Раковины дефект — это недостатки, возникающие в производственном процессе, которые могут влиять на эстетические или функциональные характеристики изделия. Это может включать трещины, пузырьки воздуха, неровности поверхности или другие визуальные и структурные недостатки, которые снижают качество и долговечность продукта.
Такой дефект требует внимательного контроля на этапе производства, поскольку он может привести к возвратам, потерям для компании и недовольству клиентов. Поэтому производители стремятся минимизировать риск появления раковин дефект через улучшение технологий и материалов.
Дефекты отливок в литейном производстве
Среди основной массы доброкачественных отливок оказывается некоторое их количество с дефектами, образующимися из-за нарушения технологической дисциплины. Согласно ГОСТ 19200—80, различают дефекты отливок по несоответствию геометрии (недолив, перекос, разностенность, коробление и др.) или несплошности металла отливок (горячие трещины, холодные трещины, газовая пористость, усадочная раковина, усадочная пористость, песчаные раковины и др.), по несоответствию металла отливок требуемой структуре (отбел, ликвация и др.) и наличию включений (металлических, неметаллических и др.).
Дефекты делят на две группы — неисправимые и исправимые. Неисправимые дефекты (обычно крупные) исправить невозможно или невыгодно, поэтому отливку с такими дефектами считают негодной для использования (бракованной) и направляют на переплавку. Исправимые (обычно мелкие) дефекты устраняют с целью сделать отливку пригодной для дальнейшей обработки и использования. Как показал опыт работы многих литейных цехов, производящих фасонные отливки в разовых песчано-глинистых формах, наиболее распространенными дефектами отливок являются раковины и трещины (рис. 12.4).
Рис. 12.4. Основные виды дефектов отливок: а — закрытые газовые раковины, б — раковины, образованные песчано-глинистой смесью, в — усадочные раковины, г — холодные трещины, д — горячие трещины
Основные виды дефектов отливок:
Газовые раковины
Газовые раковины (рис. 12.4, а) — пузыри воздуха или газов, которые остались в теле отливки после ее формирования в литейной форме. Они имеют чистую, гладкую поверхность и округлую форму, могут быть открытыми и закрытыми (внутренними), одиночными и в виде мелких пор. Газовые раковины образуются из-за недостаточной газопроницаемости и повышенной влажности формовочных смесей, чрезмерно плотной набивки смеси в форме, низкой температуры заливаемого в форму расплава, из-за использования ржавых жеребеек, а также неправильного выбора конструкции литниковой системы.
Песчаные раковины
Песчаные раковины (рис. 12.4,6) — чаще всего открытые, различной формы пустоты в теле отливки, частично или целиком заполненные формовочной смесью. Они образуются из-за разрушения или обвала отдельных частей формы при заливке в нее расплава, что является следствием неравномерной набивки смеси или недостаточного упрочнения выступающих частей формы, а также неправильного выбора конструкции литниковой системы.
Усадочные раковины
Усадочные раковины (рис. 12.4,в) — открытые или закрытые полости в теле отливки, имеющие неровную внутреннюю поверхность. Они обычно образуются во время формирования отливки в утолщенных ее местах и являются следствием нетехнологичности конструкции детали, в которой допущено сочетание массивных мест с тонкими стенками или имеются очень массивные узлы. Усадочные раковины могут также образовываться при неправильном подводе расплава в полость формы, вследствие недостаточного размера прибыли (см. рис. 12.4, в), из-за слишком высокой температуры расплава при заливке и по другим причинам.
Усадочные трещины
Усадочные трещины (рис. 12.4,г) — разрывы тела отливки, характеризующиеся небольшой шириной и значительной длиной, образующиеся в местах сочленения стенок с резким перепадом их толщин. Холодные трещины образуются в процессе формирования отливок в форме вследствие внутренних напряжений в металле; имеют светлую (неокисленную) поверхность. Основной причиной образования холодных трещин является неодинаковая скорость охлаждения толстых и тонких мест отливок, приводящая к резким перепадам температур и образованию внутренних напряжений в отливке.
Горячие трещины
Горячие трещины (рис. 12.4, д) — разрывы тела отливки со значительной шириной и небольшой протяженностью. Они образуются в процессе формирования отливки в форме при высоких температурах, а потому имеют темную окисленную поверхность. Причинами образования горячих трещин могут быть плохо выполненное раскисление расплава, недостаточная податливость стержней и выступающих частей формы во время формирования в ней отливки, а также ранняя выбивка отливок из формы.
80. ДЕФЕКТЫ ОТЛИВОК. Раковины
Дефекты в отливках образуются в результате нарушения технологического процесса, неудовлетворительного качества исходных материалов и др. Ниже рассматриваются основные виды дефектов отливок и причины их возникновения.
Рис. 130. Брак отливок по перекосу формы и стержня
Несоответствие отливки чертежным размерам. Основными причинами, вызывающими искажение геометрических размеров отливок, является перекос форм и стержней. Перекос формы вызывает смещение частей отливки, расположенных в нижней и верхней полуформах (рис. 130, а). При перекосах стержней получается разностенность отливок, смещение ребер или бобышек (рис. 130, б).
Перекосы образуются в результате формовки и сборки полуформ по изношенным штырям или неправильной установки стержней, вызванной смещением знаковых частей на модели.
Рис. 131. Брак отливок по газовым, воздушным и шлаковым раковинам
— пустоты, имеющие округлую форму (рис. 131, а), могут располагаться внутри или на поверхности отливок, быть одиночными или гнездными. Основными причинами образования газовых раковин являются: плохое качество расплава, нарушение правил заливки формы, недостаточная газопроницаемость форм и стержней, повышенная влажность формовочных смесей, неудовлетворительная сушка стержней и формы, плохой вывод газов через вентиляционные каналы формы или стержня, применение при сборке окисленных (покрытых ржавчиной) жеребеек и др.
(рис. 131, б) представляют собой открытые 1 или закрытые 2 полости в теле отливок, имеющие неровную внутреннюю поверхность. Усадочные раковины образуются в утолщенных местах отливок и являются следствием нарушений условий остывания расплава в форме, неправильного подвода расплава в форму, недостаточного питания отливки и заливки форм перегретым расплавом и др.
— полости, располагающиеся внутри тела или на поверхности отливок, частично или полностью заполненные шлаком (рис. 131, в). Шлаковые раковины образуются в результате попадания в полость литейной формы шлака вместе с расплавом. Это происходит вследствие неправильного устройства литниковой системы или небрежной заливки формы.
чаще всего располагаются на поверхности отливок и представляют собой полости, частично или полностью заполненные формовочной смесью (рис. 131, г).
Причинами образования песочных раковин являются: сор, оставшийся при сборке форм, обвалы отдельных частей плохо изготовленных форм и стержней, разрушение отдельных частей формы струей расплава и др.
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.