Дефект «раковина» представляет собой заметное углубление или неровность на поверхности материала, которое может напоминать форму раковины. Этот дефект часто наблюдается на металлических или пластиковых изделиях и возникает в результате механических повреждений, кузовных работ или дефектов в производственном процессе.
Визуально дефект «раковина» может проявляться в виде пузырей, вмятин или провалов, создавая впечатление, что поверхность имеет нарушения структуры. Это может негативно сказаться на эстетике изделия и его функциональности, особенно если дефект находится в видимой части или влияет на эксплуатационные характеристики.
Дефекты литья. Усадочные раковины
Усадочные раковины – дефект однородности пластмассовой детали, изготовленной литьем под давлением на термопластавтомате. Проявляется в виде внутренних пустот (пузырей) круглой или близкой к овальной форме. Если деталь выполнена из прозрачного материала, дефект легко обнаруживается визуальным осмотром. Чтобы определить наличие раковин в непрозрачной отливке, необходимо воспользоваться соответствующими техническими средствами обнаружения внутренних пустот. Например, приборами ультразвуковой дефектоскопии.
Как правило, дефект возникает в тех областях отливки, где наиболее толстая стенка.
Наличие дефекта, а особенно множественные раковины, несомненно влияют на структурную целостность готовой пластмассовой детали, снижают ее надежность и ограничивают функциональные возможности. А при использовании прозрачных полимеров к тому же ухудшают визуальное восприятие.
Альтернативное название: вакуоли, усадочные или вакуумные полости, вакуоли в основании литника
Международное название: void, void in gate
Характерные признаки и физические причины
Характерными местами образования вакуумных пустот в пластмассовой отливке, помимо областей с толстой стенкой, в первую очередь считаются основания преформ (РЕТ).
Причиной образования пустот внутри отлитой формы является не воздух или газ, скопившийся в литьевой форме, а только структурные изменения полимерного материала под температурным воздействием – усадка материала при охлаждении.
Процесс появления пустот выглядит следующим образом. Охлаждение расплава полимера во всем объеме литьевой формы происходит неравномерно. Наиболее активно охлаждается, а следовательно, затвердевает материал, распложенный ближе к поверхности толстостенной отливки. Возникает ситуация, когда материал во внутреннем объеме продолжает находиться в расплавленном состоянии, а поверхностные слои твердеют и набирают достаточную прочность, чтобы противостоять усадочным явлениям. По мере остывания внутренних объемов отливки структура полимера изменяется и в этих местах возникают вакуумные пустоты.
В изделиях с тонкой стенкой описанные процессы становятся причиной другого дефекта – утяжины. В них затвердевший поверхностный слой не успевает набрать прочность, достаточную, чтобы противостоять усадочным явлениям и, в результате, прогибается.
Образование пузыря (усадочной раковины) на оправе для защитных очков.
(архив фотографий Сервисной службы EASTPLAST)
Особенности материалов и/или технологических процессов, ставшие причиной появления усадочных раковин
Методы их устранения
Недостаточное давление во время стадии «выдержка под давлением»
Малое время выдержки стадии «выдержка под давлением»
Недостаточная температура стенок литьевой формы
Избыточная температура расплава
- материального цилиндра,
- горячих каналов
Запорная игла горячего канала (РЕТ) поздно закрывается
Сократить временную задержку срабатывания клапанов запорной иглы
Конструктивные особенности литьевой формы, ставшие причиной дефекта
Рекомендуемые мероприятия
Конструктив формы не позволяет увеличить время и давление стадии «выдержка под давлением»
- литниковой системы,
- впускного литника,
- центрального литника,
- отверстия сопла
Впрыск происходит в область малой толщины стенки
Отливка характеризуется разнотолщинностью
Внести изменения в конструкцию изделия
Раковины
Описание. Напластование материала в форме небольших или крупных образований, которые при последующей горячей деформации отделяются в виде напусков. Из — за скручивания материала при поперечно-винтовой прокатке раковины располагаются по спирали на поверхности трубы. Могут наблюдаться на наружной и внутренней поверхностях трубы.
Причины возникновения
На наружной поверхности:
Дефекты сталеплавильного производства Готовые (подкорковые) пузыри, скопление неметаллических включений, возникшие из-за несоблюдения технологии плавки и разливки.
Плохая поверхность исходных заготовок (наличие тонких продольных трещин, закатов, неметаллических включений, например Аl2О3, трещин, обусловленных выходом на поверхность сотовых (подкорковых) пузырей).
Изношенный инструмент стана поперечно-винтовой прокатки.
Дефекты на поверхности трубных заготовок могут также раскатываться в редукционном и других трубопрокатных станах на последующих стадиях прокатки с образованием раковин на наружной поверхности.
На внутренней поверхности:
Дефекты сталеплавильного производства (грубые неметаллические включения, ликвация, усадочные раковины, центральная пористость и внутренние трещины в непрерывнолитых заготовках), обусловленные нарушением технологии выплавки и разливки (см. выше причины, вызывающие появление раковин на поверхности, а Втянутые слитки в случае полуспокойных сталей, низкая плотность слитков из спокойных трубных сталей, неполная заливка прибыли и т. д.).
Негомогенность по сечению исходных заготовок (разрушения в центре, внутренние трещины и т. п.).
Недостаточная обрезка головной части слитка, неудаленная головная часть заготовки.
Недостаточный или слишком высокий нагрев заготовок в методической печи, печах с шагающими балками или вращающимся подом (неравномерное распределение температуры по поперечному сечению заготовки).
Несоблюдение заданной скорости вращения валков (поперечно-винтовая прокатка) при прокатке легированных сталей (например, подшипниковых).
Слишком малое расстояние между валками.
Слишком малый угол подачи валков.
Неправильная настройка стана поперечно-винтовой прокатки.
Изношенная или с прилипшими частицами металла оправка при поперечно-винтовой прокатке.
Изношенные оправки при получении труб методом Эрхарда (шведские станы); риски на оправке могут приводить при последующей прокатке к образованию раковин (чешуек) на внутренней поверхности трубы.
Плохие или изношенные оправки на других станах при последовательном формировании геометрии трубы.
Предупреждение
На наружной поверхности:
Строгое соблюдение технологии выплавки и разливки.
Тщательный контроль исходных заготовок (отсортировка заготовок, содержащих дефекты) и контроль поверхности трубной заготовки.
Применение зачищенных заготовок (особенно в случае высоколегированных сталей, например нержавеющих и кислотостойких).
Замена изношенных направляющих и валков.
На внутренней поверхности:
Строгое соблюдение технологии плавки и разливки.
Тщательный контроль исходных заготовок (травление темплетов, визуальный и ультразвуковой контроль) и отсортировка заготовок, содержащих дефекты.
Соблюдение заданных температур нагрева заготовок в методических печах, печах с шагающими балками или вращающимся подом (равномерное распределение температуры по сечению заготовки).
Понижение скорости вращения валков стана поперечно-винтовой прокатки, особенно в случае высоколегированных сталей.
Увеличение зазора между валками.
Увеличение угла подачи валков.
Правильная установка оправки относительно валков.
Уменьшение обжатия перед носком оправки до 4—5%.
Замена изношенных валков стана поперечно-винтовой прокатки.
Омана изношенной оправки.
Устранение
1. На наружной поверхности — зачистка напильником или шлифовкой отдельных дефектных мест, если при этом не превышаются допуски на размеры.
2. На внутренней поверхности устранение дефектов возможно только в небольшом объеме (сошлифовкой у концов трубы) или на отдельных участках труб.
Примечание. Трубы со значительными раковинами, расположенными на внешней поверхности по всей длине, бракуют; трубы с небольшими и редко расположенными раковинами зачищают (если зачищенное место еще находится в пределах минусовых допусков).
Трубы со значительными раковинами на внутренней поверхности по всей длине бракуют.
Возможность удаления дефектов обсуждается только для высоколегированных сталей (дорогостоящие трубы).
Источник: Атлас дефектов стали. Пер. с нем. М. "Металлургия", 1979.
Топ 5 самых частых дефектов отливок и что с ними делать?
Засор
Это локализованные включения твёрдых веществ на поверхности и внутри литой детали. Самые распространённые засоры – это песчаные. Они могут образовываться, если происходит размыв литниковой системы или формы потоком расплава.
Это может происходить из-за неаккуратного обращения с формой, или если собранная форма долго ожидала заливки, а также при высоких значениях осыпаемости формовочной песчано-глинистой смеси. Соответственно, чтобы избежать подобного брака, необходимо наладить техпроцесс и контролировать в лабораторных условиях свойства смеси. Засор может образовываться и в результате попадания в расплав шлака из-за большого его количества или небрежной заливке, а также металлических включений (легирующих элементов или нерасплавленного холодильника). Безусловно в этом случае тоже поможет наведение порядка на плавильном участке и использование фильтров, через которые происходит заливка.
Пригар
Это образования на поверхности отливки из остатков формовочной смеси. Она пропитывается металлом и «срастается» с поверхностью отливки. Пригар может быть: — механическим: металл проникает в крупные поры на поверхности формы и «цементирует» смесь — химическим: образуется, когда окислы расплавленного металла вступают в химическое взаимодействие с материалом формы — термический: лёгкоплавкие частички формовочной смеси расплавляются под действием высокой температуры металла и привариваются к поверхности отливки Чаще всего встречается комбинированный – химико-механический пригар. Для борьбы с пригаром в песчано-глинистую формовочную смесь вводят специальные добавки: уголь, мазут или современные противопригарные композиции, а также используют противопригарные покрытия, краски. Действие всех этих веществ основано на образовании: — блестящего углерода, который препятствует смачиваемости зёрен песка формы — восстановительной атмосферы, противостоящей прохождению окислительных реакций в форме Кроме того, в процессе получения отливок необходимо следить за: — температурой, временем, скоростью заливки – слишком высокие показатели этих процессов приводят к появлению пригара — степенью уплотнения формы и свойствами смеси — качеством очистки отливок
Усадочные раковины
Они образуются снаружи или внутри отливки, но в отличие от газовых имеют шероховатую поверхность. Существует ещё усадочная пористость – несплошности в отливке, которые образуются при переходе расплава из жидкого состояния в твёрдое.
Нетехнологичность конструкции отливки или литниковой системы может привести к недостаточному питанию отливки при кристаллизации и, соответственно, к усадочным раковинам. Также причиной брака может служить неподходящий литейный сплав. Для борьбы с усадочными раковинами необходимо поработать с технологией, подобрать другой материал с меньшим температурным интервалом кристаллизации. Либо ускорить кристаллизацию путём подбора других формовочных материалов, которые быстрее возьмут на себя часть тепла.
Холодные и горячие трещины
Это надрывы или сквозные разрывы в теле изделия. В зависимости от температуры появления, они делятся на горячие и холодные, выглядят по-разному и имеют разные причины. Горячие трещины – хорошо заметны, имеют неровную поверхность излома и чёрные (окисленные) стенки.
Образуются при высоких температурах, близких к температурам линии солидуса, когда усадочные напряжения в отливке становится выше прочности металла. В этот момент прочностные и пластические характеристики металлического сплава очень низки и особую роль в избежание появления трещин играет податливость формы.
Это достигается изменением состава формовочной смеси с контролем её свойств в лабораторных условиях. Также можно использовать сплавы, которые имеют максимальные значения механических свойств при критических температурах. Холодные трещины – это разрывы со светлой поверхностью излома, могут быть и цвета побежалости.
Образуются в интервале температур, когда преобладают уже не пластические, а упругие деформации (ниже 700 оС). К ним приводят изменения объёма остывающего металла, когда в нём происходят структурные изменения. Для устранения холодных трещин необходимо обратить внимание на наличие «термических» узлов или концентрации напряжений в отдельных участках отливки.
То есть конструкция отливки не должна быть слишком жёсткой. Необходимо обратить внимание на прочность и пластичность заливаемого расплава в интервале температур образования трещин. Следить, чтобы режим охлаждения отливки был равномерным. Специалисты компании СЛТ помогут с выявлением причин брака на вашем производстве и найдут пути его иборьбы. Проконсультируйтесь по поводу подбора нового производственного и лабораторного оборудования и совершенствования технологии получения литых заготовок.