Обработка сильной пористости цилиндрических трубчатых стержней из песчаника при производстве деталей из ковкого чугуна с использованием технологии формования из сырой песчаной смеси.

Сегодня мы проанализируем случай дефектов пористости, возникающих на покрытом песчаном сердечнике детали из ковкого чугуна. Материал GGG40, производится на вертикальной производственной линии.

Из-за наличия твердой зоны в нижней части песчаного стержня отливки трудно выпустить газ внутрь круглой трубы отливки. Таким образом, газ, генерируемый песчаным стержнем, «захватывается» в зоне окончательного затвердевания (горячей точке) внутри отливки во время процесса затвердевания расплавленного железа и не может быть плавно выпущен. Ниже приведены подробные причины формирования и системные решения:

Анализ основных причин: Пиковое выделение газа из песчаного керна не соответствует времени затвердевания расплавленного железа. Когда песчаный сердечник с покрытием сталкивается с высокотемпературным расплавленным железом, связующая смола быстро сгорает и разлагается, выделяя большое количество газа. Если эти газы не могут быть выведены плавно, они проникнут в расплавленный чугун и образуют поры на окончательно затвердевшей поверхности.

Решение:

1. Оптимизируйте сам песчаный стержень (самое главное!): уменьшите газообразование песчаного стержня: проверьте марку и модель песка с покрытием, который вы используете. Рекомендуется перейти на песок, покрытый газом с низким уровнем выбросов, в котором обычно используются смола с низким уровнем выбросов и отвердитель. Улучшите воздухопроницаемость песчаного стержня: свяжитесь с поставщиком песка с покрытием, чтобы соответствующим образом снизить требования к прочности песчаного стержня. Чрезмерная прочность означает добавление большого количества смолы и высокое газообразование. Чем ниже прочность, тем лучше, при соблюдении требований по укладке и отливке. Проверьте, не слишком ли высока плотность песчаного сердечника. При изготовлении стержня давление нагнетания песка не должно быть слишком высоким, чтобы песчаный стержень не стал слишком плотным. Обеспечьте плавный выхлоп песчаных стержней: При изготовлении песчаных стержней необходимо сделать вытяжные каналы! Для этого небольшого стержня диаметром 3 см в центре песчаного керна можно проткнуть несколько небольших выпускных отверстий с помощью вентиляционной иглы или использовать заранее заделанные восковые нити, чтобы расплавить и образовать вытяжные каналы во время заливки. Проверьте посадочный зазор стержневой головки и убедитесь, что выпускной канал на стержневой головке гладкий и беспрепятственный, позволяя газу беспрепятственно выходить через стержневую головку в форму или систему выпуска песка.

2. Последовательность затвердевания и газовая ловушка: ковкий чугун имеет пастообразные характеристики затвердевания, а внутренняя часть остается в жидком состоянии в течение длительного времени после образования оболочки. Толщина стенок отливки одинакова, но центральная часть внутренней стенки является зоной окончательного затвердевания. Газ, который не может быть отведен, образует внутри полости формы высокое давление и в тот слабый момент, когда поверхность расплавленного железа начинает затвердевать или начинает затвердевать (обычно внутренняя стенка средней и верхней частей), проникает в металл, находящийся еще в жидком состоянии. Из-за расширения и давления затвердевания графита эти газы в конечном итоге «запираются» в зоне окончательного затвердевания, образуя подкожные поры или инвазивные поры.

3. Химические свойства расплавленного железа усугубляют ситуацию: чрезмерное остаточное содержание магния (Mg) может увеличить поверхностное натяжение расплавленного железа, что затрудняет всплывание и выход пузырьков, проникающих в расплав. Окисление жидкого железа (высокое содержание кислорода) или неполная загрузка печи (ржавчина, масляные пятна) увеличивают склонность к самоосаждению пор, образуя серьезные поры вместе с инвазивными газами.

2. Необходимо исследовать и тестировать систематические решения в порядке от первичного к вторичному:

1. Оптимизация песчаного стержня (наиболее прямая и эффективная мера) для снижения образования газа: Немедленно свяжитесь с поставщиком песка с покрытием и переключитесь на песок с низким содержанием газа. Этот материал специально разработан для решения подобных проблем за счет использования специальных смол и добавок, позволяющих уменьшить газообразование и задержать пиковое газообразование. Убедитесь, что выхлоп песчаного стержня абсолютно беспрепятственен (крайне важно!): Для песчаных стержней диаметром 30 мм во время процесса изготовления стержня должна быть установлена ​​вытяжная система. Лучший метод: используйте предварительно заделанную восковую проволоку для выхлопных газов. В процессе изготовления стержня внедряются одна или несколько восковых проволок, которые плавятся во время литья, образуя идеальный вытяжной канал. Простой метод: вставьте вентиляционное отверстие в центр песчаного керна (или рядом с ним) или с помощью вентиляционной иглы. Убедитесь, что эти каналы подключены к основной головке. Оптимизируйте конструкцию стержня: проверьте положение стержня в форме, чтобы убедиться, что зазор между стержнем и песчаной формой не может быть полностью закрыт после установки песчаного стержня, который является последним каналом для выхода газа за пределы формы. При необходимости зазор между стержневыми головками можно увеличить или сделать специализированные вытяжные щели.

2. Оптимизация процесса (регулировка взаимодействия между расплавленным железом и песчаной сердцевиной) для повышения температуры заливки: это самая быстрая и эффективная временная мера на месте. Соответствующее увеличение температуры разливки (например, 1380 ° C → 1400–1420 ° C) может продлить время, в течение которого расплавленный чугун остается жидким, и дать больше времени для выхода газа. Ускорьте спекание поверхности песчаного сердечника, чтобы сформировать «стеклованную» твердую оболочку, предотвращая дальнейшее выделение газа из глубокой смолы. Внимание: Чрезмерная температура может вызвать другие проблемы (например, прилипание песка), поэтому необходимо найти точку равновесия. Увеличьте скорость разлива: сократите время наполнения, избегая при этом турбулентности. Быстро установившееся статическое давление металла может лучше подавить проникновение газа и полный выброс газа до начала затвердевания. Обеспечьте плавную разливку: используйте систему нижней разливки, чтобы избежать прямого промывания песчаного ядра расплавленным железом, уменьшить турбулентность и скручивание. 3. Плавка и контроль жидкости железа (чтобы устранить проблемы с самим собой и избежать усугубления травм) строго контролируйте остаточное содержание магния: чрезмерный остаток магния является «катализатором» образования пор. Убедитесь, что остаточное содержание Mg после обработки сфероидизацией контролируется в пределах нижнего предела, требуемого процессом (например, 0,03% -0,04%), и не должно быть слишком высоким. Используйте чистые материалы для печи: устраните стальной лом и переработанные материалы с сильными пятнами ржавчины и масла и предотвратите их разложение с образованием газов [H], [O] и CO. Тщательно удалите шлак: перед сфероидизацией и заливкой шлак необходимо тщательно удалить, чтобы предотвратить его попадание в полость формы.

Резюме и рекомендации по приоритетам действий

1. Первоочередная задача (немедленная проверка): Проверить наличие в песчаном сердечнике вытяжного канала! Если нет, то эту проблему необходимо решить в первую очередь. Попробуйте закопать вощеные нити или завязать вентиляционные отверстия.

2. Второй приоритет (экспресс-тестирование): Увеличьте температуру заливки на 20-30°С и наблюдайте за улучшением пористости. Если эффект значителен, это убедительно указывает на проблему образования газа в песчаном керне.

3. Третий приоритет (связь с поставщиками): запросить образцы песка с низким уровнем выбросов, покрытого газом, для сравнительного тестирования, что часто является ключом к решению проблемы.

4. Четвертый приоритет (обнаружение и регистрация): проверьте остаточное содержание магния в железосодержащей жидкости после сфероидизации, чтобы убедиться, что оно находится в разумно низком диапазоне.