Ošetření silné pórovitosti válcových trubkových pískových jader při výrobě dílů z tvárné litiny pomocí technologie formování zeleného písku

Dnes budeme analyzovat případ defektů poréznosti vyskytujících se na obaleném pískovém jádru součásti z tvárné litiny. Materiál je GGG40, vyrobený pomocí vertikální výrobní linky.

Vzhledem k pevné ploše ve spodní části pískového jádra odlitku je obtížné odsávání plynu uvnitř kulaté trubky odlitku. Proto je plyn generovaný pískovým jádrem "uvězněn" v oblasti konečného tuhnutí (horké místo) uvnitř odlitku během procesu tuhnutí roztaveného železa a nemůže být plynule odváděn. Níže jsou uvedeny podrobné důvody pro vznik a systematická řešení:

Analýza hlavní příčiny: Špičková emise plynu z pískového jádra neodpovídá načasování tuhnutí roztaveného železa. Když se potažené pískové jádro setká s vysokoteplotním roztaveným železem, pryskyřičné pojivo rychle shoří a rozloží se za vzniku velkého množství plynu. Pokud tyto plyny nemohou být odváděny hladce, budou pronikat do roztaveného železa a vytvářet póry na konečném ztuhlém povrchu.

Řešení:

1. Optimalizujte samotné pískové jádro (co je nejdůležitější!): snižte tvorbu plynu v pískovém jádru: zkontrolujte značku a model potaženého písku, který používáte. Doporučuje se přejít na nízkoemisní plynem potažený písek, který obvykle používá nízkoemisní plynnou pryskyřici a tužidlo. Zlepšete prodyšnost pískového jádra: Komunikujte s dodavatelem potaženého písku, abyste náležitě snížili požadavky na pevnost pískového jádra. Nadměrná pevnost znamená, že je přidáno velké množství pryskyřice a vysoká tvorba plynu. Čím nižší pevnost, tím lépe, při splnění požadavků na styling a odlévání. Zkontrolujte, zda není kompaktnost pískového jádra příliš vysoká. Při výrobě jádra by tlak vstřikování písku neměl být příliš vysoký, aby se zabránilo přílišnému zahuštění pískového jádra. Zajistěte hladké odsávání pískových jader: Při výrobě pískových jader je nutné vytvořit výfukové kanály! U tohoto malého jádra o průměru 3 cm lze ve středu pískového jádra propíchnout několik malých výfukových otvorů pomocí ventilační jehly nebo použít předem zapuštěné voskové nitě k roztavení a vytvoření výfukových kanálů během lití. Zkontrolujte vůli u hlavy pískového jádra, abyste se ujistili, že výfukový kanál na hlavě jádra je hladký a bez překážek, takže plyn může hladce unikat přes hlavu jádra a do výfukového systému formy nebo písku.

2. Sled tuhnutí a lapač plynu: Tvárná litina má pastovitou charakteristiku tuhnutí a vnitřek zůstává v kapalném stavu po dlouhou dobu po vytvoření skořepiny. Tloušťka stěny odlitku je jednotná, ale středová oblast vnitřní stěny je zónou konečného tuhnutí. Plyn, který nelze vypustit, vytváří uvnitř dutiny formy vysoký tlak a ve slabém okamžiku, kdy povrch roztavené železné kůry nebo začíná tuhnout (obvykle vnitřní stěna střední a horní části), proniká do kovu, který je stále v kapalném stavu. V důsledku expanze a tlaku tuhnutí grafitu se tyto plyny nakonec „uzamknou“ v oblasti konečného tuhnutí a tvoří podkožní nebo invazivní póry.

3. Chemické vlastnosti roztaveného železa situaci zhoršují: nadměrný obsah zbytkového hořčíku (Mg) může zvýšit povrchové napětí roztaveného železa, což znesnadňuje plavání a únik pronikajícím bublinám. Oxidace železné kapaliny (vysoký obsah kyslíku) nebo neúplná vsázka do pece (rez, olejové skvrny) zvýší tendenci k samovysráženým pórům, které spolu s invazivními plyny tvoří vážné póry.

2、 Systematická řešení by měla být zkoumána a testována v pořadí od primárních po sekundární:

1. Optimalizace pískového jádra (nejpřímější a nejúčinnější opatření) pro snížení tvorby plynu: Okamžitě kontaktujte dodavatele písku s povlakem a přejděte na písek s nízkým obsahem plynu. Tento materiál je speciálně navržen pro řešení těchto problémů použitím speciálních pryskyřic a přísad ke snížení tvorby plynu a oddálení špičkové tvorby plynu. Ujistěte se, že výfuk pískového jádra je absolutně volný (nanejvýš důležité!): U pískových jader o průměru 30 mm musí být během procesu výroby jádra nainstalován výfukový systém. Nejlepší metoda: Použijte předem zapuštěný výfukový voskový drát. Jeden nebo více voskových drátků je zapuštěno během procesu výroby jádra a voskové dráty se během odlévání roztaví a vytvoří dokonalý výfukový kanál. Jednoduchá metoda: Vložte odvzdušňovací otvor skrz (nebo blízko) středu pískového jádra nebo pomocí ventilační jehly. Ujistěte se, že tyto kanály jsou připojeny k hlavě jádra. Optimalizace konstrukce jádra: Zkontrolujte polohu jádra ve formě, abyste zajistili, že mezera mezi jádrem a pískovou formou nemůže být po umístění pískového jádra zcela utěsněna, což je konečný kanál pro únik plynu mimo formu. V případě potřeby lze mezeru mezi hlavami jádra zvětšit nebo lze vytvořit specializované výfukové štěrbiny.

2. Optimalizace procesu (úprava interakce mezi roztaveným železem a pískovým jádrem) pro zvýšení teploty lití: Jedná se o nejrychlejší a nejúčinnější dočasné opatření na místě. Vhodné zvýšení teploty lití (např. 1380 °C → 1400-1420 °C) může prodloužit dobu, po kterou roztavené železo zůstane kapalné, a poskytnout více času na vypuštění plynu. Urychlete sintrování povrchu pískového jádra, aby se vytvořila „skelněná“ tvrdá skořápka, která zabrání tomu, aby hluboká pryskyřice nadále uvolňovala plyn. Pozor: Nadměrná teplota může způsobit další problémy (jako je ulpívání písku) a je třeba najít rovnovážný bod. Zrychlete rychlost lití: zkraťte dobu plnění a zamezte turbulencím. Rychle nastolený statický tlak kovu může lépe potlačit invazi plynu a kompletní výfuk před nižším tuhnutím. Zajistěte plynulé nalévání: Přijměte systém spodního nalévání, abyste zabránili přímému splachování pískového jádra roztaveným železem, snížili turbulence a zvlnění. 3. Kontrola tavení a tekutého železa (k odstranění vlastních problémů a zabránění urážkám zranění) přísně kontrolujte zbytkový obsah hořčíku: nadměrné zbytky Mg jsou "katalyzátorem" pro póry. Zajistěte, aby zbytkový obsah Mg po zpracování sféroidizací byl řízen v rámci spodního limitu požadovaného procesem (jako je 0,03 % -0,04 %) a neměl by být příliš vysoký. Používejte čisté materiály pro pece: Odstraňte ocelový šrot a recyklované materiály se silnou rzí a olejovými skvrnami a zabraňte jejich rozkladu za vzniku plynů [H], [O] a CO. Důkladně odstranit strusku: Před sféroidizační úpravou a litím je nutné strusku důkladně odstranit, aby se struska nesvalila do dutiny formy.

Shrnutí a doporučení priority akcí

1. První priorita (okamžitá kontrola): Zkontrolujte, zda má pískové jádro výfukový kanál! Pokud ne, je to problém, který musí být vyřešen jako první. Zkuste zakopat voskové nitě nebo zavázat větrací otvory.

2. Druhá priorita (rychlé testování): Zvyšte teplotu lití o 20-30 °C a pozorujte zlepšení poréznosti. Pokud je efekt významný, silně to poukazuje na problém tvorby plynu v pískovém jádru.

3. Třetí priorita (kontaktování dodavatelů): Vyžádejte si vzorky písku potaženého plynem s nízkými emisemi pro srovnávací testování, které je často klíčem k vyřešení problému.

4. Čtvrtá priorita (detekce a záznam): Zkontrolujte zbytkový obsah Mg v železné kapalině po sféroidizaci, abyste se ujistili, že je v rozumně nízkém rozmezí.