Wady odlewów inwestycyjnych podczas zalewania: Przyczyny i środki zaradcze

Wstęp

W Casting inwestycyjny, etap zalewania jest jednym z najbardziej krytycznych momentów w całym łańcuchu procesu.

Do czasu, gdy stopiony metal dotrze do skorupy, wzór wosku został już usunięty, skorupa ceramiczna została wypalona, a geometria części została zamknięta w delikatnym systemie termicznym.

W tym momencie, odlewnia nie zajmuje się już samym kształtem; radzi sobie z połączonym problemem czystość metalu, stabilność przepływu, kontrola temperatury, integralność powłoki, i zachowanie krzepnięcia.

Wiele wad odlewniczych, które wydają się być „wadami odlewniczymi”, w rzeczywistości nimi są wady procesu zalewania.

Często powstają one w wyniku niedopasowania jakości stopu i warunków wnęki, a nie pojedynczego, izolowanego błędu.

Najczęstsze przykłady to wtrącenia, porowatość, oraz nieprawidłowe działanie lub wady zamknięcia na zimno.

Problemy te są szczególnie wrażliwe w przypadku odlewów precyzyjnych, ponieważ odlewy inwestycyjne są często wybierane specjalnie do cienkich ścian, skomplikowane fragmenty, i geometrię bliską sieci.

Gdy proces nalewania jest niestabilny, właśnie te cechy, które sprawiają, że casting inwestycyjny jest cenny, mogą stać się regionami najbardziej podatnymi na awarie.

W artykule przeanalizowano główne defekty powstające podczas zalewania, wyjaśnia ich metalurgiczne i technologiczne korzenie, i podsumowuje praktyczne środki naprawcze, które można wdrożyć w produkcji.

1. Wady włączenia żużla

1.1 Definicja i znaczenie techniczne

Wtrącenia żużla są jedną z najpoważniejszych i najczęściej spotykanych wad odlewów metodą traconego paliwa na etapie zalewania.

Odnosi się do niemetaliczne ciała obce lub wewnętrznie wytworzone związki tlenkowo-siarczkowe uwięzione wewnątrz odlewu lub przyczepione do jego powierzchni po zestaleniu.

Ponieważ wtrącenia te zakłócają ciągłość metalowej osnowy, stają się lokalnymi słabymi punktami, które mogą zmniejszyć wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość uderzenia, Życie zmęczeniowe, I, w krytycznych przypadkach, szczelność ciśnieniowa i niezawodność działania.

W odlewach precyzyjnych, wtrącenia żużla są szczególnie szkodliwe, ponieważ proces ten jest często stosowany w przypadku elementów o cienkich ściankach, złożone przejścia przepływowe, i rygorystyczne wymagania dotyczące wydajności.

Nawet niewielka inkluzja może działać jako miejsce inicjacji pęknięć, punkt wyjścia korozji, lub defekt zarodkowania zmęczeniowego pod powtarzającym się obciążeniem.

1.2 Klasyfikacja wtrąceń żużlowych

Z punktu widzenia metalurgii i procesu, Wtrącenia żużlowe są ogólnie podzielone na inkluzje egzogenne I inkluzje endogenne.

Rozróżnienie jest ważne, ponieważ oba typy mają różne pochodzenie, różne morfologie, i różne strategie kontroli.

Inkluzje egzogenne

Pochodzą z wtrąceń egzogennych poza roztopionym metalem. Są to przypadkowe zanieczyszczenia obce wprowadzone podczas topienia, przenosić , lub nalewanie.

Typowe źródła obejmują:

• erozja ogniotrwała i łuszczenie się z wykładzin piecowych lub kadzi wylewowych,
• pływający żużel powstający w wyniku utleniania stopionego metalu w kontakcie z powietrzem,
• piasek z muszli lub fragmenty powłoki zmyte z wnęki formy,
• oraz pozostałości wszelkich materiałów mających kontakt ze stopionym materiałem na ścieżce przepływu.

Te inkluzje są zwykle większy, bardziej nieregularne, i bardziej losowo rozmieszczone niż zanieczyszczenia generowane wewnętrznie.

Często pojawiają się w pobliżu powierzchni odlewu, w obszarach grubościennych, lub w strefach, w których występują silne turbulencje lub rozpryski metali.

Ponieważ są to zanieczyszczenia zewnętrzne, często są one powiązane ze słabą czystością stopu, niewystarczające usuwanie żużla, lub niestabilna praktyka nalewania.

Inkluzje endogenne

Endogenne inkluzje to powstający wewnątrz samego stopionego stopu poprzez reakcję chemiczną podczas topienia, leczenie, lub zestalenie.

Nie są sprowadzane z zewnątrz; powstają w wyniku metalurgicznego zachowania stopu.

W wielu odlewach żelaznych, typowym przykładem jest magnez- oraz tworzenie się wtrąceń związanych z siarką po modyfikacji lub obróbce sferoidalnej.

Te inkluzje są zwykle drobniejszy, bardziej rozproszone, i trudniejsze do usunięcia niż egzogenne.

Ponieważ wynikają z reakcji wewnętrznych, mogą pozostać zawieszone w stopionym materiale i zostać uwięzione w całej sekcji odlewania, a nie tylko w pobliżu powierzchni.

1.3 Podstawowe przyczyny powstawania wtrąceń żużlowych

Wtrącenie żużla rzadko jest spowodowane pojedynczym błędem. Zwykle jest to wynikiem kombinacji chemia stopów, nalewanie temperatury, Projektowanie bramkowania, stopić czystość, i jakość formy.

Wpływ krzemu

Krzem odgrywa ważną rolę, ponieważ związki tlenku krzemu są jednym z głównych składników wielu defektów żużlowych.

Jeśli zawartość krzemu jest zbyt wysoka, stop może wytwarzać więcej niskotopliwych produktów tlenkowych, które zwiększają lepkość i utrudniają wypłynięcie zanieczyszczeń z ciekłego metalu.

Rezultatem jest większa tendencja do zatrzymywania cząstek tlenków i żużla w odlewie.

Wpływ siarki

Siarka jest szczególnie niebezpieczna w odlewach na bazie żelaza, ponieważ siarczki mają niższą temperaturę topnienia niż metal nieszlachetny i mogą wytrącać się wcześnie podczas krzepnięcia.

Zwiększa to lepkość stopu i zmniejsza zdolność zanieczyszczeń żużlowych i tlenkowych do unoszenia się na powierzchnię w celu usunięcia.

Gdy zawartość siarki jest zbyt wysoka, stop staje się znacznie bardziej podatny na uwięzienie żużla i wtrącenia.

Wpływ magnezu i pierwiastków ziem rzadkich

Pozostałości magnezu i pierwiastków ziem rzadkich mogą łatwo utleniać się w wysokiej temperaturze.

Produkty ich utleniania przyczyniają się do powstawania drobnych wtrąceń tlenkowych i cząstek żużla kompozytowego.

Jeśli poziomy pozostałości są nadmierne, liczba endogennych zanieczyszczeń gwałtownie rośnie, zwłaszcza w stopach, które zostały już poddane obróbce lub modyfikacji.

Wpływ temperatury zalewania

Temperatura zalewania jest jednym z najważniejszych czynników kontroli żużla.

• Jeśli temperatura jest zbyt niska, stop staje się bardziej lepki, a tlenki lub żużel nie mogą unosić się i skutecznie oddzielać. Pozostają zawieszeni i uwięzieni w castingu.
• Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, pływający żużel może stać się zbyt cienki i trudny do całkowitego usunięcia. Resztkowy żużel może następnie wpłynąć do gniazda formy wraz ze stopionym materiałem.

W rzeczywistości, Odlewanie w niskiej temperaturze jest często częstszą przyczyną odpadów odlewniczych związanych z wtrąceniami, ponieważ łączy w sobie słabą płynność ze słabą separacją zanieczyszczeń.

Wpływ konstrukcji systemu wlewowego

Źle zaprojektowany system wlewowy może zamienić czysty stop w wadliwy odlew.

Jeśli system nie jest w stanie uspokoić strumienia stopionego materiału lub zatrzymać żużla przed wypełnieniem wnęki, turbulencje wciągną cząstki żużla i tlenku do odlewu.

Gdy zaczną się turbulencje, nawet dobrze rafinowany stop może zostać zanieczyszczony podczas napełniania.

Wpływ jakości skorupy

Sama skorupa może stać się źródłem defektów żużla.

Jeśli powierzchnia skorupy jest szorstka, słaby, luźno zwarty, lub zanieczyszczone luźnym piaskiem lub resztkami powłoki, stopiony stop może powodować erozję powierzchni i tworzyć wtórne wtrącenia niemetaliczne.

Wady powłoki i skład chemiczny stopu często oddziałują na siebie, dlatego zła jakość skorupy może zwielokrotnić i tak już trudną sytuację podczas nalewania.

1.4 Morfologia i mechanizm uszkodzeń

Wtrącenia żużla uszkadzają odlewy na więcej niż jeden sposób. Mogą pojawić się jako:

• cząstki osadzone na powierzchni,
• zanieczyszczenie podpowierzchniowe,
• wydłużone, nieregularne wtrącenia,
• skupione pasma inkluzyjne,
• lub wewnętrzne kieszenie niemetalowe.

Ich wpływ jest poważny, ponieważ:

• zmniejszyć efektywną powierzchnię nośną,
• wytworzyć lokalną koncentrację naprężeń,
• osłabić odporność na zmęczenie,
• zwiększyć ryzyko propagacji pęknięć,
• i zmniejszają korozję i integralność ciśnienia.

W precyzyjnych odlewach, nawet małe wtrącenia mogą sprawić, że komponent nie będzie nadawał się do użytku krytycznego, ponieważ wada może pozostać niewidoczna do czasu, aż część zacznie działać.

1.5 Środki zapobiegawcze i zaradcze

Precyzyjna kontrola składu stopu

Pierwszą warstwą kontrolną jest skład chemiczny stopu.

Siarkę należy utrzymywać poniżej krytycznego progu procesu, i nadmiar krzemu, magnez, lub pozostałości pierwiastków ziem rzadkich należy dokładnie kontrolować, aby ograniczyć powstawanie wewnętrznych wtrąceń tlenkowych i siarczkowych.

Popraw praktykę wytapiania i trzymania

Stop powinien być odpowiednio ubity, może pozostać, jeśli pozwala na to praktyka procesowa, i dokładnie odtłuszczony przed nalaniem.

Cichy okres przetrzymywania pomaga wtrąceniom unosić się w górę, dzięki czemu można je usunąć. Ochrona powierzchni i praktyki przeciwutleniające mogą również zmniejszyć powstawanie wtórnego żużla.

Zoptymalizuj system bramkowania

System bramkowania powinien zapewniać gładkość, wypełnienie laminarne i zapobiega rozpryskiwaniu się stopionego materiału.

Pułapki żużlowe, przedłużenia biegacza, w razie potrzeby można dodać ceramiczne filtry piankowe, aby przechwycić pływający żużel, zanim dotrze on do gniazda odlewniczego.

Popraw czystość i wytrzymałość skorupy

Skorupa powinna być równomiernie zwarta, całkowicie wysuszone, i konstrukcyjnie solidny.

Przed montażem i wylaniem, wnękę należy całkowicie oczyścić z resztek piasku, luźne fragmenty powłoki, lub zanieczyszczeń, które mogłyby oddzielić się podczas napełniania.

1.6 Wniosek inżynierski

Wtrącenie żużla jest klasycznym przykładem wady, która znajduje się na przecięciu metalurgia, dyscyplina procesowa, i jakość formy.

Nie wystarczy oczyścić stop; przepływ musi być również spokojny, skorupa musi być zdrowa, a skład chemiczny musi mieścić się w stabilnym oknie operacyjnym.

Najskuteczniejsza strategia zapobiegania ma zatem charakter systemowy: kontrolować stop, udoskonalić stop, chronić jamę, i zaprojektuj ścieżkę wlewu, aby utrzymać zanieczyszczenia z dala od odlewu.

2. Wady porowatości

Porowatość jest jedną z najczęstszych i najbardziej szkodliwych wad w odlewach precyzyjnych.

Odnosi się do wnęki lub puste przestrzenie związane z gazem powstający wewnątrz odlewu podczas napełniania formy lub krzepnięcia.

Te puste przestrzenie mogą wyglądać jak kuliste pory, wydłużone dziurki, skupione mikropustki, lub nieregularne sieci wnęk, w zależności od systemu stopowego, warunki zalewania, i zachowanie powłoki.

W nowoczesnej, znormalizowanej produkcji odlewów precyzyjnych, reaktywna porowatość i wytrącona porowatość zostały skutecznie kontrolowane,

Ale inwazyjna porowatość— porowatość spowodowana niestabilnym zalewaniem, słaba wentylacja, i nieodpowiednie spaliny z łupin – nadal pozostają jednym z najczęstszych źródeł złomu.

Ponieważ porowatość jest często ukryta wewnętrznie, jest to szczególnie niebezpieczne w przypadku odlewów precyzyjnych, części przenoszące ciśnienie, i elementy krytyczne pod względem zmęczenia.

2.1 Co sprawia, że ​​porowatość jest tak poważna

Porowatość to nie tylko widoczna wada powierzchni. Osłabia także wewnętrzną integralność odlewu:

• zmniejszenie efektywnej powierzchni nośnej,
• przerwanie ciągłości metalowej osnowy,
• obniżenie siły zmęczeniowej,
• zmniejszenie szczelności ciśnieniowej,
• oraz tworzenie miejsc inicjowania pęknięć podczas ładowania usług.

Do skomplikowanych odlewów metodą traconą, nawet stosunkowo małe skupisko porów może zagrozić funkcjonowaniu całej części.

Dlatego też kontrolę porowatości traktuje się jako kwestię dotyczącą jakości całego procesu, a nie kwestię na etapie końcowym.

2.2 Główne mechanizmy powstawania

Porowatość w odlewach precyzyjnych powstaje zwykle, gdy gaz nie może wydostać się z wnęki formy, roztop, lub system wlewowy, zanim metal zamarznie.

Podstawowe mechanizmy są ze sobą ściśle powiązane pojemność wydechu, stabilność zalewania, przepuszczalność powłoki, i stopić czystość.

Niewystarczający wylot komory

Jeśli wnęka formy nie ma wystarczającej wydajności odpowietrzania, gaz znajdujący się w skorupie nie może wydostać się wystarczająco szybko podczas napełniania.

W miarę posuwania się stopionego metalu, zatrzymuje gaz i uszczelnia go wewnątrz odlewu.

Rezultatem jest często zamknięta porowatość wewnętrzna, szczególnie w obszarach ostatniego napełniania lub na odległych końcach wnęki.

Jest to jedna z najbardziej bezpośrednich i częstych przyczyn inwazyjnej porowatości w odlewaniu precyzyjnym.

Niewłaściwa temperatura zalewania

Temperatura zalewania ma bezpośredni wpływ zarówno na płynność metalu, jak i zachowanie podczas ulatniania się gazu.

• Jeśli temperatura jest zbyt niska, stopiony materiał zbyt szybko traci płynność, wypełnienie staje się niestabilne, a gaz nie może unosić się i uciekać przed zestaleniem.
• Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, metal może zwiększać tendencję do utleniania lub powodować inną niestabilność procesu, co może również przyczyniać się do powstawania porów.

Dlatego źle kontrolowane okno termiczne powoduje przedwczesne zamarzanie lub niestabilne wypełnienie, oba zwiększają ryzyko porowatości.

Niewłaściwa prędkość nalewania

Szybkość zalewania musi być stabilna i ciągła. Jeśli nalewanie jest zbyt wolne, wnęka może wypełniać się w sposób przerywany lub niestabilny, powodując turbulencje i umożliwiając wciągnięcie powietrza do strumienia.

Jeśli przepływ nie jest odpowiednio zrównoważony, front cieczy może wielokrotnie odsłaniać i ponownie pokrywać gaz wnękowy, zatrzymując go, gdy metal krzepnie.

Z tego powodu porowatość często koncentruje się w strefach przejścia przepływu i przy skomplikowanych zmianach przekroju.

Słaba przepuszczalność powłoki

Sama skorupa musi umożliwiać ucieczkę gazu. Jeśli skorupa zawiera nadmiar wilgoci, nadmiar popiołu, słaba dystrybucja materiału ogniotrwałego, lub niska przepuszczalność, gaz nie może skutecznie wydostać się z wnęki.

Uwięziony gaz zostaje następnie zablokowany w odlewie w postaci porowatości.

Jest to w równym stopniu kwestia jakości formy, jak i kwestia nalewania. Powłoka o słabej wentylacji będzie powodować porowatość, nawet jeśli sam metal jest stosunkowo czysty.

Wadliwy projekt bramki

Zły system bramkowania może powodować turbulencje, rozpryskiwanie, porywanie powietrza, i lokalne uwięzienie gazu.

Jeśli układ prowadnicy i wpustu nie obsługuje funkcji gładkich, wypełnienie laminarne, front stopu będzie wciągał powietrze i gaz wnękowy do ściany odlewu.

Jest to szczególnie niebezpieczne w przypadku części cienkościennych lub o długich drogach przepływu, gdzie metalowy przód musi pozostać stabilny termicznie i hydrodynamicznie do czasu całkowitego wypełnienia wnęki.

Niestandaryzowane materiały pomocnicze

Materiały pomocnicze, takie jak modyfikatory, Dodatki, lub środki do obróbki mogą przenosić wilgoć lub resztki gazów, jeśli nie są odpowiednio wysuszone lub przygotowane.

Ponadto, jeśli roztopiony metal nie zostanie odpowiednio oczyszczony, a żużel pozostanie na ścieżce przepływu, połączone porowatość żużlowa może rozwinąć się wada.

Tego typu usterka jest trudniejsza do kontrolowania, ponieważ nie jest to wyłącznie problem gazowy; jest to problem sprzęgania gazu i inkluzji.

Brak operacji zalewania na miejscu

Część porowatości jest spowodowana złą dyscypliną wylewania na miejscu.

Jeśli gazy palne wewnątrz wnęki nie zostaną odpowiednio zapalone lub wyczerpane podczas zalewania, mogą zostać uwięzione i zestalone w odlewie.

Jest to szczególnie istotne, gdy wnęka formy zawiera pozostałości lotnych produktów, które należy usunąć przed zamknięciem wnęki.

2.3 Typowa morfologia porowatości

Porowatość może objawiać się w kilku postaciach:

• drobne dziurki rozsiane po całym odcinku,
• skupione pory w obszarach o grubych ścianach lub w obszarach gorących,
• zagłębienia podpowierzchniowe ukryte pod skórą,
• ciągłe sieci porów w słabo wentylowanych pomieszczeniach,
• struktury o mieszanej żużlu i porowatości spowodowane zarówno uwięzieniem gazu, jak i włączeniem zanieczyszczeń.

Im bardziej złożona geometria, tym bardziej prawdopodobne jest, że porowatość skupi się w strefie końcowego wypełnienia, najgrubszy obszar, lub przejście pomiędzy cienkimi i grubymi sekcjami.

2.4 Środki zapobiegawcze i kontrolne

Zoptymalizuj wylot wnęki

Forma powinna być wyposażona w wystarczającą liczbę kołków wylotowych, otwory wentylacyjne, lub paski wentylacyjne, zwłaszcza na najwyższych i ostatnich stanowiskach.

Wydajność wentylacji powinna być wystarczająca do usunięcia gazu, zanim metalowy przód zamknie wnękę.

Praktyczną zasadą projektowania jest zapewnienie, że całkowite pole przekroju poprzecznego spalin jest odpowiednio dopasowane do powierzchni wlotu, tak aby gaz z komory mógł szybko i stale uciekać.

Standaryzacja projektowania bramek

Koncepcja wlewu półotwartego lub półzamkniętego jest często przydatna, ponieważ umożliwia lepszą stabilizację przepływu i zmniejsza nagłe turbulencje.

W kanale rynnowym można zainstalować ceramiczne filtry piankowe, aby pomóc wyprostować przepływ i zmniejszyć uwięzienie powietrza lub tlenków.

Rozmiar systemu wlewowego powinien być dostosowany do rzeczywistej prędkości zalewania, nie skopiowane z ogólnego szablonu. Stabilność przepływu jest jedną z najważniejszych zmiennych kontrolujących porowatość w odlewach metodą traconą.

Precyzyjnie kontroluj temperaturę nalewania

Stop musi być utrzymywany w stabilnym oknie termicznym. Temperatura powinna być wystarczająco wysoka, aby zachować płynność, ale nie na tyle wysokie, aby zwiększało ryzyko reakcji lub niestabilność procesu.

Do produkcji seryjnej, temperatura zalewania powinna być utrzymywana na stałym poziomie w poszczególnych częściach, ponieważ rozrzut temperatury jest jednym z głównych powodów, dla których porowatość różni się w poszczególnych partiach produkcyjnych.

Reguluj parametry procesu powłoki

Przepuszczalność powłoki, wytrzymałość skorupy, i suchość skorupy muszą być kontrolowane łącznie.

Zawartość wilgoci, ścisłość, i jakość utwardzania termicznego powinny być utrzymywane w oknie procesowym wymaganym przez stop i grubość przekroju.

Jeśli skorupa jest zbyt wilgotna lub zbyt gęsta, gaz nie może skutecznie uciekać, a porowatość wzrasta.

Standaryzuj operacje zalewania

Przed nalaniem, wytop powinien być całkowicie oczyszczony i odpowiednio odżużlony. Materiały pomocnicze należy dokładnie wysuszyć.

Podczas nalewania, Jeżeli wymaga tego trasa procesu, należy przeprowadzić praktykę zapłonu wnękowego lub wyładowania gazowego. Nalewka powinna być gładka, stabilny, i nieprzerwane.

2.5 Wniosek inżynierski

Porowatość jest najczęstszą wadą odlewów metodą traconą, ponieważ znajduje się na przecięciu odpowietrzanie formy, Temperatura stopu, stabilność przepływu, jakość skorupy, i dyscyplina operatora. Nie wystarczy po prostu „nalać cieplej” lub „więcej odpowietrzyć”.

Skuteczna kontrola wymaga zrównoważonego systemu: skorupa musi oddychać, stop musi płynąć czysto, bramka musi płynnie prowadzić metal, a operacja nalewania musi od początku unikać uwięzienia gazu.

3. Wady zimnego zamknięcia i nieprawidłowego uruchomienia

Zamknięcie na zimno i niedobieg są jednymi z najbardziej charakterystycznych wad odlewów precyzyjnych związanych z zalewaniem, szczególnie w cienkościennych, długi przepływ, i geometrycznie skomplikowanych części.

Obie wady odzwierciedlają ten sam podstawowy problem: stopiony metal traci zbyt dużo energii cieplnej, za wcześnie, zanim ubytek zostanie całkowicie i spójnie wypełniony.

Rezultatem jest albo niekompletny odlew, albo odlew, który wydaje się kompletny zewnętrznie, ale zawiera słabe, niezabezpieczone interfejsy z metalowym frontem.

W odlewaniu precyzyjnym, wady te są szczególnie szkodliwe, ponieważ zwykle występują dokładnie w tych obszarach, które są najtrudniejsze do naprawy: końcówki żeber, cienkie sekcje, odległe narożniki jamy, cechy przypominające ostrze, i ostre przejścia.

W przeciwieństwie do niektórych defektów powierzchni, które można oczyścić lub zatrzeć, Zamknięcie na zimno i nieprawidłowe uruchomienie często wskazują, że dana część nie osiągnęła ciągłości metalurgicznej od początku krzepnięcia.

3.1 Rozróżnianie zimnego zamknięcia od nieprawidłowego uruchomienia

Chociaż te dwie wady są ze sobą ściśle powiązane, nie są identyczne.

• Egipt występuje, gdy roztopiony metal nie wypełnia całkowicie wnęki. Casting kończy się przedwcześnie, a niektóre regiony pozostają niewypełnione.
• Zimno zamknięte występuje, gdy dwa metalowe fronty spotykają się podczas napełniania, ale nie łączą się całkowicie. Casting może wyglądać na kompletny, ale linia zbieżności pozostaje słaba, fałdowy, lub przypominające szew.

W rzeczywistości, błędny przebieg występuje częściej na zewnętrznej granicy wypełnialności, podczas gdy zimne zamknięcie pojawia się, gdy fronty przepływu zbiegają się po utracie energii cieplnej lub płynności.

3.2 Mechanizmy powstawania rdzenia

Niska temperatura zalewania

Najbardziej bezpośrednią przyczyną zimnego zamknięcia i nieprawidłowego działania jest niewystarczająca temperatura zalewania.

Jeśli stop dostanie się do wnęki płaszcza ze zbyt małą rezerwą cieplną, jego płynność szybko spada, gdy skorupa pochłania ciepło, system bramkowy, i otaczającą powierzchnię wnęki.

Na długich lub wąskich ścieżkach przepływu, metalowy przód może zacząć zamarzać, zanim wnęka zostanie całkowicie wypełniona.

Jest to szczególnie istotne w przypadku odlewania metodą traconą, ponieważ wgłębienie jest często cienkościenne i ma wysoki stosunek powierzchni do objętości.

Metal szybko traci temperaturę, a nawet niewielkie odchylenie w procesie może spowodować zablokowanie frontu napełniania lub słabe stopienie.

Słaba przepuszczalność powłoki

Jeśli skorupa nie jest prawidłowo wentylowana, Wewnątrz wnęki wytwarza się ciśnienie gazu, które działa jako siła przeciwna dla nacierającego frontu metalu.

Następnie metal wypełnia się wolniej i mniej równomiernie. To wolniejsze wypełnianie wydłuża czas, w którym metal jest narażony na utratę ciepła, co zwiększa prawdopodobieństwo przedwczesnego zamarzania.

Oznacza to, że słaba przepuszczalność nie tylko zwiększa defekty związane z gazem; może również wywołać zamknięcie na zimno, zmniejszając efektywną prędkość napełniania i zmuszając czoło stopu do niestabilnego reżimu termicznego.

Niewymiarowe sekcje systemu wlewowego

Zbyt wąski system wlewowy ogranicza dostarczanie metalu. Gdy przekroje prowadnicy i wpustu są zbyt małe, natężenie przepływu spada, a wnęka wypełnia się zbyt wolno.

Im dłużej metal podróżuje przez system, tym więcej ciepła traci. W rezultacie, przód może stwardnieć, zanim wszystkie ścieżki przepływu połączą się w solidną strukturę.

Jest to jedna z najczęstszych przyczyn zimnego zamknięcia, związanych z projektem.

Część może być teoretycznie doskonale odlana, ale nadal może nie działać, jeśli kanał dostarczający metal jest zbyt słaby w stosunku do rzeczywistej geometrii.

Zanieczyszczona miska lub kubek do nalewania

Pozostały żużel, film tlenkowy, lub inne elementy powierzchniowe wewnątrz kubka do nalewania mogą pochłaniać ciepło z napływającego stopu i zmniejszać efektywną temperaturę nalewania na samym początku napełniania.

Mogą również zdestabilizować początkowy strumień, powodując dodatkowe straty ciepła i nieregularność przepływu.

Tego typu zanieczyszczenia są szczególnie szkodliwe, gdyż wpływają na najwcześniejszy etap napełniania, kiedy rezerwa cieplna jest najważniejsza.

3.3 Dlaczego złożone odlewy są bardziej podatne na ataki

Koncentrują się zimne zamknięcia i nieprawidłowe działanie odlewy cienkościenne i o złożonej geometrii ponieważ te kształty łączą w sobie wszystkie najgorsze warunki:

• szybka utrata ciepła,
• długa odległość napełniania,
• przejścia sekcji,
• zbieżność frontu przepływu,
• i zmniejszony margines karmienia.

Proste, gruby odlew może tolerować niewielki błąd termiczny. Precyzyjny odlew z siecią żeber, kieszenie, lub cienkie ściany często nie są w stanie tego zrobić.

Dlatego te defekty są silnie powiązane z niedopasowaniem procesu, a nie rażącą awarią stopu.

3.5 Środki zapobiegawcze i naprawcze

Zwiększ przepustowość systemu wlewowego

System prowadnicy i wlotu powinien być wystarczająco duży, aby szybko i równomiernie dostarczać metal do gniazda.

Jeśli stosowane są ceramiczne filtry piankowe, powinny być tak dobrane, aby poprawiały kontrolę przepływu bez zakłócania szybkości podawania.

Celem nie jest po prostu przepuszczenie metalu, ale żeby to przeszło wystarczająco szybko i wystarczająco płynnie aby uniknąć przedwczesnego zamarzania.

Popraw wentylację skorupy i wylot wnęki

Płaszcz powinien umożliwiać swobodne ulatnianie się gazu z martwych narożników, odległe końce, i strefy cienkościenne. Lepsza przepuszczalność zmniejsza ciśnienie wsteczne i ułatwia ciągłe napełnianie.

W obszarach, w których prawdopodobna jest stagnacja przepływu, można dodać pomocnicze ścieżki wylotowe.

Podnieś temperaturę nalewania w bezpiecznym oknie

Stop powinien dostać się do wnęki wystarczająco gorący, aby zachować płynność i ciągłość termiczną.

Jednakże, temperatura musi mieścić się w bezpiecznym oknie procesowym stopu, aby uniknąć utleniania lub nadmiernej reakcji z powłoką.

Celem nie jest maksymalna temperatura, ale wystarczający margines termiczny.

Dokładnie wyczyść naczynie do nalewania i ścieżkę przenoszenia

Przed każdym nalaniem, misę do nalewania, filiżanka, i górne powierzchnie wlewowe należy oczyścić z żużla, gromadzenie się tlenków, i pozostałości załączników.

Zapobiega to miejscowym stratom ciepła i pozwala uniknąć wprowadzenia zakłóceń przepływu na najbardziej wrażliwym etapie napełniania.

4. Tabela podsumowująca typowe wady odlewania

5. Wniosek

Proces zalewania jest głównym etapem kontroli jakości odlewów metodą traconego wosku, i włączenie żużla, porowatość i zamknięcie na zimno to trzy typowe defekty wywołane procesem z wyraźną korelacją logiczną i różnicami w mechanizmach powstawania.

Wtrącenia żużla są spowodowane głównie nieodpowiednim składem stopionego metalu i niewystarczającym usuwaniem żużla; defekty porowatości wynikają ze słabego wydmuchu wnęki i turbulentnego porywania wypełnienia;

w zimnych zamknięciach dominuje niewystarczająca płynność stopionego metalu i opóźnione napełnianie spowodowane niską temperaturą i nieuzasadnioną konstrukcją wlewu.

Wszystkie defekty powstałe na skutek zalewania można kontrolować i można ich uniknąć poprzez ustandaryzowane zarządzanie procesami.

Precyzyjna kontrola składu, zoptymalizowany projekt systemu wlewowego, znormalizowane dopasowanie parametrów temperatury i ujednolicona obsługa na miejscu to cztery podstawowe wymiary zapobiegania defektom.

W rzeczywistej produkcji przemysłowej, Należy przeprowadzić ukierunkowane doskonalenie procesu zgodnie z charakterystyką strukturalną różnych odlewów i zasadami rozkładu defektów, realizując kontrolę całego procesu w pętli zamkniętej z wytapiania stopionego metalu, od produkcji skorup po operację zalewania.

Może to skutecznie zmniejszyć wskaźnik defektów podczas wylewania, poprawić wewnętrzną zwartość i jakość powierzchni odlewów precyzyjnych, i zmaksymalizować wszechstronną wydajność produkcji i niezawodność usług precyzyjnych produktów odlewniczych.