1. Класификация и характеристика на порьозните дефекти
1.1. Интрузивна порьозност (локализирана порьозност):
По време на термичната обработка на разтопения метал, газовете, генерирани от формата (или сърцевината), се инфилтрират в желязната течност, което води до локализирана порьозност в определени области на отливката по време на процеса на охлаждане. Трябва да се подчертае, че взаимодействието между разтопения метал и матрицата/сърцевината възниква само по време на леене, което позволява на газовете, произведени от матрицата/сърцевината при високи температури, да проникнат в желязната течност. (Физическа реакция)
◆Характеристики на проникващата порьозност:
- Проявява се като локализирана порьозност, възникваща в специфични области на отливката.
- Повърхността на порите е сравнително гладка, представляваща отделни или пчелни кухини.
- Цветът на порите е бял или може да има тъмен слой, понякога покрити с окислена кожа.
- В случай на чугун с нодуларен/уплътнен графит, той може да излъчва миризма, напомняща на карбид. Вижте Фигура 1.
Порьозност при свиване:
- Проявява характеристики на свиване и порьозност.
- Вижте Фигура 2.
1.2 Порьозност на валежите (подобна на сито порьозност):
Газовете, разтворени в течността, образуват пори по време на процеса на охлаждане, тъй като тяхната разтворимост намалява. Тези пори често имат кръгла, елипсовидна или игловидна форма. Важно е да се отбележи, че образуването на газ в желязната течност става по време на етапите на топене и обработка. Тъй като температурата на желязната течност се повишава, разтворимостта на газовете се увеличава, което води до повишено съдържание на газ поради физични и химични реакции по време на процеса на топене. (Наличието на газ в желязната течност е следствие от физичните и химичните реакции, включващи всички вещества, участващи в процеса на топене).
Характеристики на валежната порьозност:
Характерното за него е, че той е многоброен, разпръснат и сравнително равномерно разпределен по цялото или значителна част от напречното сечение на отливката. Вижте фигура 3.
1.3 Реакционна порьозност:
Порьозност, генерирана като следствие от химични реакции между разтопения метал и интерфейса на формата. В този процес течността от желязо преминава през етап на охлаждане, което води до освобождаване на газовете и улавяне само върху повърхността на отливката.
Характеристики на реакционната порьозност:
Този тип порьозност се появява предимно на повърхността на отливката, на около 1-3 mm разстояние от повърхността на отливката. Представлява се като плътно разпределен модел от малки, тясно разположени пори, които стават по-очевидни след термична обработка и бластиране. Обикновено тези пори имат форма на игла или попова лъжица. Известна е още като подповърхностна порьозност. Вижте фигура 4.
A. Тип шлака на сфероидизиращ агент**
Характеристики на дефекта: На повърхността на отливката се появяват сферични вдлъбнатини, съдържащи включвания. Тези вдлъбнатини често се появяват близо до вътрешната система на затвора. Сканиращата електронна микроскопия разкрива неравни повърхности вътре в порите. Спектрален анализ на съдържанието на порите открива Si, Mg, Al, Ba и O. Наличието на Mg, което е специфично за сфероидизиращи агенти, показва, че включванията са шлака, образувана чрез участието на сфероидизиращи агенти. Точковидни дупки от CO газ са резултат от реакцията между въглерода в желязната течност и шлаката.
Б. Тип шлака в резултат на дефект на инокуланта Характеристики: Напречното сечение показва няколко вдлъбнатини. Сканиращата електронна микроскопия и спектралният анализ разкриват неравни вътрешни повърхности във вдлъбнатините, заедно с наличието на Si, Ca, Ba и O във включванията. Ba е уникален елемент от инокуланта. Това показва, че остатъчният силициево-желязен инокулант образува шлака и реакцията между въглерода в желязната течност и оксида в шлаката води до генериране на CO газ, причинявайки дефекти на дупки. Причина: Непълното разтопяване на инокуланта по време на потока води до образуване на шлака. Противомерки: Използвайте сухи инокуланти, за да предотвратите пръскането на желязната течност и порьозността на шлаката по време на инокулацията.
C Дефект: Външен вид на дефекта от шлака и пясъчно включване: Множество вдлъбнатини по повърхността на отливката близо до леяк. Сканиращата електронна микроскопия показва наличието на шлака и пясък във вдлъбнатините. Спектралният анализ показва наличието на Si, O, Al в пясъка и елементи като Mg, Ce, Mn в шлаката. Това предполага, че дефектът се образува поради взаимодействието между инокуланта и пясъка. Решение: Увеличете площта на напречното сечение на лебника и намалете скоростта на потока в леяк.
D Дефект: Дефект на пясъчна форма, предизвикан от влага Дефект Външен вид: Вдлъбнатини по повърхността на отливката след машинна обработка. Сканиращата електронна микроскопия не разкрива никакви дефекти във вдлъбнатините. Спектралният анализ показва, че основните елементи са C, O, Si и Fe. Това е дефект на дупка, причинен от водна пара, генерирана от влага в мокрия тип форма. Решение: Намалете съдържанието на влага във формовъчния пясък, подобрете пропускливостта на формовъчния пясък и увеличете дела на въглищен прах в формовъчния пясък. Намалете съдържанието на влага в смолата в процеса на производство на ядрото на студената кутия.
2.1 Анализ на причините за инвазивна порьозност:
1. Причини за инвазивна порьозност:
- Неразумна конструкция на системата за изливане, което води до лошо изпускане на газове или образуване на вихри, което води до уловени газове по време на изливането.
- Прекомерна компактност на пясъчната форма, намаляваща нейната пропускливост.
- Неадекватно изпускане на газ в пясъчната сърцевина или запушване на въздушните канали.
- Високо съдържание на влага във формовъчния пясък (сърцевина). По време на влажни метеорологични условия влажният въздух може да се абсорбира от матрицата/сърцевината и да реагира с разтопеното желязо, което води до генериране на голямо количество газ, уловен в кухината на формата.
- Замърсяване на основата и желязото на сърцевината с масло.
- Прекомерно съдържание на летливи вещества във формовъчния пясък.
- Високо съдържание на смолен азот (N) в покрития пясък, което води до разлагането на NH3 и образуването на N и H газове.
- Неравномерно изливане, недостатъчно пълнене, което води до навлизане на голямо количество газ.
- Високо съдържание на глина във формовъчния пясък, лоша пропускливост, причиняваща "дупки" на повърхността на отливката, което също се счита за инвазивна порьозност.
2.2 Анализ на причините за порьозността:
1. Високото съдържание на газ, тежката корозия и прекомерната повърхностна мазнина в зареждането на пещта водят до по-високо съдържание на газ в разтопеното желязо.
2. Недостатъчно изсъхване на разтопената желязна форма.
3. Недостатъчно изсъхване на сплавта.
4. Силициевите и редкоземните елементи в заряда на пещта могат лесно да генерират отвори за водороден газ, докато алуминият или алуминият могат да генерират газ.
5. Ниска температура на изливане, поради което генерираният газ няма достатъчно време да се издигне и да избяга.
6. Нестабилно изливане.
7. Високата температура на пясъка над 35 градуса или високата температура на сърцевината може да доведе до абсорбиране на влага от повърхността на кухината на формата и прекомерно съдържание на вода в повърхностния слой.
8. Реакционна порьозност: Газът, произведен от химическата реакция между химичните елементи на разтопеното желязо и формата/ядрото, се инфилтрира в течността. Газовите пори се образуват по време на процеса на охлаждане, когато газът няма достатъчно време да се освободи.
9. Високо съдържание на остатъчен магнезий: Прекомерното съдържание на магнезий изостря тенденцията на абсорбция на водород от разтопеното желязо. Остатъчно съдържание на магнезий, по-голямо от 0.05% в разтопеното желязо може да причини подкожна газова порьозност. Аустенитният сферографитен чугун с високо съдържание на никел и съдържание на остатъчен магнезий над 0,07% е по-податлив на подкожна газова порьозност.
10. Ниска температура на изливане.
11. Високо съдържание на сяра в разтопеното желязо: Когато съдържанието на сяра надвиши 0.094%, възниква подкожна газова порьозност и колкото по-високо е съдържанието на сяра, толкова по-тежка е подкожната газова порьозност.
12. Съдържание на редкоземни елементи: Прекомерното съдържание на редкоземни елементи увеличава съдържанието на оксид в разтопеното желязо, което води до увеличаване на ядрата на чужди мехурчета и порьозност на подкожния газ. Остатъчното съдържание на редкоземни елементи трябва да се контролира в рамките на 0.043%.
13. Съдържание на алуминий: Алуминият в разтопеното желязо е основната причина за порьозността на водородния газ в отливките. Когато съдържанието на остатъчен алуминий в мокър тип сферографитен чугун е между 0.03% и 0,05%, възниква подкожна газова порьозност.
14. Дебелина на стената на отливката: Тънкостенните и дебелите отливки са по-малко склонни към подкожна газова порьозност.
15. Съдържание на влага в пясъка за формоване: С увеличаване на съдържанието на влага, тенденцията на сферографитен чугун да произвежда подкожна газова порьозност се увеличава. Когато съдържанието на влага във формовъчния пясък се контролира под 4,8%, степента на порьозност на подкожния газ се доближава до нула.
Освен това, компактността на формовъчния пясък и температурата на изливане също играят роля.
Магнезиевите пари, излизащи от разтопеното желязо, и магнезиевият сулфид на повърхността на разтопеното желязо реагират с водните пари във формата, както следва: Mg + H2O → MgO + 2[H] и MgS + H2O → MgO + H2O. Генерираните газове водород, магнезиев оксид и магнезиев сулфид могат потенциално да проникнат в отливката през повърхността на разтопеното желязо.
3. Методи за предотвратяване на дефекти на порьозността:
1. Почистете старателно зареждането на пещта, за да отстраните прекомерното съдържание на газ, силната корозия и повърхностната мазнина преди употреба.
2. Строго контролирайте температурата на разтопеното желязо, когато се извади от пещта и по време на изливането. Избягвайте прекалено ниските температури на изливане.
3. Изсушете напълно тигела на пещта, черпака и матрицата от разтопено желязо. Загрейте черпака преди употреба.
4. Предварително загрейте сфероидизиращите агенти и инокуланти адекватно, за да намалите количеството газ, въведен от редкоземни елементи и феросилиций.
5. Проектирайте правилно системата за изливане, за да осигурите гладко вентилиране вътре в кухината на формата и постоянен поток в кухината.
6. Осигурете еднаква плътност на формовъчния пясък, като избягвате прекомерното стягане.
7. Намалете съдържанието на глина в основния пясък по подходящ начин и увеличете неговата пропускливост.
8. Осигурете подходящо обезвъздушаване на пясъчната сърцевина и запечатайте празнините между сърцевините, за да предотвратите навлизането на разтопено желязо и блокиране на въздушните канали.
9. Поставете щрангове или вентилационни отвори в най-високите точки на отливката. Обърнете внимание на вентилацията по време на изливането на големи отливки.
10. Наклонете леко отливката за големи плоски отливки, като вентилационните отвори са разположени малко по-високо, за да се улесни вентилацията.
11. Подсушете и почистете венците и охладителите, като се уверите, че нямат ръжда и замърсяване с масло.
12. Намалете съдържанието на влага във формовъчния пясък, създайте вентилационни отвори на разделителните повърхности и увеличете количеството добавен въглищен прах, ако е необходимо.
13. Намалете съдържанието на свързващо вещество по подходящ начин. За големи отливки добавете материали, които увеличават пропускливостта, като дървени стърготини.
14. Използвайте кръгли пясъчни зърна, за да подобрите пропускливостта.
15. Намалете остатъчното съдържание на магнезий, като същевременно осигурите правилна нодуларизация. Минимизирайте съдържанието на сяра в първоначалното разтопено желязо.
16. Контролирайте температурата на пясъка и изсипете възможно най-скоро след затваряне на формата.
17. Използвайте изсушени пясъчни сърцевини и предотвратете абсорбирането на влага във формата. Не използвайте пясъчни сърцевини със силна абсорбция на влага.
18. Напръскайте въглеродни материали като слитък масло върху повърхността на матрицата, за да създадете редуцираща атмосфера между разтопеното желязо и интерфейса на формата. Поръсването на малко количество флуорипат на прах или натриев флуорид върху интерфейса разтопено желязо-форма може да намали или премахне подкожната порьозност.
19. Увеличете температурата на изливане по подходящ начин при дъждовно време.
20. Намалете включванията на магнезиев сулфид. Използвайте чугун с ниско съдържание на сяра или добавете малко количество калцинирана сода по време на обработката със сфероидизация за десулфуризация. След сфероидизацията обезмаслете шлаката няколко пъти и я оставете да престои за кратко, за да позволи на MgS шлаката да изплува.
21. Контролирайте температурата на изливане. За тънкостенни отливки температурата не трябва да бъде по-ниска от 1320 градуса; за отливки със средна дебелина на стената не трябва да бъде по-малко от 1300 градуса; за дебелостенни компоненти като направляващи плочи, не трябва да бъде по-малко от 1280 градуса. Силициево-молибденовият чугун и аустенитният сферографитен чугун с високо съдържание на никел изискват още по-високи температури.
