Кастингстал важным методом получения черновых отливок в машиностроении и занимает значительную позицию в промышленном производстве. С развитием общества конкуренция в литейной отрасли становится все более острой. Способ закрепиться на рынке в условиях столь жесткой конкуренции предъявляет высокие требования к самой литейной отрасли, включая обновление оборудования, технологические достижения и усовершенствование новых процессов. В литейном производстве сморщивание является характерным поверхностным дефектом цельных-литых чугунных деталей и является одним из основных факторов, влияющих на качество отливки и препятствующих производству чугуна.
Сморщенные дефекты и механизм их образования.
Как правило, складчатые дефекты обычно обнаруживаются в верхней части отливки, в мертвых углах или на вертикальных поверхностях тонкостенных-отливок с толщиной стенок менее 15 мм. По внешнему виду различают четыре основных типа складчатых дефектов: разветвленные, холодного-разреза, каплевидные-подобные и шлаковые-включающие. Среди них разветвленная морщинистость является более мелкой, тогда как складчатость, связанная с холодным-разрезом, капельным-и шлаковым-содержанием, более глубокая. Поверхности таких дефектов часто покрыты легкими блестящими хлопьями углерода, а углубления дефектов заполнены сажистым углеродом. Наличие таких дефектов и твердых остатков полистирола сильно влияет на качество поверхности чугунных деталей. При литье в твердую форму, если пенопласт не испаряется полностью, продукты его разложения могут утолщать первоначально тонкие сотовые -подобные мембранам структуры пенопласта, разрушая структуру пенопласта и образуя толстую твердую корку. Во время затвердевания расплавленного железа поверхностное натяжение остаточного жидкого полистирола отличается от поверхностного натяжения расплавленного железа, что приводит к сжатию. После того как металлическая жидкость остывает и затвердевает, образуются прерывистые волнистые морщины. Холодные -отделенные и каплевидные-морщинистые дефекты корки преимущественно возникают в местах схождения двух и более потоков недоохлажденного расплавленного чугуна или на верхней поверхности, где остаются неиспарившиеся жидкие или твердые остатки полистирола. После остывания и затвердевания отливки эти остатки углерода задерживаются на поверхности отливки, образуя включения неправильной формы в виде морщинистых дефектов корки.
Факторы, влияющие на морщинистые дефекты кожи
Влияние материала модели: Когда расплавленный металл течет по нагретым моделям, газификация и разложение пенопласта происходят не полностью, в результате чего часть материала остается в жидком состоянии. Даже при достаточно высоких температурах время, необходимое для полной газификации материала модели, всегда превышает время заполнения металлом. Эти остаточные материалы жидкой модели могут накапливаться на поверхности расплавленного металла или прилипать к стенкам формы, потенциально образуя различные дефекты отливки при неблагоприятных условиях процесса. Таким образом, формовочный материал является основным фактором, вызывающим или влияющим на появление складок в чугуне. Чем меньше продуктов высокотемпературного разложения пенопласта в жидком (или твердом) виде, тем меньше вероятность возникновения дефектов.
Влияние сплавов: Опыт производства показывает, что литая сталь и литой алюминий имеют лучшее качество поверхности и не имеют дефектов складок; ковкий чугун имеет меньше дефектов, чем серый чугун; Высококачественный-чугун имеет меньше дефектов, чем низко-чугун, что может быть связано с содержанием углерода в сплаве. Практика также показывает, что чем выше содержание углерода в сплаве, тем тяжелее дефекты; и наоборот, чем ниже содержание углерода, тем меньше дефектов.
Влияние температуры и скорости заливки: Практика показывает, что с увеличением температуры разливки металлической жидкости дефекты складчатости чугуна уменьшаются, а дефекты налипания песка становятся более выраженными; и наоборот, чем ниже температура заливки, тем более выражены морщинистые дефекты. Литая сталь, чугун, литой алюминий и другие сплавы, разливаемые при разных температурах, приводят к получению отливок со значительно разным качеством поверхности. Пенопласт претерпевает ряд реакций при воздействии-высокотемпературного расплавленного металла в форме, наиболее важной из которых является эндотермическая реакция испарения. Это неизбежно снижает температуру и текучесть расплавленного металла, влияя на его способность заполнять форму. При заливке различных сплавов было замечено, что пенопласт претерпевает разные превращения между расплавленным металлом и формой. Если температура заливки близка к температуре испарения пенопласта, при заливке образуется только белый дым, без образования черных продуктов разложения; при повышении температуры до температуры заливки чугуна из стыков песочницы просачиваются маслянистые вещества и образуется большое количество черного дыма; а когда температура продолжает повышаться до температуры заливки стали, пластик может подвергнуться еще одному преобразованию, которое помогает устранить дефекты.
Увеличение скорости заливки также может позволить пенопласту поглощать больше тепла от расплавленного металла в течение короткого периода заливки металла, компенсируя высокую скорость охлаждения твердых-отливок, а также ускоряя скорость испарения формы из пенопласта.
Влияние системы заливки и положения заливки: Неправильно спроектированная система заливки или неправильное положение заливки могут привести к образованию усадочных полостей и пористости. К таким дефектам может привести и неправильный подбор размерных параметров заливочных каналов в заливочной системе. Когда внутренний разливочный канал расположен в самой толстой части стенки отливки, размеры внутреннего разливочного канала выбирают более толстыми. После заливки отливки поток жидкости во внутреннем заливочном канале остается в жидком состоянии в течение длительного периода времени. При использовании обычных процессов литья чугуна (таких как дождевая-система разливки) для заливки цельных чугунных деталей возникают серьезные дефекты, такие как включения, окалина, газовые отверстия и морщины, а качество постоянно остается неудовлетворительным.
Эффект проницаемости формовочного песка: Испарение пенопласта в первую очередь происходит в местах, непосредственно прилегающих к расплавленному металлу. Как только между пенопластом и расплавленным металлом образуется слой высокотемпературного газа разложения, скорость испарения пенопласта в первую очередь зависит от скорости, с которой этот высокотемпературный-газ разложения проникает в формовочный песок и рассеивается. Улучшение проницаемости формовочного песка помогает увеличить расстояние газовой фазы, позволяя газу рассеиваться через формовочный песок на большей площади. Эксперименты также показывают, что повышение проницаемости формовочной смеси является важным фактором обеспечения качества отливок.
Влияние формы отливки: Отливки разных форм и размеров по-разному влияют на качество поверхности. Хотя это влияние обусловлено определенными закономерностями, это не означает, что более сложные формы приводят к ухудшению качества поверхности или что более простые формы гарантируют лучшее качество. Скорее, чем больше соотношение площади поверхности к объему или чем больше площадь верхней поверхности, тем более вероятно, что на верхней поверхности появятся широко распространенные вогнутые дефекты. Для чугунных деталей особенно распространены морщинистые дефекты. Даже по сравнению с цилиндрическими отливками того же объема плоские пластинчатые детали простой формы часто имеют худшее качество поверхности (особенно на верхней поверхности) из-за большей площади поверхности или более высокого соотношения площади поверхности-к-объему. При одинаковых условиях производства качество поверхности плоских деталей обычно уступает качеству поверхности цилиндрических отливок.