Castingsa stala dôležitou metódou výroby hrubých odliatkov v strojárskej výrobe a má významné postavenie v priemyselnej výrobe. S rozvojom spoločnosti je konkurencia v odlievacom priemysle čoraz intenzívnejšia. Ako sa presadiť na trhu v takej tvrdej konkurencii kladie vysoké nároky na samotný priemysel odlievania, vrátane modernizácie zariadení, technologického pokroku a zdokonaľovania nových procesov. Pri výrobe odliatkov je zvrásnenie charakteristickým povrchovým defektom pevných-liatinových dielov a je jedným z primárnych faktorov ovplyvňujúcich kvalitu odliatkov a brzdiacich výrobu liatiny.
Vráskové defekty a mechanizmus ich vzniku
Vo všeobecnosti sa chyby vrások bežne vyskytujú na hornej časti odliatku, v mŕtvych rohoch alebo na zvislých plochách tenkostenných odliatkov s hrúbkou steny menšou ako 15 mm. Podľa vzhľadu existujú štyri hlavné typy vrások: rozvetvené, za studena-rezané, kvapôčkové-podobné a troska-. Medzi nimi je rozvetvené zvrásnenie plytšie, zatiaľ čo zvrásnenie za studena-, kvapôčkovité-a troskové-zahŕňajúce vrásky sú hlbšie. Povrchy takýchto defektov sú často pokryté ľahkými lesklými uhlíkovými vločkami a priehlbiny defektov sú vyplnené sadzovým uhlíkom. Prítomnosť takýchto defektov a pevných zvyškov polystyrénu vážne ovplyvňuje kvalitu povrchu liatinových dielov. Ak sa pri odlievaní do pevnej formy penový plast úplne neodparí, produkty jeho rozkladu môžu zahustiť pôvodne tenké plástové- membrány penovej štruktúry, čím sa naruší štruktúra peny a vytvorí sa hustá tvrdá kôra. Počas tuhnutia roztaveného železa sa povrchové napätie zvyškového tekutého polystyrénu líši od povrchového napätia roztaveného železa, čo spôsobuje kontrakciu. Po ochladení a stuhnutí kovovej kvapaliny sa vytvárajú nespojité vlnité vrásky. Vrásčité kožné defekty-oddelené za studena a kvapôčkové{18}}defekty sa vyskytujú predovšetkým v miestach zbiehania dvoch alebo viacerých prúdov podchladeného roztaveného železa alebo na hornom povrchu, kde zostávajú neodparené tekuté alebo tuhé zvyšky polystyrénu. Po vychladnutí a stuhnutí odliatku sa tieto uhlíkové zvyšky zachytávajú na povrchu odliatku a vytvárajú nepravidelné inklúzie vo forme zvrásnených defektov kože.
Faktory ovplyvňujúce vráskové defekty kože
Vplyv materiálu vzoru: Keď roztavený kov preteká cez vyhrievané vzory, splyňovanie a rozklad penového plastu nie sú úplné, takže časť materiálu zostáva v tekutom stave. Aj pri dostatočne vysokých teplotách čas potrebný na úplné splyňovanie materiálu modelu vždy prekračuje čas plnenia kovu. Tieto zvyškové tekuté materiály sa môžu hromadiť na povrchu roztaveného kovu alebo priľnúť k stenám formy, čo môže za nepriaznivých podmienok procesu vytvárať rôzne chyby odlievania. Formovací materiál ako taký je primárnym faktorom spôsobujúcim alebo ovplyvňujúcim chyby vrások liatiny. Čím menej- produktov rozkladu penového plastu v tekutej (alebo pevnej) forme pri vysokej teplote, tým nižšia je pravdepodobnosť výskytu defektov.
Vplyv zliatiny: Výrobné skúsenosti ukazujú, že oceľová liatina a hliníkový odliatok majú lepšiu kvalitu povrchu a žiadne chyby vrások; kujná liatina má menej chýb ako sivá liatina; -kvalitná liatina má menej chýb ako-kvalitná liatina, čo môže súvisieť s obsahom uhlíka v zliatine. Prax tiež ukazuje, že čím vyšší je obsah uhlíka v zliatine, tým závažnejšie sú defekty; naopak, čím nižší obsah uhlíka, tým menej defektov.
Vplyv teploty a rýchlosti liatia: Prax ukazuje, že chyby vrásnenia liatiny sa znižujú so zvyšujúcou sa teplotou liatia kovovej kvapaliny, zatiaľ čo chyby priľnavosti piesku sa stávajú závažnejšími; naopak, čím nižšia je teplota liatia, tým vážnejšie sú chyby vrások. Oceľová liatina, liatina, hliníkový odliatok a iné zliatiny odlievané pri rôznych teplotách vedú k odliatkom s výrazne odlišnými povrchovými vlastnosťami. Penový plast prechádza sériou reakcií, keď je vystavený vysokoteplotnému roztavenému kovu vo forme, z ktorých najvýznamnejšia je endotermická reakcia vyparovania. To nevyhnutne znižuje teplotu a tekutosť roztaveného kovu, čo ovplyvňuje jeho schopnosť plniť formu. Pri odlievaní rôznych zliatin bolo pozorované, že penový plast prechádza rôznymi transformáciami medzi roztaveným kovom a formou. Ak je teplota liatia blízka bodu vyparovania penového plastu, vzniká pri liatí iba biely dym bez tvorby čiernych produktov rozkladu; keď teplota stúpne na teplotu liatia liatiny, zo spojov pieskoviska presakujú olejové látky a vzniká veľké množstvo čierneho dymu; a keď teplota naďalej stúpa na teplotu liatia ocele, plast môže prejsť ďalšou transformáciou, ktorá pomáha zlepšovať chyby.
Zvýšenie rýchlosti odlievania môže tiež umožniť, aby penový plast absorboval viac tepla z roztaveného kovu počas krátkej doby plnenia kovu, čím sa kompenzuje rýchle ochladzovanie pevných-liatych odliatkov a zároveň sa zrýchľuje rýchlosť odparovania formy z penového plastu.
Vplyv nalievacieho systému a polohy nalievania: Nesprávne navrhnutý systém nalievania alebo nevhodná poloha nalievania môže spôsobiť zmršťovacie dutiny a pórovitosť. K takýmto defektom môže viesť aj nevhodný výber rozmerových parametrov lejacích kanálov v lejacom systéme. Keď je vnútorný odlievací kanál umiestnený v najhrubšej časti odlievacej steny, rozmery vnútorného odlievacieho kanála sa volia tak, aby boli hrubšie. Po odliatí odliatku zostáva prúd kvapaliny vo vnútornom odlievacom kanáli dlhší čas v kvapalnom stave. Pri použití konvenčných liatinových procesov (ako je systém liatia v štýle dažďa{4}}) na odlievanie pevných liatinových dielov sú chyby, ako sú inklúzie, usadeniny, plynové otvory a zvrásnenie, závažné a kvalita je trvalo neuspokojivá.
Účinok priepustnosti formovacieho piesku: K odparovaniu penového plastu dochádza predovšetkým v oblastiach priamo susediacich s roztaveným kovom. Akonáhle sa medzi penovým plastom a roztaveným kovom vytvorí vrstva vysokoteplotného rozkladného plynu, rýchlosť vyparovania penového plastu závisí predovšetkým od rýchlosti, ktorou tento vysokoteplotný rozkladný plyn preniká formovacím pieskom a rozptyľuje sa. Zlepšenie priepustnosti formovacieho piesku pomáha zväčšiť vzdialenosť plynnej fázy, čo umožňuje, aby sa plyn rozptýlil formovacím pieskom na väčšej ploche. Experimenty tiež naznačujú, že zlepšenie priepustnosti formovacieho piesku je dôležitým faktorom pri zabezpečovaní kvality odliatkov.
Vplyv tvaru odliatku: Odliatky rôznych tvarov a veľkostí majú rôzny vplyv na kvalitu povrchu. Aj keď tento vplyv sleduje určité vzory, neznamená to, že zložitejšie tvary majú za následok horšiu kvalitu povrchu alebo že jednoduchšie tvary zaručujú lepšiu kvalitu. Čím väčší je pomer plochy povrchu k objemu, alebo čím väčšia je plocha horného povrchu, tým je pravdepodobnejšie, že sa na hornom povrchu vyvinú rozsiahle konkávne defekty. Pri liatinových komponentoch sú obzvlášť časté chyby vrások. Dokonca aj v porovnaní s valcovými odliatkami rovnakého objemu majú ploché doskové komponenty s jednoduchými tvarmi často horšiu kvalitu povrchu (najmä na hornom povrchu) v dôsledku ich väčšej plochy povrchu alebo vyššieho pomeru -k{5}}objemu. Pri rovnakých výrobných podmienkach je kvalita povrchu plochých doskových komponentov vo všeobecnosti horšia ako u valcových odliatkov.
