Obróbka w przypadku dużej porowatości cylindrycznych rdzeni piaskowych podczas produkcji części z żeliwa sferoidalnego przy użyciu technologii formowania piaskiem na surowo

Dzisiaj przeanalizujemy przypadek defektów porowatości występujących na powlekanym rdzeniu piaskowym elementu z żeliwa sferoidalnego. Materiał to GGG40, produkowany na pionowej linii produkcyjnej.

Ze względu na obszar stały w dolnej części rdzenia piaskowego odlewu, odprowadzenie gazu z rury okrągłej odlewu jest utrudnione. Dlatego też gaz wytwarzany przez rdzeń piaskowy jest „uwięziony” w obszarze końcowego krzepnięcia (gorącym punkcie) wewnątrz odlewu podczas procesu krzepnięcia roztopionego żelaza i nie może być płynnie odprowadzany. Poniżej przedstawiono szczegółowe przyczyny powstania i systematyczne rozwiązania:

Analiza głównych przyczyn: Szczytowa emisja gazu z rdzenia piaskowego nie odpowiada czasowi krzepnięcia roztopionego żelaza. Kiedy pokryty rdzeń piaskowy napotka stopione żelazo o wysokiej temperaturze, spoiwo żywiczne szybko się spali i ulegnie rozkładowi, wytwarzając dużą ilość gazu. Jeśli gazy te nie będą mogły być równomiernie odprowadzone, przedostaną się do roztopionego żelaza i utworzą pory na końcowej, zestalonej powierzchni.

Rozwiązanie:

1. Zoptymalizuj sam rdzeń piaskowy (co najważniejsze!): zmniejsz wytwarzanie gazu przez rdzeń piaskowy: sprawdź markę i model piasku powlekanego, którego używasz. Zaleca się przejście na piasek powlekany gazem o niskiej emisji, który zwykle wykorzystuje niskoemisyjną żywicę gazową i utwardzacz. Popraw oddychalność rdzenia piaskowego: Skontaktuj się z dostawcą piasku powlekanego, aby odpowiednio zmniejszyć wymagania wytrzymałościowe rdzenia piaskowego. Nadmierna wytrzymałość oznacza, że ​​dodawana jest duża ilość żywicy i występuje duże wydzielanie gazu. Im niższa wytrzymałość, tym lepiej, spełniając jednocześnie wymagania dotyczące stylizacji i odlewania. Sprawdź, czy zwartość rdzenia piaskowego nie jest zbyt duża. Podczas wykonywania rdzenia ciśnienie wtryskiwania piasku nie powinno być zbyt wysokie, aby zapobiec nadmiernemu zagęszczeniu rdzenia piaskowego. Zapewnić równomierny odpływ rdzeni piaskowych: Przy wykonywaniu rdzeni piaskowych należy wykonać kanały odciągowe! W przypadku tego małego rdzenia o średnicy 3 cm można przebić kilka małych otworów wylotowych pośrodku piaskowego rdzenia za pomocą igły wentylacyjnej lub można zastosować wstępnie osadzone nici woskowe w celu stopienia i utworzenia kanałów wylotowych podczas nalewania. Sprawdź luz pasujący głowicy rdzeniowej, aby upewnić się, że kanał wylotowy w głowicy rdzeniowej jest gładki i drożny, co umożliwia płynną ucieczkę gazu przez głowicę rdzeniową do układu wylotowego formy lub piasku.

2. Kolejność krzepnięcia i pułapka gazowa: Żeliwo sferoidalne ma charakterystykę krzepnięcia przypominającą pastę, a wnętrze pozostaje w stanie ciekłym przez długi czas po uformowaniu powłoki. Grubość ścianki odlewu jest jednakowa, ale środkowy obszar ścianki wewnętrznej stanowi końcową strefę krzepnięcia. Gaz, którego nie można odprowadzić, wytwarza wysokie ciśnienie wewnątrz wnęki formy i w słabym momencie, gdy powierzchnia skorupy roztopionego żelaza zaczyna krzepnąć (zwykle wewnętrzna ściana części środkowej i górnej), wdziera się do metalu, który jest jeszcze w stanie ciekłym. Ze względu na ciśnienie rozszerzania i krzepnięcia grafitu, gazy te ostatecznie zostają „zablokowane” w końcowym obszarze krzepnięcia, tworząc pory podskórne lub pory inwazyjne.

3. Właściwości chemiczne roztopionego żelaza pogarszają sytuację: nadmierna zawartość resztkowego magnezu (Mg) może zwiększyć napięcie powierzchniowe roztopionego żelaza, utrudniając unoszenie się i ucieczkę inwazyjnych pęcherzyków. Utlenianie płynnego żelaza (wysoka zawartość tlenu) lub niepełny wsad do pieca (rdza, plamy oleju) zwiększają tendencję do samowytrącania się porów, tworząc poważne pory wraz z inwazyjnymi gazami.

2. Należy zbadać i przetestować rozwiązania systematyczne w kolejności od pierwotnej do wtórnej:

1. Optymalizacja rdzenia piasku (najbardziej bezpośredni i skuteczny środek) w celu ograniczenia wytwarzania gazu: Natychmiast skontaktuj się z dostawcą piasku powlekanego i przejdź na piasek powlekany o niskiej zawartości gazu. Materiał ten został specjalnie zaprojektowany, aby rozwiązać takie problemy poprzez zastosowanie specjalnych żywic i dodatków w celu zmniejszenia wytwarzania gazu i opóźnienia szczytowego wytwarzania gazu. Upewnij się, że wylot rdzenia piaskowego jest całkowicie drożny (co jest niezwykle ważne!): W przypadku rdzeni piaskowych o średnicy 30 mm należy zainstalować system wyciągowy podczas procesu wytwarzania rdzenia. Najlepsza metoda: Użyj wstępnie osadzonego drutu woskowego do wydechu. Podczas procesu wytwarzania rdzenia osadza się jeden lub więcej drutów woskowych, które topią się podczas odlewania, tworząc doskonały kanał wylotowy. Prosta metoda: Wprowadź otwór wentylacyjny przez środek rdzenia piaskowego (lub w jego pobliżu) lub za pomocą igły wentylacyjnej. Upewnij się, że te kanały są podłączone do głowicy rdzenia. Zoptymalizuj projekt rdzenia: Sprawdź położenie rdzenia w formie, aby upewnić się, że szczelina między rdzeniem a formą piaskową nie może zostać całkowicie uszczelniona po umieszczeniu rdzenia piaskowego, który jest ostatnim kanałem ucieczki gazu na zewnątrz formy. W razie potrzeby można zwiększyć szczelinę pomiędzy głowicami rdzeni lub wykonać specjalistyczne szczeliny wydechowe.

2. Optymalizacja procesu (dostosowanie interakcji pomiędzy roztopionym żelazem i rdzeniem piaskowym) w celu zwiększenia temperatury zalewania: Jest to najszybszy i najskuteczniejszy środek tymczasowy na miejscu. Odpowiednie zwiększenie temperatury zalewania (np. 1380°C → 1400-1420°C) może wydłużyć czas pozostawania roztopionego żelaza w stanie ciekłym i dać więcej czasu na wyładowanie gazu. Spraw, aby powierzchnia rdzenia piaskowego spiekała się szybciej, tworząc „zeszkloną” twardą skorupę, zapobiegając dalszemu wydzielaniu się gazu z głębokiej żywicy. Uwaga: Nadmierna temperatura może powodować inne problemy (takie jak przyklejanie się piasku) i konieczne jest znalezienie punktu równowagi. Przyspiesz prędkość nalewania: skróć czas napełniania, unikając turbulencji. Szybko powstające ciśnienie statyczne metalu może lepiej stłumić inwazję gazu i całkowite wydmuchanie przed niższym zestaleniem. Zapewnij płynne wylewanie: Zastosuj system wylewania od dołu, aby uniknąć bezpośredniego spłukiwania rdzenia piaskowego przez roztopione żelazo, zmniejszyć turbulencje i zwijanie się. 3. Kontrola wytopu i cieczy żelaznej (aby wyeliminować problemy własne i uniknąć dodawania obrażeń) ściśle kontroluj zawartość resztkowego magnezu: nadmiar pozostałości Mg jest „katalizatorem” porów. Należy upewnić się, że zawartość Mg resztkowa po obróbce sferoidyzacji mieści się w dolnej granicy wymaganej w procesie (np. 0,03% -0,04%) i nie powinna być zbyt wysoka. Używaj czystych materiałów piecowych: Wyeliminuj złom stalowy i materiały pochodzące z recyklingu z poważnymi plamami rdzy i oleju oraz zapobiegaj ich rozkładowi, w wyniku którego powstają gazy [H], [O] i CO. Dokładnie usunąć żużel: Przed obróbką sferoidyzacją i wylewaniem żużel należy dokładnie usunąć, aby zapobiec wtaczaniu się żużla do wnęki formy.

Podsumowanie i zalecenia dotyczące priorytetów działań

1. Priorytet (natychmiastowy przegląd): Sprawdź, czy rdzeń piaskowy ma kanał wylotowy! Jeśli nie, jest to problem, który należy rozwiązać w pierwszej kolejności. Spróbuj zakopać nici woskowe lub zawiązać otwory wentylacyjne.

2. Priorytet drugi (szybkie testowanie): Zwiększ temperaturę zalewania o 20-30°C i obserwuj poprawę porowatości. Jeśli efekt jest znaczący, zdecydowanie wskazuje to na problem generacji gazu w rdzeniu piaskowym.

3. Trzeci priorytet (kontakt z dostawcami): Poproś o próbki piasku powlekanego gazem o niskiej emisji do testów porównawczych, które często są kluczem do rozwiązania problemu.

4. Priorytet czwarty (wykrywanie i rejestracja): Sprawdź zawartość resztkową Mg w płynnym żelazie po sferoidyzacji, aby upewnić się, że mieści się ona w rozsądnym niskim zakresie.