Перш ніж поверхня виливка затвердіє в оболонку, формувальні матеріали, такі як піщані форми та піщані серцевини, нагріваються для утворення газів. Гази не розчиняються в розплавленому металі, а проникають у розплавлений метал під тиском, утворюючи бульбашки та пори. В даний час більшість дефектів пір, які з’являються на заводах мокрого лиття у прес-форму в моїй країні, належать до такого роду «інтрузивних пір».
Найкраще, щоб газ, що виділяється піщаною формою та серцевиною, виходив через пори піску. Однак вентиляційні можливості піщаних форм і піщаних стрижнів обмежені, і особливо важко створити витяжні канали для складних піщаних стрижнів. У міру збільшення кількості газу, що утворюється, тиск газу на поверхні розділу в джерелі газу (так званий «протитиск») продовжує зростати. Якщо швидкість розливу велика, статичний тиск розплавленого металу там перевищує протитиск газу, і газ тут не може проникнути в розплавлений метал. Якщо розплавлений метал на межі розділу не може вчасно створити достатній статичний тиск, щоб перевищити протитиск утворення газу, газ проникне крізь незатверділу поверхню виливка та проникне в розплавлений метал, утворюючи бульбашки. Нагрітий об'єм бульбашок, просвердлених у розплавлений метал, має тенденцію продовжувати розширюватися. Крім того, деякі джерела газу безперервно транспортують газ, і в розплавленому металі з’являються нитки бульбашок. Форма інвазованих продихів куляста або грушоподібна. Напрямок, на який вказує його кінчик, є напрямком джерела повітря. Розмір проникаючих пір різний. Вони можуть плавати і залишатися неподалік від джерела газу у відливці, або вони можуть збиратися під шкірою верхньої поверхні відливки, утворюючи плоску форму. Якщо температура заливки висока, а в’язкість розплавленого металу низька, бульбашки, що проникають, можуть вийти з верхньої поверхні піщаної форми або текти в стояк переливу з розплавленим металом. Джерело пор змінюється залежно від піщаної форми або серцевини.
1. Дефекти продихів можна запобігти шляхом збільшення вентиляційної здатності стіни та зменшення газоутворення формувального піску. Конкретні причини та заходи профілактики наступні:
1. Форма із зеленого піску має велику кількість газу: вологість формувального піску занадто висока, особливо коли вміст пиловугільного вугілля занадто великий, велика кількість газу може раптово виділятися, коли розплавлений метал заливається в порожнину форми. Якщо вихлоп водночас не буде плавним, тиск газу перевищить місцевий статичний тиск розплавленого металу та раптово проникне в розплавлений метал, утворюючи вибуховий сплеск. Це зазвичай називають «задушливим вогнем», який утворює більші бульбашки у відливці. Тому під час лиття в зелений пісок необхідно суворо контролювати швидкість ущільнення та вологість формувального піску, а швидкість утворення газу не повинна бути надто високою. Ефективний вміст пилоподібного вугілля у формувальному піску слід головним чином контролювати на основі морфології поверхні виливка. Якщо на поверхні виливка є незначне налипання піску, кількість подрібненого вугілля можна трохи збільшити. Якщо поверхня відливки стала синьою, ефективну кількість подрібненого вугілля слід зменшити, щоб уникнути надмірного газоутворення.
2. Домішки в зеленому піску виділяють газ при нагріванні: маленькі глиняні кульки, подрібнені паперові кульки, сигаретні недопалки, вологопоглинаючі фрагменти серцевини піску та інші органічні речовини, змішані з формувальним піском, виділяють газ при нагріванні та змінюватимуться після вбираючи воду в зелений пісок. Підвищення продуктивності інтенсивного газоутворення. Ці домішки відкриті на поверхні порожнини прес-форми і неминуче стануть концентрованими точками виділення газу. У ливарному виробництві багато незрозумілих дефектів пор здебільшого викликані домішками, змішаними з формувальним піском. Іноді бульбашки утворюються одна за одною і стають серією пор у поперечному перерізі відливки.
3. Піщане ядро та внутрішнє охолоджуюче залізо у вологій формі зазнають впливу вологи: після формування в певному клапанному ливарному цеху холодний сердечник, піщаний сердечник і короб із пряжкою негайно закриваються, а піч відкривається для заливки наступного дня . Велика кількість порових дефектів у виливках викликана поглинанням вологи піщаним ядром. Піщаний стрижень холодного сердечника легко вбирає вологу. Під час заливки вода, поглинена піщаним ядром, негайно випаровується у водяну пару при нагріванні та потрапляє в розплавлений метал, утворюючи бульбашки. Для заводів, які не можуть відкрити піч у той самий день, вони можуть закрити коробку, не вставляючи спочатку серцевини, і дочекатися дня відкриття, перш ніж відкрити піщану форму, встановити серцевину, закрити форму та залити, щоб уникнути надмірного поглинання вологи піщана форма. Слід бути обережнішими при моделюванні гарячим піском. Якщо ви зачекаєте деякий час після формування перед заливкою, водяна пара, яка постійно виділяється з гарячого піску, конденсуватиметься в порожнині форми та встановлюватиме серцевину з холодного піску, опору серцевини або внутрішній охолоджувач. Наприклад, на малюнку 28 зображено циліндричну виливку з внутрішнім діаметром 4 дюйми (ф101,6 мм). Вологість піску для гарячого формування становить 3,5%, температура становить 58 градусів, температура всередині приміщення та піску становить 18 градусів, а виливок залишають на 80 хвилин після формування. Після охолодження, очищення та механічної обробки на виливках біля верхньої поверхні піщаного ядра з’являються дифузно розподілені стільникові порові дефекти, які утворюються внаслідок конденсації водяної пари на поверхні піщаного ядра.
4. Витяжна здатність піщаної форми недостатня: зелений пісок має високу повітропроникність, що допомагає зменшити протитиск на поверхні розділу. Однак він не повинен бути занадто високим, щоб уникнути механічного налипання піску або шорсткості поверхні на відливці. Чим вища компактність піщаної форми, тим менший зазор між піщинками і тим гірша вентиляційна здатність піщаної форми під час лиття. Щоб запобігти дефектам пор, зазвичай не можна покладатися лише на повітропроникність піщаної форми, а й передбачити додаткові витяжні канали для покращення витяжної здатності. Під час ручного формування та простого машинного формування, щоб підвищити вентиляційну здатність піщаної форми, формувальник використовує загострене свердло, щоб пробити непроникаючі вентиляційні отвори на задній частині піщаної форми. Глибина вентиляційного отвору становить приблизно 4-5 мм від малюнка, що дозволяє уникнути пошкодження малюнка і може проникати або знаходитися близько до когезійного шару вологості формувального піску, щоб зменшити опір вихлопу. Також прийнято свердлити вентиляційні отвори безпосередньо в атмосферу на піщаній формі. Формувальні машини з більш високим ступенем механізації використовують плоскі листоподібні і круглоотвірні витяжні канали на шаблоні і оснащені витяжними голками, не відкритими в атмосферу на кожному бобині форми. Навіть якщо висота вентиляційного отвору становить лише половину товщини піщаної форми, значення повітропроникності в цьому місці подвоїться. Деякі модельні лінії мають спеціальні свердлильні верстати для свердління прямих або напівпрохідних вентиляційних отворів. Я бачив ливарний цех за кордоном, який використовував лінію високого тиску для виробництва блоків циліндрів дизельних двигунів. Після того, як верхня піщана форма була відкрита, робітники використовували довгий електричний дриль, щоб просвердлити кілька випускних отворів із порожнини форми. У порожнині прес-форми для лиття під тиском з вертикальним розділенням є деталі, що утримують повітря, і газ можна випускати за допомогою листових випускних канавок.
5. Низький тиск і температура розплавленого чавуну: кількість піску, що з’їдається на верхній поверхні порожнини форми верхнього ящика з піском, не повинна бути надто малою. З одного боку, це не дає розплавленому залізу розбити піщану форму. З іншого боку, це збільшує статичний тиск розплавленого заліза, щоб запобігти розвитку піщаної форми та піщаного ядра. Протитиск повітря. Розміщення затворних кілець і стояків на піщаній формі також може збільшити гідравлічний тиск металу. Підвищення температури розливу розплавленого заліза може зменшити в’язкість розплавленого металу, полегшуючи спливання бульбашок і їх виділення з розплавленого заліза. Зверніть особливу увагу на фактичну температуру розливу останнього типу розплавленого чавуну в тому самому розливному ковші. Відповідне підвищення температури заливки не тільки корисно для запобігання проникненню в пори, але також допомагає запобігти дефектам, таким як захоплення пор та інших пор, холодна ізоляція та недостатня заливка. Відкриття переливного стояка може призвести до викиду розплавленого чавуну, змішаного з бульбашками та включеннями, з порожнини форми.
2. Піщане ядро виділяє газ
Незалежно від сполучної речовини, яка використовується для виготовлення піщаного сердечника, виробництво виливків, швидше за все, призведе до дефектів інтрузивної пористості. Оскільки піщане ядро оточене розплавленим залізом і сильно нагріте, зв’язуюча речовина розкладається та виділяє велику кількість газу. Піщаний сердечник з’єднується з піщаним сердечником через головку сердечника, і газ виводиться з сердечника з форми. Складно зробити вихлопну систему плавною. Переважна більшість дефектів пористості, які часто зустрічаються в ливарних цехах, які виробляють багатопіщані виливки, такі як блоки циліндрів і головки циліндрів автомобільних двигунів, викликані виділенням газу з піщаного ядра. Центральний науково-дослідний інститут корпорації Toyota в Японії вивчив протитиск і механізм утворення пор на межі розділу під час заливання розплавленого заліза в серцевину оболонки з фенольного піску для автомобільного лиття. Кремнієвий діафрагмовий датчик тиску використовується в місці, де можуть утворюватися пори, для вимірювання зміни тиску газу (в см Fe) серцевини оболонки з плином часу після відливання. У той же час було також виміряно, що тиск розплавленого чавуну (також у см Fe) збільшується, коли рівень рідини, що виливається, підвищується. Результати показують, що існує три піки тиску газу в піщаному керні (див. криву на малюнку 29). I — протитиск, коли розплавлене залізо лише покриває піщане ядро; II - найвищий пік зворотного тиску через 10-30 секунд; III має нижче пікове значення, а тривалість залежить від вмісту смоляного сполучного в піщаному ядрі. Якщо тиск розплавленого чавуну A після заливки перевищує протитиск утворення газу серцевиною оболонки, крива буде гладкою, і дефекти пор не виникнуть. Якщо тиск виливання розплавленого заліза дорівнює B, тиск газу II пік значно коливається, це відбувається тому, що газ піщаного ядра долає тиск розплавленого заліза та проникає в розплавлене залізо, тобто виникає явище бульбашки. Якщо час видування бульбашки короткий, а час попереднього затвердіння тривалий, хоча дефекти пор не обов’язково виникнуть, дефектів пор буде більше, ніж коли тиск розплавленого заліза дорівнює А. Деякі дефекти повітряних отворів можуть виникнути в масовому виробництві. Якщо ефективний тиск розплавленого заліза становить лише C, протитиск газу піщаного ядра перевищує тиск розплавленого заліза, і бульбашки з’являться відразу після того, як розплавлене залізо покриє піщане ядро. Продовжуйте, доки поверхня виливка не затвердіє, а піки I, II та III кривої не зникнуть, що вказує на те, що на виливку повинні бути дефекти пор. З кривої час-тиск видно, що якщо тиск розплавленого заліза перевищує протитиск поверхні розділу в будь-який час після заливки, бульбашки не будуть свердлити в розплавлене залізо з піщаного ядра.
3. Зазвичай використовуються такі методи запобігання проникненню піщаного ядра в пори:
1. Збільште пропускну здатність піщаного сердечника: якщо можливо, у середині піщаного сердечника має бути гладкий випускний отвір. Якщо зазор між головкою сердечника та посадковим елементом сердечника великий, піщану головку сердечника слід обгородити герметизуючими матеріалами, такими як повстяні прокладки з вогнетривкого волокна, смуги бруду, азбестові мотузки тощо, щоб розплавлений метал не проникав у вихлоп. канал. Для товстих піщаних стрижнів великого перерізу їх слід видовбати або вкопати навпіл у внутрішню порожнину у формі сітки, а потім склеїти. Найпоширенішим методом витяжки для піщаних серцевин, що самотвердіють, є використання нейлонових плетених шлангів, які можна легко вставити в піщану серцевину вздовж будь-якої форми піщаної серцевини. Для піщаних сердечників складних виливків, таких як головки циліндрів двигунів внутрішнього згоряння та блоки двигунів, слід звернути особливу увагу на вихлопну здатність піщаного сердечника. Коробки для гарячого сердечника, коробки для холодного сердечника та сердечники з оболонок — усі цільно постріляні. Вихлопні труби не можна попередньо вмонтувати, але вентиляційні голки або стрижні можна розмістити та виготовити під час виготовлення керна (деякі потрібно витягти перед вибором керна). Частіше після затвердіння піщаного сердечника для свердління головки керна використовують твердосплавне свердло для полегшення вихлопу. Одного разу я бачив іноземну фабрику масового виробництва автомобільного лиття. При виготовленні піщаного сердечника з водяною сорочкою з багатоциліндровою головкою циліндра використовувався спеціальний свердлильний верстат з кількома головками для одночасного свердління глухих отворів для кожної головки сердечника каналу охолоджувальної води піщаного сердечника з водяною сорочкою від низу до верху. Незважаючи на те, що глибина свердління невелика, вона дуже вигідна для витяжки.
2. Зменшіть утворення газу в серцевині зі смоляного піску, наскільки це можливо: виберіть сполучну речовину з високою міцністю зв’язування, низьким газоутворенням і повільним газоутворенням, зменшіть кількість доданого в’яжучого, ретельно випікайте піщану серцевину та інші заходи можуть зменшити газоутворення піщаного ядра. Об’єм газу та швидкість газоутворення.
3. Збільште швидкість заливки та температуру заливки: виходячи з того, що турбулентність не виникне, газ буде захоплено, а форма не буде руйнуватися, швидкість заливки слід збільшити, щоб швидко створити тиск рідкого металу, щоб запобігти проникненню газу. Крім того, також найкраще підвищити температуру заливки, щоб зменшити в'язкість розплавленого чавуну, щоб бульбашки, що надходять, могли легко спливати та скидатися в переливний стояк разом із потоком металу. Ось чому, коли виливки мають захоплені або проникаючі дефекти пор, можна усунути дефекти пор, підвищивши температуру заливки на 30-50 градусів. Під час виробництва слід контролювати фактичну температуру останнього ящика розплавленого чавуну в кожній розливній упаковці. Оскільки температура кінцевого розплавленого заліза знижується, ймовірно, виникнуть дефекти пор.
4. Розпалювання керна: під час заливки запаліть вихідний отвір піщаного сердечника у верхній частині піщаної форми, щоб запалити газ, що виходить із піщаного сердечника. Це може збільшити силу витягу газу на виході та збільшити швидкість газорозряду піщаного ядра.
