Прежде чем поверхность отливки затвердеет в оболочку, формовочные материалы, такие как песчаные формы и песчаные стержни, нагреваются с выделением газов. Газы не растворяются в расплавленном металле, а проникают в расплавленный металл под давлением, образуя пузырьки и поры. В настоящее время большинство дефектов пор, возникающих на заводах по литью в мокрых формах в моей стране, относятся к этому типу «интрузивных пор».
Лучше всего, чтобы газ, выделяемый песчаной формой и стержнем, выходил через поры песка. Однако вентиляционные возможности песчаных форм и песчаных стержней ограничены, и особенно сложно создать вытяжные каналы для сложных песчаных стержней. По мере увеличения количества образующегося газа давление газа на границе раздела в источнике газа (так называемое «противодавление») продолжает увеличиваться. Если скорость разливки высокая, статическое давление расплавленного металла превышает противодавление газа, и здесь газ не может проникнуть в расплавленный металл. Если расплавленный металл на границе раздела не может вовремя создать достаточное статическое давление, чтобы превысить противодавление образования газа, газ проникнет через незатвердевшую поверхность отливки и проникнет в расплавленный металл, образуя пузырьки. Нагретый объем пузырьков, просверленных в расплавленном металле, имеет тенденцию к дальнейшему расширению. Более того, некоторые источники газа непрерывно транспортируют газ, и в расплавленном металле появляются веревки пузырьков. Форма инвазионных устьиц шаровидная или грушевидная. Направление, указанное его кончиком, является направлением источника воздуха. Размер проникающих пор варьируется. Они могут плавать и оставаться недалеко от источника газа в отливке или могут собираться под оболочкой верхней поверхности отливки, образуя плоскую форму. Если температура заливки высокая, а вязкость расплавленного металла низкая, проникающие пузырьки могут выходить с верхней поверхности песчаной формы или перетекать в переливной стояк с расплавленным металлом. Источник пор варьируется в зависимости от песчаной формы или стержня.
1. Устьичные дефекты можно предотвратить, увеличив вентиляционную способность стенки и уменьшив газообразование формовочной смеси. Конкретные причины и профилактические меры заключаются в следующем:
1. В форме зеленого песка содержится большое количество газа: влажность формовочного песка слишком высока, особенно когда содержание пылевидного угля слишком велико, при заливке расплавленного металла в него может внезапно выделяться большое количество газа. полость формы. Если при этом выхлоп не будет гладким, давление газа превысит местное статическое давление расплавленного металла и внезапно проникнет в расплавленный металл, образуя взрывной всплеск. Обычно это называется «удушающим огнем», при котором в отливке образуются более крупные пузыри. Следовательно, во время литья в сырые пески необходимо строго контролировать степень уплотнения и содержание влаги в формовочном песке, а скорость выделения газа не должна быть слишком высокой. Эффективное содержание пылевидного угля в формовочном песке следует главным образом контролировать в зависимости от морфологии поверхности отливки. Если на поверхности отливки имеется небольшой прилипший песок, количество пылевидного угля можно немного увеличить. Если поверхность отливки посинела, эффективное количество пылевидного угля следует уменьшить во избежание чрезмерного газообразования.
2. Примеси в зеленом песке при нагревании выделяют газ: небольшие глиняные шарики, измельченные бумажные шарики, окурки, фрагменты влагопоглощающих песчаных стержней и другие органические вещества, смешанные с формовочным песком, выделяют газ при нагревании и изменятся после впитывая воду в зеленый песок. Повышение производительности интенсивной добычи газа. Эти примеси выходят на поверхность полости формы и неизбежно становятся точками концентрированного газовыделения. В литейном производстве многие необъяснимые дефекты пор возникают в основном из-за примесей, смешанных с формовочным песком. Иногда пузырьки образуются один за другим и превращаются в серию пор в поперечном сечении отливки.
3. Песчаный стержень и внутреннее охлаждающее железо во влажной форме подвержены влиянию влаги: после формования в определенном литейном цехе стержень с холодным стержнем и короб с пряжкой немедленно закрываются, а печь открывается для заливки на следующий день. . Большое количество пористых дефектов в отливках вызвано поглощением влаги в песчаном стержне. Холодный стержневой ящик из песка легко впитывает влагу. Во время заливки вода, поглощенная песчаным стержнем, при нагревании сразу же испаряется в водяной пар и попадает в расплавленный металл, образуя пузырьки. На заводах, которые не могут открыть печь в тот же день, они могут закрыть коробку, не вставляя сначала стержни, и дождаться дня открытия, прежде чем открывать песчаную форму, устанавливать стержень, закрывать форму и разливать, чтобы избежать чрезмерного поглощения влаги. песчаная форма. Следует быть более осторожным при моделировании горячим песком. Если вы подождете некоторое время после формования перед заливкой, водяной пар, постоянно выделяющийся из горячего песка, будет конденсироваться в полости формы и устанавливать стержень из холодного песка, опору стержня или внутреннее охлаждающее железо. Например, на рисунке 28 показана цилиндрическая отливка с внутренним диаметром 4 дюйма (ф101,6 мм). Влажность песка для горячего формования составляет 3,5%, температура 58 градусов, температура в помещении и в сердцевине песка 18 градусов, а отливку оставляют на 80 минут после формования. После охлаждения, очистки и механической обработки в отливках вблизи верхней поверхности песчаного стержня появляются диффузно распределенные сотовые пористые дефекты, которые образуются за счет конденсации паров воды на поверхности песчаного стержня.
4. Вытяжная способность песчаной формы недостаточна: сырой песок имеет высокую воздухопроницаемость, что помогает снизить противодавление на границе раздела. Однако оно не должно быть слишком высоким, чтобы избежать механического прилипания песка или шероховатости поверхности отливки. Чем выше компактность песчаной формы, тем меньше зазор между песчинками и хуже вентиляционная способность песчаной формы при отливке. Чтобы предотвратить дефекты пор, обычно нельзя полагаться только на воздухопроницаемость песчаной формы, но также необходимо предусмотреть дополнительные вытяжные каналы для улучшения вытяжной способности. Во время ручного формования и простого машинного формования, чтобы улучшить вентиляционную способность песчаной формы, формовщик использует заостренное сверло, чтобы проделать непроникающие вентиляционные отверстия в задней части песчаной формы. Глубина вентиляционного отверстия составляет примерно 4–5 мм от модели, что позволяет избежать повреждения модели и может проникать во слой сцепления влаги формовочного песка или находиться рядом с ним, чтобы уменьшить сопротивление выхлопу. Также часто в песчаной форме просверливают вентиляционные отверстия непосредственно в атмосферу. Формовочные машины с более высокой степенью механизации используют на шаблоне плоские листовидные и круглые дырчатые вытяжные каналы, а также снабжены вытяжными иглами, не открытыми в атмосферу на каждой бобышке формы. Даже если высота вентиляционного штифта составляет лишь половину толщины песчаной формы, значение воздухопроницаемости в этом месте увеличится вдвое. На некоторых линиях по производству моделей имеются специальные сверлильные станки для сверления прямых или полусквозных вентиляционных отверстий. Я видел за границей литейный завод, который использовал линию литья под высоким давлением для производства блоков цилиндров дизельных двигателей. После того, как верхняя песчаная форма была открыта, рабочие с помощью длинной электродрели просверлили несколько выпускных отверстий из полости формы. В полости формы при литье под давлением с вертикальным разделением имеются воздухоудерживающие детали, и газ можно выпускать с помощью выпускных канавок листа.
5. Низкое давление и температура расплавленного железа: количество песка, съеденного на верхней поверхности полости формы верхнего ящика с песком, не должно быть слишком маленьким. С одной стороны, это предотвращает разрушение песчаной формы расплавленным железом. С другой стороны, это увеличивает статическое давление расплавленного железа, препятствуя развитию песчаной формы и песчаного стержня. Противодавление воздуха. Размещение литниковых и стояковых колец на песчаной форме также может увеличить гидравлическое давление металла. Увеличение температуры заливки расплавленного железа может снизить вязкость расплавленного металла, что облегчит всплывание пузырьков и их выход из расплавленного железа. Особое внимание обратите на фактическую температуру разливки расплавленного чугуна последнего вида в том же ковше. Соответствующее увеличение температуры заливки не только полезно для предотвращения проникновения в поры, но также помогает предотвратить такие дефекты, как захват пор и других пор, холодная изоляция и недостаточная заливка. Открытие переливного стояка может привести к выбросу расплавленного чугуна, смешанного с пузырьками и включениями, из полости формы.
2. Песчаное ядро выделяет газ.
Независимо от связующего, используемого для изготовления песчаного стержня, при производстве отливок с большей вероятностью возникают интрузивные дефекты пористости. Поскольку песчаный сердечник окружен расплавленным железом и сильно нагревается, связующее разлагается и выделяет большое количество газа. Песчаный стержень соединен с седлом песчаного стержня через головку стержня, и газ выпускается из седла стержня из формы. Трудно сделать выхлопную систему гладкой. Подавляющее большинство дефектов пористости, часто встречающихся на литейных заводах, производящих отливки с несколькими песчаными сердечниками, такие как блоки цилиндров и головки цилиндров автомобильных двигателей, вызваны выделением газов из песчаного сердечника. Центральный научно-исследовательский институт корпорации Toyota в Японии изучил противодавление и механизм образования пор на границе раздела при заливке расплавленного железа в песчаную оболочку из фенольной смолы для автомобильных отливок. Датчик давления с кремниевой диафрагмой используется в месте, где могут образовываться поры, для измерения изменения давления газа (в см Fe) в сердечнике оболочки с течением времени после отливки. В то же время было также измерено, что давление расплавленного железа (также в см Fe) увеличивается с повышением уровня заливаемой жидкости. Результаты показывают, что имеется три пика давления газа в песчаном керне (см. кривую на рисунке 29). I — противодавление, когда расплавленное железо едва покрывает песчаное ядро; II — самый высокий пик противодавления через 10–30 секунд; III имеет более низкое пиковое значение, а продолжительность времени зависит от содержания смоляного связующего в песчаном сердечнике. Если давление расплавленного железа A после заливки превышает противодавление газообразования в сердцевине оболочки, кривая будет гладкой и дефектов пор не возникнет. Если давление заливаемого расплавленного железа равно B, пик давления газа II значительно колеблется, что связано с тем, что газ песчаного ядра преодолевает давление расплавленного железа и проникает в расплавленное железо, то есть явление пузырька. Если время выдувания пузырьков короткое, а время предварительного затвердевания длительное, хотя дефекты пор могут не обязательно возникать, дефектов пор будет больше, чем при давлении расплавленного железа A. При массовом производстве могут возникнуть некоторые дефекты воздушных отверстий. Если эффективное давление расплавленного железа составляет всего лишь C, противодавление газа в песчаном сердечнике превышает давление расплавленного железа, и пузырьки появятся сразу после того, как расплавленное железо покроет песчаное ядро. Продолжайте до тех пор, пока поверхность отливки не затвердеет, а пики I, II и III кривой не исчезнут, что указывает на наличие пористых дефектов на отливке. Из кривой «время-давление» видно, что если давление расплавленного железа превышает противодавление границы раздела в любой момент после заливки, пузырьки не будут бурить расплавленный чугун из песчаного ядра.
3. Обычно используемые методы предотвращения проникновения пор песчаного керна заключаются в следующем:
1. Увеличьте пропускную способность песчаного стержня: там, где это возможно, в середине песчаного стержня должно быть гладкое выпускное отверстие. Если зазор между головкой керна и гнездом сердечника велик, головку песчаного керна следует закрыть герметизирующими материалами, такими как войлочные прокладки из огнеупорного волокна, грязевые полоски, асбестовые веревки и т. д., чтобы гарантировать, что расплавленный металл не проникнет в выхлопную систему. канал. Для толстых и крупных песчаных кернов их следует выдолбить или вкопать пополам во внутреннюю полость в форме сетки, а затем склеить. Наиболее часто используемый метод вытяжки из самозатвердевающих песчаных стержней из смолы заключается в использовании шлангов с нейлоновой оплеткой, которые можно легко встроить в песчаный стержень по любой форме песчаного сердечника. Для песчаных сердечников сложных отливок, таких как головки цилиндров двигателей внутреннего сгорания и блоки цилиндров, особое внимание следует уделять выхлопной способности песчаного сердечника. Горячие стержневые ящики, холодные стержневые ящики и оболочечные керны отстреливаются целиком. Выхлопные трубы нельзя заделать заранее, но можно разместить и изготовить вентиляционные иглы или стержни во время изготовления керна (некоторые из них необходимо извлечь перед отбором керна). Чаще всего, после того как песчаный стержень затвердевает, для сверления головки керна используется твердосплавное сверло, чтобы облегчить вытяжку. Однажды я видел иностранный серийный автомобильный литейный завод. При изготовлении песчаного сердечника с водяной рубашкой многоцилиндровой головки цилиндра использовался специальный многоголовочный сверлильный станок для одновременного сверления глухих отверстий для каждой головки сердечника канала охлаждающей воды песчаного сердечника с водяной рубашкой снизу вверх. Хоть глубина сверления и не большая, но выматывать очень выгодно.
2. Максимально уменьшите газообразование в песчаном сердечнике из смолы: выберите связующее с высокой прочностью сцепления, низким газообразованием и медленным газообразованием, уменьшите количество добавляемого связующего и тщательно обожгите песчаный сердечник, а другие меры могут уменьшить газообразование в песчаном керне. Объем газа и скорость газообразования.
3. Увеличьте скорость и температуру заливки: исходя из того, что турбулентность не возникнет, газ будет захвачен и форма не подвергнется эрозии, скорость разливки следует увеличить, чтобы быстро создать давление металлической жидкости и предотвратить проникновение газа. Кроме того, также лучше всего повысить температуру заливки, чтобы снизить вязкость расплавленного чугуна, чтобы поступающие пузырьки могли легко всплывать и сливаться в переливной стояк вместе с потоком металла. Вот почему, когда в отливках имеются захваченные или проникающие в поры дефекты, можно устранить пористые дефекты, увеличив температуру разливки на 30–50 градусов. В процессе производства должна контролироваться фактическая температура последней коробки расплавленного чугуна в каждой разливочной упаковке. Поскольку температура конечного расплавленного железа снижается, вероятно возникновение поровых дефектов.
4. Зажигание стержневой головки: во время заливки подожгите выпускное отверстие для газа системы выхлопа песчаного стержня в верхней части песчаной формы, чтобы воспламенить газ, выходящий из песчаного стержня. Это может увеличить силу извлечения газа на выходе и увеличить скорость выпуска газа из песчаного керна.