Predtým, ako povrch odliatku stuhne do škrupiny, formovacie materiály, ako sú pieskové formy a pieskové jadrá, sa zahrievajú, aby sa vytvorili plyny. Plyny sa nerozpúšťajú v roztavenom kove, ale vnikajú do roztaveného kovu pod tlakom, pričom vytvárajú bubliny a póry. V súčasnosti patrí väčšina defektov pórov, ktoré sa objavujú v továrňach na odlievanie do mokrých foriem v mojej krajine, k tomuto druhu „intruzívnych pórov“.
Najlepšie je, aby plyn emitovaný pieskovou formou a jadrom bol vypúšťaný cez póry piesku. Vetracie schopnosti pieskových foriem a pieskových jadier sú však obmedzené a je obzvlášť ťažké vytvoriť výfukové priechody pre zložité pieskové jadrá. Keď sa množstvo generovaného plynu zvyšuje, tlak na rozhraní plynu v zdroji plynu (nazývaný "spätný tlak") sa naďalej zvyšuje. Ak je rýchlosť odlievania vysoká, statický tlak roztaveného kovu tam prevyšuje spätný tlak plynu a plyn tu nemôže preniknúť do roztaveného kovu. Ak roztavený kov na rozhraní nedokáže včas vytvoriť dostatočný statický tlak na prekročenie protitlaku pri vytváraní plynu, plyn prenikne cez nestuhnutý povrch odliatku a prenikne do roztaveného kovu za vzniku bublín. Zahriaty objem bublín navŕtaných do roztaveného kovu má tendenciu sa ďalej rozširovať. Okrem toho niektoré zdroje plynu plynule transportujú plyn a v roztavenom kove sa objavujú pásy bublín. Tvar napadajúcich prieduchov je guľovitý alebo hruškovitý. Smer, na ktorý ukazuje jeho hrot, je smerom k zdroju vzduchu. Veľkosť inváznych pórov je rôzna. Môžu sa vznášať a zostať blízko zdroja plynu v odliatku, alebo sa môžu zhromažďovať pod kožou horného povrchu odliatku a vytvárať plochý tvar. Ak je teplota liatia vysoká a viskozita roztaveného kovu nízka, môžu napadajúce bubliny unikať z horného povrchu pieskovej formy alebo prúdiť do prepadovej stúpačky s roztaveným kovom. Zdroj pórov sa líši v závislosti od pieskovej formy alebo jadra.
1. Stomatálnym defektom sa dá predísť zvýšením ventilačnej kapacity steny a znížením tvorby plynu formovacieho piesku. Konkrétne príčiny a preventívne opatrenia sú nasledovné:
1. Forma na zelený piesok má veľké množstvo plynu: vlhkosť formovacieho piesku je príliš vysoká, najmä keď je obsah práškového uhlia príliš vysoký, pri nalievaní roztaveného kovu môže náhle uniknúť veľké množstvo plynu. dutina formy. Ak výfuk nie je zároveň plynulý, tlak plynu prekročí miestny statický tlak roztaveného kovu a náhle prenikne do roztaveného kovu a vytvorí výbušné rozstrekovanie. To sa zvyčajne nazýva "dusivý oheň", ktorý vytvorí väčšie bubliny v odliatku. Preto počas odlievania surového piesku je potrebné prísne kontrolovať rýchlosť zhutňovania a obsah vlhkosti formovacieho piesku a rýchlosť tvorby plynu by nemala byť príliš vysoká. Účinný obsah práškového uhlia vo formovacom piesku by sa mal riadiť hlavne na základe povrchovej morfológie odliatku. Ak je na povrchu odliatku mierny piesok, množstvo práškového uhlia sa môže mierne zvýšiť. Ak povrch odliatku zmodrie, účinné množstvo práškového uhlia by sa malo znížiť, aby sa zabránilo nadmernej tvorbe plynu.
2. Nečistoty v zelenom piesku budú pri zahrievaní uvoľňovať plyn: malé hlinené guľôčky, drvené papierové guľôčky, ohorky cigariet, úlomky jadra piesku absorbujúceho vlhkosť a iné organické látky primiešané do formovacieho piesku budú pri zahriatí uvoľňovať plyn a zmenia sa po absorbovanie vody v zelenom piesku. Zvýšte výkon intenzívnej produkcie plynu. Tieto nečistoty sú vystavené na povrchu dutiny formy a nevyhnutne sa stanú bodmi koncentrovaných emisií plynov. Pri výrobe odliatkov sú mnohé nevysvetliteľné defekty pórov väčšinou spôsobené nečistotami primiešanými do formovacieho piesku. Niekedy sa bubliny vytvárajú jedna po druhej a stávajú sa sériou pórov v priereze odliatku.
3. Pieskové jadro a vnútorné chladiace železo v mokrej forme sú ovplyvnené vlhkosťou: Po formovaní v určitej zlievarni ventilov sa pieskové jadro so studeným jadrom a pracka ihneď zatvoria a pec sa otvorí na nalievanie nasledujúci deň. . Veľký počet defektov pórov v odliatkoch je spôsobený absorpciou vlhkosti v pieskovom jadre. Pieskové jadro boxu so studeným jadrom ľahko absorbuje vlhkosť. Počas liatia sa voda absorbovaná pieskovým jadrom pri zahriatí okamžite vyparí na vodnú paru a vstupuje do roztaveného kovu a vytvára bubliny. V továrňach, ktoré nemôžu otvoriť pec v ten istý deň, môžu škatuľu zavrieť bez vloženia jadier a pred otvorením pieskovej formy, nastavením jadra, zatvorením formy a naliatím počkať do dňa otvorenia, aby sa zabránilo nadmernej absorpcii vlhkosti. piesková forma. Pri modelovaní horúcim pieskom by ste mali byť opatrnejší. Ak pred nalievaním počkáte určitý čas po formovaní, vodná para nepretržite emitovaná z horúceho piesku bude kondenzovať v dutine formy a nainštaluje studené pieskové jadro, podperu jadra alebo vnútornú chladiacu žehličku. Napríklad obrázok 28 zobrazuje valcový odliatok s vnútorným priemerom 4 palce (ф101,6 mm). Vlhkosť horúceho formovacieho piesku je 3,5%, teplota je 58 stupňov, vnútorná teplota a teplota pieskového jadra je 18 stupňov a odliatok sa ponechá 80 minút po formovaní. Po ochladení, očistení a opracovaní sa na odliatkoch v blízkosti horného povrchu pieskového jadra objavia difúzne rozložené voštinové defekty pórov, ktoré vznikajú v dôsledku kondenzácie vodnej pary na povrchu pieskového jadra.
4. Kapacita odsávania pieskovej formy je nedostatočná: Zelený piesok má vysokú priepustnosť vzduchu, čo pomáha odvetrávať protitlak na rozhraní. Nemalo by však byť príliš vysoké, aby sa zabránilo mechanickému nalepovaniu piesku alebo drsnosti povrchu na odliatku. Čím vyššia je kompaktnosť pieskovej formy, tým menšia je medzera medzi zrnkami piesku a tým horšia je ventilačná schopnosť pieskovej formy pri odlievaní. Aby sa predišlo defektom pórov, zvyčajne nie je možné spoliehať sa len na priepustnosť vzduchu pieskovou formou, ale tiež zabezpečiť dodatočné výfukové kanály na zlepšenie výfukovej kapacity. Počas ručného formovania a jednoduchého strojového formovania, aby sa zlepšila schopnosť odvzdušňovania pieskovej formy, formovací pracovník používa špicatý vrták na vypichnutie neprenikajúcich vetracích otvorov zo zadnej časti pieskovej formy. Hĺbka vetracieho otvoru je približne 4 až 5 mm od vzoru, čo môže zabrániť poškodeniu vzoru a môže preniknúť alebo byť blízko k súdržnej vrstve vlhkosti formovacieho piesku, aby sa znížil odpor výfukových plynov. Bežné je tiež vŕtanie vetracích otvorov priamo do atmosféry na pieskovej forme. Formovacie stroje s vyšším stupňom mechanizácie využívajú na šablóne výfukové kanály v tvare plochého plechu a okrúhlych otvorov a sú vybavené výfukovými ihlami, ktoré nie sú otvorené do atmosféry na každom výstupku formy. Aj keď je výška odvzdušňovacieho kolíka len polovica hrúbky pieskovej formy, hodnota priepustnosti vzduchu v tomto mieste sa zdvojnásobí. Niektoré modelárske výrobné linky majú špeciálne vŕtacie stroje na vŕtanie priamych alebo polopriechodných otvorov. Videl som v zahraničí zlievareň, ktorá na vysokotlakovej formovacej linke vyrábala bloky valcov dieselových motorov. Po otvorení hornej pieskovej formy pracovníci pomocou dlhej elektrickej vŕtačky vyvŕtali viacero výfukových otvorov z dutiny formy. V dutine formy vertikálneho deliaceho vstrekovania sa nachádzajú časti držiace vzduch a plyn môže byť vypúšťaný pomocou drážok na výfuk.
5. Nízky tlak a teplota roztaveného železa: Množstvo piesku zjedeného na hornom povrchu dutiny formy horného pieskoviska by nemalo byť príliš malé. Na jednej strane zabraňuje roztavenému železu rozbiť pieskovú formu. Na druhej strane zvyšuje statický tlak roztaveného železa, aby sa zabránilo rozvoju pieskovej formy a pieskového jadra. Protitlak vzduchu. Umiestnenie krúžkov brány a stúpacích krúžkov na pieskovú formu môže tiež zvýšiť hydraulický tlak kovu. Zvýšenie teploty liatia roztaveného železa môže znížiť viskozitu roztaveného kovu, čím sa bublinám uľahčí plávanie a vypúšťanie z roztaveného železa. Venujte zvláštnu pozornosť skutočnej teplote odlievania posledného typu roztaveného železa v tej istej nalievacej panve. Primerané zvýšenie teploty nalievania je prospešné nielen na zabránenie vniknutia do pórov, ale tiež pomáha predchádzať defektom, ako je zachytenie pórov a iných pórov, izolácia proti chladu a nedostatočné nalievanie. Otvorenie prepadovej stúpačky môže vypustiť roztavené železo zmiešané s bublinami a inklúziami z dutiny formy.
2. Pieskové jadro uvoľňuje plyn
Bez ohľadu na spojivo použité na výrobu pieskového jadra je pri výrobe odliatkov väčšia pravdepodobnosť vzniku rušivých defektov pórovitosti. Pretože pieskové jadro je obklopené roztaveným železom a prudko sa zahrieva, spojivo sa rozkladá a vytvára veľké množstvo plynu. Pieskové jadro je spojené so sedlom pieskového jadra cez hlavu jadra a plyn je vypúšťaný zo sedla jadra von z formy. Je ťažké urobiť výfukový systém hladký. Prevažná väčšina defektov pórovitosti, s ktorými sa často stretávame v zlievarňach, ktoré vyrábajú odliatky s viacerými pieskovými jadrami, ako sú bloky valcov automobilových motorov a hlavy valcov, je spôsobená uvoľňovaním plynu z pieskového jadra. Centrálny výskumný inštitút Toyota Corporation v Japonsku študoval spätný tlak a mechanizmus vytvárania pórov na rozhraní pri nalievaní roztaveného železa do jadra pieskovej škrupiny z fenolovej živice pre automobilové odliatky. Snímač tlaku s kremíkovou membránou sa používa na mieste, kde sú póry náchylné na meranie zmeny tlaku plynu (v cm Fe) jadra plášťa v priebehu času po odliatí. Súčasne sa tiež zmeralo, že tlak roztaveného železa (tiež v cm Fe) sa zvyšuje so stúpajúcou hladinou lejacej kvapaliny. Výsledky ukazujú, že existujú tri vrcholy tlaku plynu v pieskovom jadre (pozri krivku na obrázku 29). I je spätný tlak, keď roztavené železo len pokrýva pieskové jadro; II je najvyšší vrchol protitlaku po 10 až 30 sekundách; III má nižšiu špičkovú hodnotu a doba trvania závisí od obsahu živicového spojiva v pieskovom jadre. Ak je tlak A roztaveného železa po naliatí väčší ako protitlak generovania plynu jadra plášťa, krivka bude hladká a nevyskytnú sa žiadne defekty pórov. Ak je tlak liateho roztaveného železa B, vrchol tlaku plynu II výrazne osciluje, čo je spôsobené tým, že plyn v jadre piesku prekoná tlak roztaveného železa a vnikne do roztaveného železa, to znamená fenomén bublín. Ak je čas vyfukovania bublín krátky a čas predtuhnutia dlhý, aj keď sa nemusia nevyhnutne vyskytnúť defekty pórov, bude tam viac defektov pórov, ako keď je tlak roztaveného železa A. Niektoré defekty vzduchových otvorov sa môžu vyskytnúť pri hromadnej výrobe. Ak je efektívny tlak roztaveného železa iba C, protitlak plynu pieskového jadra prevyšuje tlak roztaveného železa a bublinky sa objavia ihneď po tom, čo roztavené železo pokryje pieskové jadro. Pokračujte, kým povrch odliatku nestuhne a vrcholy krivky I, II a III nezmiznú, čo naznačuje, že na odliatku musia byť defekty pórov. Z krivky čas-tlak je vidieť, že ak kedykoľvek po naliatí tlak roztaveného železa prekročí protitlak rozhrania, nebudú do roztaveného železa vŕtať žiadne bubliny z pieskového jadra.
3. Bežne používané metódy na zabránenie prenikaniu pórov z pieskového jadra sú nasledovné:
1. Zvýšte kapacitu odsávania pieskového jadra: Ak je to možné, v strede pieskového jadra by mal byť hladký výfukový otvor. Ak je medzera medzi hlavou jadra a sedlom jadra veľká, hlava s pieskovým jadrom by mala byť uzavretá tesniacimi materiálmi, ako sú žiaruvzdorné vláknité plsti, pásy blata, azbestové laná atď., aby sa zabezpečilo, že roztavený kov neprenikne do výfuku. kanál. V prípade hrubých a veľkých pieskových jadier by sa mali vyhĺbiť alebo vyhĺbiť na polovicu do vnútornej dutiny v tvare mriežky a potom spojiť. Najbežnejšie používanou metódou odsávania pre živicové samotvrdnúce pieskové jadrá je použitie nylonových opletených hadíc, ktoré možno ľahko zapustiť do pieskového jadra pozdĺž akéhokoľvek tvaru pieskového jadra. Pri pieskových jadrách zložitých odliatkov, ako sú hlavy valcov spaľovacích motorov a bloky motorov, by sa mala venovať zvláštna pozornosť výfukovej kapacite pieskového jadra. Horúce jadrové boxy, studené jadrové boxy a škrupinové jadro sú všetky integrálne vystrelené. Výfukové potrubie nie je možné vopred zapustiť, ale počas výroby jadra je možné umiestniť a vyrobiť ventilačné ihly alebo tyče (niektoré je potrebné pred jadrom vytiahnuť). Častejšie, po vytvrdnutí pieskového jadra, sa na vŕtanie hlavy jadra používa karbidový vrták, ktorý pomáha odsávať. Raz som videl zahraničnú továreň na sériovú výrobu automobilových odliatkov. Pri výrobe pieskového jadra vodného plášťa s viacerými valcami sa použila špeciálna viachlavová vŕtačka na súčasné vyvŕtanie slepých otvorov pre každú hlavu jadra chladiaceho vodného kanála pieskového jadra vodného plášťa zdola nahor. Aj keď hĺbka vŕtania nie je veľká, je veľmi výhodné odsávať.
2. Čo najviac znížte tvorbu plynu v jadre zo živicového piesku: Vyberte si spojivo s vysokou pevnosťou spoja, nízkou tvorbou plynu a pomalým uvoľňovaním plynu, znížte množstvo pridávaného spojiva a dôkladne vypečte pieskové jadro a ďalšie opatrenia môžu znížiť tvorba plynu v pieskovom jadre. Objem plynu a rýchlosť tvorby plynu.
3. Zvýšte rýchlosť liatia a teplotu liatia: Za predpokladu, že nedôjde k turbulencii a plyn sa zachytí a forma nebude erodovaná, rýchlosť liatia by sa mala zvýšiť, aby sa rýchlo vytvoril tlak kovovej kvapaliny, aby sa zabránilo vniknutiu plynu. Okrem toho je tiež najlepšie zvýšiť teplotu odlievania, aby sa znížila viskozita roztaveného železa, takže prichádzajúce bubliny môžu ľahko plávať a byť vypúšťané do prepadovej stúpačky spolu s prúdom kovu. To je dôvod, prečo v prípade, že odliatky majú zachytené alebo prenikajúce defekty pórov, je možné tieto defekty odstrániť zvýšením teploty liatia o 30 až 50 stupňov. Počas výroby by mala byť kontrolovaná skutočná teplota poslednej krabice roztaveného železa v každom nalievacom balení. Pretože teplota konečného roztaveného železa klesá, je pravdepodobné, že dôjde k defektom pórov.
4. Zapálenie hlavy jadra: Počas nalievania zapáľte výstup plynu výfukového systému pieskového jadra na vrchu pieskovej formy, aby sa zapálil plyn unikajúci z pieskového jadra. Môže zvýšiť extrakčnú silu výstupu plynu a zvýšiť rýchlosť vypúšťania plynu z pieskového jadra.
