Как можно устранить такие дефекты, как песчаные пупырышки на верхней поверхности деталей из серого чугуна, изготовленных методом литья в песчано-полимерную смолу?

На поверхности машинных отливок из серого чугуна, полученных смолистым песком, появляются песчаные наплывы, что является типичной проблемой, влияющей на качество поверхности отливок. Песчаные конкреции обычно представляют собой твердые комки металла и частиц песка, прилипшие к поверхности отливок, которые трудно очистить, а также могут повлиять на точность размеров и внешний вид.

1. Основной причиной образования песчаных конкреций является недостаточная местная прочность поверхности песчано-полимерной формы/сердцевины. Под термическим и механическим воздействием расплавленного металла поверхностные песчаные блоки отслаиваются и всасываются в расплавленный металл, но не смываются и не переплавляются полностью, а в конечном итоге обволакивают поверхность отливки. Конкретные причины можно проанализировать по следующим параметрам:

1. Неравномерная компактность из-за процесса формования/изготовления стержня: недостаточная компактность в некоторых местах (особенно в углах, канавках и глубоких полостях), рыхлая поверхность песчаной формы, низкая прочность, легко смывается. Неправильное удаление/ремонт формы: повреждение песчаной формы во время удаления формы или неполный ремонт во время ремонта формы, в результате чего могут остаться рыхлые песчаные блоки. Качество покрытия и процесс нанесения щеткой: слой покрытия слишком тонкий или не покрыт, и он не может эффективно изолировать высокотемпературную металлическую жидкость от поверхности песчаной формы. Недостаточная глубина проникновения покрытия: неспособность сформировать прочный «спеченный слой» с песчаной формой, что приводит к плохой адгезии. Недостаточная сушка покрытий: остаточная влага или растворители, газы, образующиеся при контакте с высокотемпературными металлическими жидкостями, могут воздействовать на покрытие и вызывать его растрескивание и отслаивание. Плохая вытяжка песчаной формы/стержня: Чрезмерное локальное давление газа может привести к «разрушению» слоя покрытия или слабого поверхностного слоя.

2. Причины производительности необработанного песка и смолистого песка: Форма и размер частиц необработанного песка: поверхность частиц песка гладкая, с плохой округлостью (например, большим угловым коэффициентом), слабым механическим зацеплением между частицами песка и низкой поверхностной прочностью песчаной формы. Недостаточное добавление смолы или неравномерное смешивание: приводит к низкому содержанию местной смолы и недостаточной прочности после отверждения. Неравномерное отверждение: особенно в случае толстых песчаных стержней, внутренняя часть может отверждаться не полностью или поверхность может стать хрупкой из-за чрезмерного выдувания (фурановой смолы). Длительное время хранения песчаных форм или высокая влажность окружающей среды: песчаные формы из смолы впитывают влагу, снижают прочность и увеличивают газообразование.

3. Причиной конструкции системы заливки является чрезмерное смывание металлической жидкости: литник обращен к стенке формы или песчаному стержню, образуя высокоскоростной поток металлической жидкости, который непосредственно воздействует. Конструкция системы заливки нерациональна, а скорость заполнения слишком высока, что вызывает сильную эрозию и износ поверхности песчаной формы/стержня.

4. Температура заливки самого расплавленного металла слишком высока: чрезмерная тепловая нагрузка ускорит термическое разложение смолы на поверхности песчаной формы и спекание частиц песка, что приведет к утолщению отслаивающегося слоя. В то же время текучесть расплавленного железа слишком хорошая, а очищающая сила увеличивается. Сильное окисление расплавленного железа. Высокое содержание оксидов (таких как FeO) в расплавленном железе может химически вступать в химическую реакцию с частицами песка SiO ₂, усиливая эрозию и тенденцию к налипанию песка металлической жидкости на песчаную форму.

2. Систематическое решение проблемы песчаных конкреций требует начала с профилактики и контроля, проведения систематических исследований и оптимизации процессов.

1. Оптимизируйте процесс изготовления формы и сердцевины, чтобы обеспечить равномерное уплотнение. Сосредоточьтесь на уплотнении сложных деталей, таких как углы, выступы и глубокие полости, и используйте специальные инструменты для облегчения уплотнения. Стандартизированное формование и ремонт. Соблюдайте осторожность и используйте специальную ремонтную пасту или покрытие для ремонта поврежденных участков. Нанесение армированных покрытий: выбирайте высококачественные покрытия из порошка циркона на спиртовой основе или порошка корунда, которые обладают высокой огнестойкостью и сильной коррозионной стойкостью. Убедитесь, что покрытие имеет достаточную концентрацию и вязкость, используя покрытие погружением, обливом или распылением, чтобы обеспечить равномерную толщину покрытия (обычно 2-4 слоя, толщина сухой пленки 0,3-0,8 мм). Полное высыхание: После воспламенения (покрытия на спиртовой основе) или высыхания убедитесь, что покрытие полностью сухое и не содержит пятен влаги. Обеспечьте плавный выпуск: установите достаточное количество и размер выпускных отверстий в соответствующих местах песчаной формы/стержня.

2. Строго контролировать качество смолистого песка и выбирать высококачественный сырой песок: приоритет следует отдавать использованию кварцевого песка с округлой формой частиц и гладкой поверхностью (например, песок Далин Внутренней Монголии) с угловым коэффициентом, контролируемым в пределах 1,2-1,3, что способствует улучшению текучести, уплотнению и прочности песка. Оптимизируйте соотношение смолы и процесс смешивания песка: отрегулируйте количество добавляемой смолы и отвердителя в зависимости от сезона, температуры и влажности окружающей среды (обычно 0,8–1,5% от исходного веса песка), чтобы обеспечить равномерное смешивание. Контролируйте эффект отверждения: избегайте чрезмерного выдувания или недостаточного отверждения. Для толстых и крупных песчаных кернов можно использовать процессы заполнения полых или коксовых блоков. Контролируйте условия хранения и использования: постарайтесь сократить время хранения песчаных форм/стержней и избегать впитывания влаги. Рекомендуется контролировать влажность в цехе ниже 60%.

3. Улучшить конструкцию системы розлива, чтобы она соответствовала принципу «плавного, быстрого и упорядоченного» розлива: использовать открытую, нижнюю или ступенчатую системы розлива. Избегайте прямой промывки: литник не должен быть обращен непосредственно к слабым частям стенки формы или песчаного сердечника. Такие меры, как введение касательных линий, установка литников и использование фильтровальных сеток, могут использоваться для буферизации, рассеивания и очистки потока расплавленного металла. Рассчитайте подходящее время заливки: избегайте слишком быстрого заполнения.

4. Оптимизируйте процесс плавления и заливки, чтобы контролировать соответствующую температуру заливки: обеспечивая целостность заливки и избегая холодоизоляции, старайтесь использовать более низкую температуру заливки. Для отливок станков средней толщины стенки обычно контролируют температуру 1350–1420 ℃ (оптическое измерение температуры). Очистка расплавленного железа: усилить предварительную обработку печи (например, использование средств для удаления шлака), чтобы предотвратить чрезмерное окисление расплавленного железа и обеспечить его чистоту. Плавная разливка: избегайте прерываний и разбрызгивания и держите разливочную чашку полной.

5. Управление на месте и проверка первой детали. Для первой детали после новых форм или изменений в процессе тщательно осмотрите детали, склонные к образованию песчаных конкреций. Установите точки контроля процесса: отслеживайте и записывайте ключевые процессы, такие как уплотнение, нанесение покрытия и температура заливки. Проанализируйте расположение песчаных конкреций: на основании регулярного положения песчаных конкреций определите, является ли это проблемой с формой, покрытием или системой заливки.

Резюме и предложения: Решение проблемы песчаных конкреций при производстве машинных отливок из серого чугуна с использованием смоляного песка заключается в «повышении поверхностной прочности песчаной формы» и «уменьшении эрозионного/термического воздействия металлической жидкости на стенки формы». Рекомендуем выполнить следующие действия для устранения неполадок:

Во-первых, проверьте покрытие: это самая прямая и распространенная причина. Подтвердите качество покрытия, толщину покрытия и условия высыхания.

2. Затем проверьте компактность и операцию формования: проверьте, не болтается ли песчаная форма в соответствующем положении песчаного узелка.

3. Затем проанализируйте систему заливки: понаблюдайте, появляются ли комки песка непосредственно напротив литника или в месте, где течение металла наиболее подвержено влиянию.

4. Наконец, проверьте параметры процесса: проверьте, находятся ли соотношение смолы и песка, качество сырого песка и температура заливки в контролируемом диапазоне. Благодаря такому систематическому анализу и поэтапному совершенствованию можно эффективно контролировать и устранять дефекты песчаных дюн, значительно улучшая качество поверхности и размерную точность отливок станков.