului) și trebuie găsit un punct de echilibru. Accelerați viteza de turnare: scurtați timpul de umplere evitând în același timp turbulențele. Presiunea statică a metalului rapid stabilită poate suprima mai bine invazia gazului și poate completa evacuarea înainte de solidificarea inferioară. Asigurați o turnare lină: adoptați un sistem de turnare pe fund pentru a evita spălarea directă a miezului de nisip cu fierul topit, reduceți turbulențele și ondularea. 3. Topirea și controlul lichidului de fier (pentru a elimina problemele de sine și pentru a evita adăugarea de insulte la vătămare) controlați strict conținutul de magneziu rezidual: reziduul excesiv de Mg este „catalizatorul” pentru pori. Asigurați-vă că conținutul rezidual de Mg după tratamentul de sferoidizare este controlat în limita inferioară cerută de proces (cum ar fi 0,03% -0,04%) și nu trebuie să fie prea mare. Folosiți materiale curate pentru cuptor: Eliminați deșeurile de oțel și materialele reciclate cu pete severe de rugina și ulei și preveniți descompunerea lor pentru a produce gaze [H], [O] și CO. Îndepărtați complet zgura: înainte de tratarea cu sferoidizare și turnare, zgura trebuie îndepărtată complet pentru a preveni introducerea zgurii în cavitatea matriței.

Rezumat și recomandări prioritare de acțiune

1. Prima prioritate (inspecție imediată): Verificați dacă miezul de nisip are o conductă de evacuare! Dacă nu, aceasta este problema care trebuie rezolvată mai întâi. Încercați să îngropați fire de ceară sau să legați găurile de ventilație.

2. A doua prioritate (testare rapidă): Creșteți temperatura de turnare cu 20-30 ° C și observați îmbunătățirea porozității. Dacă efectul este semnificativ, indică puternic problema generării de gaz în miezul de nisip.

3. A treia prioritate (contactarea furnizorilor): Solicitați mostre de nisip acoperite cu gaz cu emisii scăzute pentru teste comparative, care este adesea cheia pentru rezolvarea problemei.

4. A patra prioritate (detecție și înregistrare): Verificați conținutul rezidual de Mg din lichidul de fier după sferoidizare pentru a vă asigura că se află într-un interval rezonabil scăzut.