1. Класифікація та характеристика дефектів пористості
1.1. Інтрузивна пористість (локалізована пористість):
Під час термічної обробки розплавленого металу гази, які утворюються формою (або серцевиною), проникають у чавунну рідину, що призводить до локалізованої пористості в певних ділянках виливка під час процесу охолодження. Слід підкреслити, що взаємодія між розплавленим металом і формою/сердцем відбувається лише під час лиття, дозволяючи газам, які утворюються формою/сердцем при високих температурах, проникати в чавунну рідину. (Фізична реакція)
◆Особливості вхідної пористості:
- Проявляється у вигляді локалізованої пористості, що виникає в певних областях виливка.
- Поверхня пор відносно гладка, представляючи собою окремі або стільникові пустоти.
- Колір пір білий або може мати темний шар, зрідка покритий окисленою шкіркою.
- У випадку чавуну з шаровидним/ущільненим графітом він може виділяти запах, що нагадує карбід. Див. Малюнок 1.
Усадкова пористість:
- Виявляє характеристики усадки та пористості.
- Див. малюнок 2.
1.2 Опадова пористість (ситоподібна пористість):
Розчинені в рідині гази утворюють пори в процесі охолодження, оскільки їх розчинність зменшується. Ці пори часто мають круглу, еліптичну або голчасту форму. Важливо відзначити, що газоутворення в чавунній рідині відбувається на стадіях плавлення та обробки. З підвищенням температури чавунної рідини розчинність газів збільшується, що призводить до збільшення вмісту газу внаслідок фізичних і хімічних реакцій під час процесу плавлення. (Наявність газу в чавунній рідині є наслідком фізичних і хімічних реакцій, в яких беруть участь усі речовини, що беруть участь у процесі плавки).
Характеристики пористості опадів:
Характерною особливістю є те, що він численний, дисперсний і відносно рівномірно розподілений по всьому або значній частині поперечного перерізу виливка. Дивіться малюнок 3.
1.3 Реакційна пористість:
Пористість утворюється внаслідок хімічних реакцій між розплавленим металом і поверхнею прес-форми. У цьому процесі рідина чавуну проходить стадію охолодження, в результаті чого гази вивільняються та затримуються виключно на поверхні відливки.
Характеристики реакційної пористості:
Цей тип пористості переважно з’являється на поверхні виливка, приблизно 1-3 мм від поверхні виливка. Він представляє собою щільно розподілений малюнок дрібних, близько розташованих пор, які стають більш помітними після термічної обробки та дробеструйної обробки. Як правило, ці пори мають форму голки або пуголовка. Він також відомий як підповерхнева пористість. Дивіться малюнок 4.
A. Тип шлаку сфероїдного агента**
Характеристика дефекту: На поверхні виливка з'являються сферичні поглиблення, що містять включення. Ці поглиблення часто виникають поблизу внутрішньої ліберної системи. Скануюча електронна мікроскопія виявляє нерівні поверхні всередині пор. Спектральний аналіз вмісту пор виявляє Si, Mg, Al, Ba та O. Наявність Mg, який є специфічним для сфероїдизуючих агентів, свідчить про те, що включення є шлаком, утвореним за участю сфероїдизуючих агентів. Газові дірки CO утворюються в результаті реакції між вуглецем у рідині заліза та шлаком.
B. Тип шлаку внаслідок дефекту інокулянту. Характеристики: поперечний переріз має кілька западин. Скануюча електронна мікроскопія та спектральний аналіз виявляють нерівні внутрішні поверхні в поглибленнях, а також присутність у включеннях Si, Ca, Ba та O. Ба є унікальним елементом інокулянту. Це вказує на те, що залишковий кремнієво-залізний модифікатор утворює шлак, а реакція між вуглецем у рідині заліза та оксидом у шлаку призводить до утворення газу CO, що спричиняє дефекти точкових отворів. Причина: Неповне розплавлення модифікатора під час потоку призводить до утворення шлаку. Контразаходи: використовуйте сухі інокулянти, щоб запобігти розбризкуванню чавунної рідини та пористості шлаку під час інокуляції.
Дефект C: тип включення шлаку та піску Зовнішній вигляд дефекту: численні западини на поверхні виливка біля литника. Скануюча електронна мікроскопія показує наявність шлаку та піску в поглибленнях. Спектральний аналіз вказує на наявність у піску Si, O, Al, а в шлаку таких елементів, як Mg, Ce, Mn. Це говорить про те, що дефект утворюється внаслідок взаємодії інокулянта і піску. Рішення: збільште площу поперечного перерізу литника та зменшіть швидкість потоку в литнику.
D Дефект: Дефект піщаної форми, спричинений вологою. Дефект. Зовнішній вигляд: Заглиблення на поверхні відливки після механічної обробки. Скануюча електронна мікроскопія не виявляє жодних дефектів у поглибленнях. Спектральний аналіз показує, що основними елементами є C, O, Si і Fe. Це точковий дефект, спричинений водяною парою, що утворюється з вологи у мокрій формі. Рішення: Зменшіть вміст вологи у формувальному піску, покращте проникність формувального піску та збільште частку вугільного порошку у формувальному піску. Зменшіть вміст вологи в смолі в процесі виробництва холодного боксу.
2.1 Аналіз причин інвазивної пористості:
1. Причини інвазивної пористості:
- Непродумана конструкція системи розливу, що призводить до поганого відведення газу або утворення завихрення, що призводить до захоплення газів під час розливу.
- Надмірна компактність піщаної форми, зниження її водопроникності.
- Недостатнє виділення газу в піщаному ядрі або блокування повітряних каналів.
- Високий вміст вологи в формувальному піску (сердце). Під час вологих погодних умов вологе повітря може поглинатися формою/сердцем і реагувати з розплавленим залізом, що призводить до утворення великої кількості газу, який затримується в порожнині форми.
- Забруднення опори сердечника та заліза сердечника маслом.
- Надмірна кількість летючих речовин у формувальному піску.
- Високий вміст азоту смоли (N) у покритому піску, що призводить до розкладання NH3 та утворення газів N і H.
- Нерівномірна заливка, недостатнє заповнення, в результаті чого надходить велика кількість газу.
- Високий вміст глини у формувальному піску, погана проникність, що спричиняє «дуви» на поверхні виливка, що також вважається інвазивною пористістю.
2.2 Аналіз причин пористості:
1. Високий вміст газу, сильна корозія та надлишок мастила на поверхні печі призводять до більш високого вмісту газу в розплавленому чавуні.
2. Недостатнє висихання розплавленої чавунної форми.
3. Недостатнє висихання сплаву.
4. Кремній і рідкоземельні елементи в шихті печі можуть легко генерувати отвори для водню, тоді як алюміній або оксид алюмінію можуть генерувати газ.
5. Низька температура розливу, через що утворений газ не має достатньо часу, щоб піднятися та вийти.
6. Нестабільна наливка.
7. Висока температура піску, що перевищує 35 градусів, або висока температура серцевини може призвести до поглинання вологи поверхнею порожнини форми та надмірного вмісту води в поверхневому шарі.
8. Реакційна пористість: газ, що утворюється в результаті хімічної реакції між хімічними елементами розплавленого заліза та формою/сердцем, проникає в рідину. Газові пори утворюються в процесі охолодження, коли газ не встигає вивільнитися.
9. Високий залишковий вміст магнію: надмірний вміст магнію посилює тенденцію поглинання водню розплавленим чавуном. Залишковий вміст магнію понад 0.05% у розплавленому залізі може спричинити підшкірну пористість газу. Високонікелевий аустенітний ковкий чавун із вмістом залишкового магнію понад 0,07% більш схильний до підшкірної газової пористості.
10. Низька температура розливу.
11. Високий вміст сірки в розплавленому чавуні: коли вміст сірки перевищує 0.094%, виникає підшкірна газова пористість, і чим вищий вміст сірки, тим сильніша підшкірна газова пористість.
12. Вміст рідкоземельних елементів: надмірний вміст рідкоземельних елементів збільшує вміст оксиду в розплавленому залізі, що призводить до збільшення ядер сторонніх бульбашок і пористості підшкірного газу. Залишковий вміст рідкоземельних елементів слід контролювати в межах 0.043%.
13. Вміст алюмінію: алюміній у розплавленому чавуні є основною причиною пористості газоподібного водню у виливках. Коли залишковий вміст алюмінію в ковкому чавуні вологого типу становить від 0.03% до 0,05%, виникає підшкірна газова пористість.
14. Товщина стінки виливка: тонкостінні та товсті виливки менш схильні до підшкірної газової пористості.
15. Вміст вологи у формувальному піску: зі збільшенням вмісту вологи збільшується схильність чавуну з шаровидним графічним графічним шаром до утворення підшкірної газової пористості. Коли вміст вологи у формувальному піску контролюється нижче 4,8%, коефіцієнт пористості підшкірного газу наближається до нуля.
Крім того, важливу роль відіграють компактність формувального піску та температура заливки.
Пара магнію, що виходить із розплавленого заліза, і сульфід магнію на поверхні розплавленого заліза реагують з водяною парою у формі таким чином: Mg + H2O → MgO + 2[H] і MgS + H2O → MgO + H2O. Утворені гази водню, оксиду магнію та сульфіду магнію потенційно можуть проникати в лиття через поверхню розплавленого чавуну.
3. Методи запобігання дефектам пористості:
1. Перед використанням ретельно очистіть завантажену піч, щоб видалити надмірний вміст газу, сильну корозію та поверхневий жир.
2. Суворо контролювати температуру розплавленого чавуну під час виймання його з печі та під час розливання. Уникайте занадто низьких температур розливання.
3. Повністю висушіть тигель печі, ківш і форму для розплавленого заліза. Перед використанням розігрійте ковш.
4. Попередньо нагрійте сфероїдизуючі агенти та інокулянти належним чином, щоб зменшити кількість газу, який вводять рідкоземельні землі та феросиліцій.
5. Правильно спроектуйте систему розливу, щоб забезпечити плавну вентиляцію всередині порожнини форми та постійний потік у порожнину.
6. Забезпечити рівномірну ущільнення формувального піску, уникаючи надмірної герметичності.
7. Відповідним чином зменшіть вміст глини в керновому піску та збільште його водопроникність.
8. Забезпечте належну вентиляцію піщаного сердечника та закрийте щілини між сердечниками, щоб запобігти потраплянню розплавленого заліза та блокуванню повітряних проходів.
9. Встановіть стояки або вентиляційні отвори у найвищих точках лиття. Звертайте увагу на вентиляцію під час заливання великих виливків.
10. Трохи нахиліть відливку для великих плоских відливок, розташувавши вентиляційні отвори трохи вище, щоб полегшити вентиляцію.
11. Висушіть та очистіть ковпаки та холоди, переконавшись, що вони вільні від іржі та масляних забруднень.
12. Зменшіть вміст вологи у формувальному піску, створіть вентиляційні отвори на розділових поверхнях і збільште кількість доданого вугільного порошку, якщо необхідно.
13. Належним чином зменшіть вміст сполучного. Для великих виливків додайте матеріали, що підвищують проникність, наприклад, тирсу.
14. Використовуйте круглі піщинки для підвищення проникності.
15. Зменшіть залишковий вміст магнію, одночасно забезпечуючи належне утворення вузлів. Зведіть до мінімуму вміст сірки у вихідному розплавленому чавуні.
16. Контролюйте температуру піску та заливайте його якомога швидше після закриття форми.
17. Використовуйте висушені піщані серцевини та запобігайте вбиранню вологи всередину форми. Не використовуйте піщані сердечники з сильним поглинанням вологи.
18. Розпиліть вуглецеві матеріали, такі як олія злитків, на поверхню форми, щоб створити відновну атмосферу між розплавленим залізом і поверхнею форми. Посипання невеликої кількості порошку плавикового шпату або фториду натрію на поверхню розплавленого заліза та форми може зменшити або усунути підшкірну пористість.
19. У дощову погоду відповідно підвищуйте температуру розливу.
20. Відновити включення сульфіду магнію. Використовуйте чавун з низьким вмістом сірки або додайте невелику кількість кальцинованої соди під час обробки сфероїдизацією для десульфурації. Після сфероїдизації кілька разів зніміть шлак і дайте йому ненадовго постояти, щоб дозволити шлаку MgS спливти.
21. Контролювати температуру розливу. Для тонкостінних виливків температура не повинна бути нижче 1320 градусів; для виливків середньої товщини стінки вона не повинна бути менше 1300 градусів; для товстостінних компонентів, таких як напрямні пластини, він не повинен бути менше 1280 градусів. Кремнієво-молібденовий чавун і високонікелевий аустенітний ковкий чавун вимагають ще більш високих температур.
