Почему возникают раковины в металлических изделиях: основные причины и способы их предотвращения

Раковины в металле становятся популярными благодаря своей долговечности и прочности. Металлические материалы, такие как нержавеющая сталь и латунь, легко выдерживают механические повреждения и устойчивы к коррозии, что делает их идеальными для использования в кухнях и ванных комнатах.

Кроме того, металлические раковины обладают стильным и современным внешним видом, что позволяет им гармонично вписываться в различные интерьерные стили. Их легкость в уходе и способность к восстановлению блеска после загрязнений тоже способствуют выбору таких моделей.

Ошибки в литье

Отливка считается бракованной, если она имеет дефекты, которые не могут быть устранены при последующей обработке в соответствии с техническими требованиями. Такая отливка не пригодна для использования.

Дефекты в отливке регламентируются стандартами ГОСТа, который классифицирует их на 22 вида:

• заливы;
• коробление;
• корольки;
• наросты;
• недолив;
• отбел;
• пригар;
• раковины газовые и шлаковые;
• рыхлоты или пористость;
• спаи;
• трещины горячие и холодные, ужимины;
• несоответствие металла по химическому составу, микроструктуре и физико-механическим свойствам;
• несоответствие веса отливок стандартам;
• механические повреждения.

Неправильное конструирование, проектирование и изготовление отливок приводят к появлению брака из-за несоблюдения технологических процессов.

Существуют различные типы брака и способы их устранения:

Коробление — это результат усадочных напряжений, которые приводят к изменению размеров и формы отливок.

Причины появления брака могут быть разнообразны: неравномерная толщина отливки, неправильное направление подачи металла, неодинаковое охлаждение, недостаточная подвижность формы и сердечника, неправильная температура и состав металла.

Раковины, наполненные формовочным материалом, могут быть открытыми или закрытыми и возникают из-за различных причин: разрушение форм при сборке, недостаточная прочность формовочных и стрежневых смесей, неисправные модели, неправильное крепление выступающих частей, слабая набивка формы, несоответствие знаков стержней и формы, неправильный подвод литниковой системы, обвал формы, нетехнологичность конструкции, а также отсутствие или недостаточность литейных уклонов.

В отливке закрытого и открытого типа имеются шероховатые полости, которые называются усадочными раковинами.

Пустоты и воздушность — это крупнозернистая и неоднородная структура сплава с наличием межкристаллических полостей различного размера. Причины: несоблюдение технологии, недостаточное распределение жидкого металла, неправильная установка приборов и охладителей, чрезмерно высокая температура заливки металла.

Внутри отливки образуются полости, заполненные шлаком. Это происходит из-за загрязненной шихты и флюсов, низкой температуры металла, неправильной литниковой системы, нераскисленного металла, нерациональной конструкции ковша и других причин.

Разрывы и трещины, проходящие сквозь стенки отливок, называются трещинами. Они бывают горячими и холодными. Горячие трещины возникают при высоких температурах, их поверхность всегда окислена, в то время как поверхность холодных трещин гладкая и покрыта небольшими следами окисления. Они могут быть обнаружены с помощью магнитной дефектоскопии, гидропробы или постукиванием.

Недостаток заполнения и затвердение — явление, при котором форма не заполняется достаточно жидким металлом, что приводит к образованию потоков металла с закругленными краями.

Эти проблемы могут быть вызваны недостаточным количеством металла, низкой температурой при заливке, низкой текучестью, утечкой металла из формы, плохой вентиляцией, недостаточным сечением ЛПС и несоответствующей конструкцией отливки.

В металлических отливках, содержащих медь, часто встречаются дефекты поверхности, такие как червеобразные или осповидные углубления, а также пятна и оловянносвинцовистые выделения.

Эти неполадки обычно происходят из-за перегрева жидкого металла и медленного заполнения полости формы, что приводит к появлению окиси на поверхности.

Осповидные углубления могут образовываться из-за избыточного использования жидкоплавких флюсов при плавке, которые попадают из ковша в форму.

Оловянистые выделения могут возникать из-за отделения легкоплавких компонентов от основного раствора к периферийной части отливки. Черные пятна различного размера могут появляться на отливках в случае, если в стержневую смесь добавлено излишнее количество муки и патоки.

Ликвация представляет собой явление многократного изменения химического состава при затвердевании металла, чаще всего встречается в алюминиевых сплавах АлЗ, Ал5, в стальном литье и других случаях из-за высокой температуры заливки, недостаточного перемешивания расплавленного металла перед отливкой, избытка присадок, способствующих этому дефекту.

Проблемы с металлом: разнообразные виды и причины

Дефекты в металле могут быть достаточно серьезными, и в этом случае вся партия отправляется на переработку, но также они могут быть незначительными. Во втором случае сырье используется по назначению, и нет никаких опасений, что изделия окажутся недолговечными. Кроме того, существует более сотни различных видов дефектов, которые классифицируются в зависимости от типа обработки.

Особого внимания заслуживают литейные дефекты. После отлива дефекты сразу становятся видными. Это могут быть пузыри или песчинки, попавшие в материал во время процесса или образовавшиеся вследствие взаимодействия элементов. Однако, если в этом нет вины человека, то в случае с прокатом или сваркой, вся ответственность за дефекты лежит на работнике.

Классификация дефектов металла

Все повреждения, возникающие на металлических деталях, подразделяются на три категории: критические, значительные, и незначительные. Это делается путем определения размеров повреждений, их местоположения, типа дефекта, назначения детали и условий эксплуатации. Любое отклонение от установленных норм в технической документации ГОСТ 17102 считается дефектом металла.

Поиском дефектов металлов занимается нормоконтроль (НК). В существующих документах нет точного определения того, что считается дефектом, в них упоминаются все виды нарушений поверхности. При этом дефекты классифицируются как разрешенные согласно нормативно-техническим документам (НТД) и неразрешенные. Среди разрешенных выделяют фиксируемые или регистрируемые (согласно НТД) и нерегистрируемые.

Существует несколько категорий дефектов металла: явные, скрытые, критические, значительные и малозначительные, исправимые и неисправимые нарушения. Визуально явные повреждения можно обнаружить, осматривая поверхность. Для выявления скрытых дефектов как внутри, так и на поверхности детали используется специальное оборудование. Если дефект является критическим для изделия, то он делает использование детали невозможным и не подлежит устранению.

Поверхностные и подповерхностные дефекты можно обнаружить с помощью дефектоскопии, которая использует несколько методов: визуальные, капиллярные, магнитные, электромагнитные. Также применяются методы отражения и прохождения сигналов, такие как эхо- и амплитудно-теневой методы.

Использование радиационного и ультразвукового излучения обнаруживает скрытые внутренние дефекты металла. Радиационный контроль эффективно выявляет нарушения плоскостного типа (трещины, заливы), когда излучение проходит вдоль плоскости дефекта. Ультразвуковой метод также позволяет обнаружить эти дефекты, если излучение направлено перпендикулярно плоскости дефекта.

Существенным дефектом считается нарушение, которое сильно влияет на эксплуатацию детали и ее износостойкость, но не является критичным. Малозначительный дефект, напротив, не влияет на использование детали и ее долговечность.

Существует несколько способов появления дефектов на металле, поэтому существует классификация причин нарушений: производственно-технические, металлургические (возникающие при отливке и прокатке), технологические (порожденные сваркой, наплавкой, механической и термической обработкой, калибровкой и т. д.), эксплуатационные (возникающие после окончания срока службы изделия, из-за усталости и износа, воздействия внешних неблагоприятных факторов, неправильного обращения и технического обслуживания).

Некоторые изделия с дефектами не всегда нуждаются в утилизации или ремонте. Допускаются дефекты маленького размера при производстве металлических деталей, которые не требуют устранения (поры, шлаки, расслоения и другие). Важно учитывать условия дальнейшей эксплуатации изделий.

Литейные дефекты

• Усадочные раковины — это открытые или закрытые полости различной формы и размеров с шершавой поверхностью, которые образуются в металле после отливки из-за неравномерного распределения сплава в процессе затвердевания. Они могут появляться в верхних слоях металла и образуются из-за неравномерной усадки в верхней части слитка или в толстых участках отливки, где металл затвердевает в последнюю очередь. Усадочные раковины находятся между сердцевиной и коркой отливки.
• Ужимины — это вытянутые узкие вмятины в массе металла, образовавшиеся из-за наслоений, места формовочной смеси (из песчаной формы), или прослойки краски (при литье в кокиль).
• Спаи — это отверстия в металле с заваленными краями, возникшие при затвердевании сплава в процессе заливки и неравномерного распределения металла в форме. Они образуют окисные пленки, которые мешают слиянию с уже отлитой массой.
• Оксидный спай — это отдельные участки металла, разделенные пленкой, часто появляющиеся в тонких сечениях отлива.
• Пригар — это утолщения из формовочного или стержневого материала, перемешанные со сплавом, образующиеся в самых разогретых частях формы.
• Литейные подрезы — это углубления в местах скопления конструктивных напряжений, возникающие при отливе металла.
• Деформация формы и конструкции отлива отличается от коробления. Она становится заметной только после затвердевания, выбивки и заварки.
• Отклонение от установленного стандарта внешнего вида, количества и величины структурных частиц связано с дефектом микроструктуры.

Неметаллические включения в металлах

Появление неметаллических включений обусловлено различными факторами.

1. Различные частицы, не относящиеся к сплаву, попадают в металл извне. Например, компоненты шлака, огнеупора, графита, песка и другие вещества взаимодействуют с массой отлива, образуя шлаковые или песчаные включения в поверхностных слоях металла или сверху.
2. Заливка металла сопровождается различными химическими реакциями между частицами сплава, в результате которых образуются оксиды, сульфиды, силикаты, нитриды. Они образуют цепи или сетки внутри отлива различной формы и размеров, снижая его пластичность.

Корочками называются области в металле, содержащие неметаллические включения. Они могут находиться в основной массе сплава или на его поверхности, иметь темные или светлые оттенки. Темные корочки представляют собой дефекты с плохой полируемостью и повышенной травимостью из-за наличия неметаллических частиц и примесей серы, фосфора. Светлые корочки, наоборот, образуются в нижней части отлива и содержат светлые полоски с неметаллическими включениями.

Трещины — еще один вид дефектов в металле

Трещины межкристаллического типа – это недостатки, которые возникают в металлических сварных соединениях из-за нарушения целостности металла вдоль границ кристаллов из-за их недостаточной прочности. Прочность отдельных участков металла снижается из-за наличия в них включений неметаллической фазы и ликватов.

Горячие трещины — это основные дефекты в металле шва, представляющие собой разрывы в верхней части детали, которые простираются вдоль границ кристаллов, с неровной окисленной поверхностью и едва различимыми дендритами. Еще одной причиной возникновения этого дефекта является неравномерное сжатие в формах после отлива. Особенности данного дефекта — неровные края и большая ширина трещин.

Холодные трещины – это узкие разрывы в структуре металла, которые представляют собой светлую зернистую поверхность. Они образуются из-за внутренних напряжений в металлическом сплаве и механических воздействий при низких температурах. Особенностью горячих трещин является то, что разлом происходит по зернам, а не по кристаллам. Эти дефекты появляются в острых углах и других местах с большими напряжениями.

Термические трещины – это явные нарушения целостности поверхности металлического сплава при отливе, которые можно различить невооруженным глазом. Края термической трещины и внутренности структуры имеют окисленные цвета побежалости. Они становятся видны после обжига и возникают из-за растягивающих напряжений при высокой температуре, действующих вместе с остаточными напряжениями.

Пластические дефекты в металле

При осмотре заготовок на наличие дефектов часто обнаруживают различные по форме и размеру инородные включения неметаллической и металлической природы.

1. Поверхностный дефект металла, похожий на разрыв, но не проходящий сквозь, проходит поперек или под углом к линии обработки заготовки. Причиной его возникновения могут быть скрытые неоднородности сплава и нарушение технологии обработки металла.
2. Сквозной разрыв представляет собой дефект нарушения целостности металла, который проходит через заготовку. Этот недостаток обычно возникает из-за разрывов в плоской заготовке при неравномерной толщине. Такой дефект, как и разрыв, может появиться из-за включений инородных частиц.
3. Накол — это точное углубление, которое может быть одиночным или множественным дефектом. Такие дефекты могут появиться при охлаждении металла с использованием загрязненных смазочно-охлаждающих жидкостей, а также под воздействием мелких инородных частиц. Они также могут возникать от выступов и прилипших частиц на валках.
4. Вмятины — это углубления различных форм и размеров на поверхности металла с пологими краями. Они являются механическими дефектами, возникающими во время транспортировки, обработки и хранения металла.
5. Забоина представляет собой углубление нечеткой формы с острыми краями, возникающее при ударе по металлу.
6. Отпечаток – это повторяющиеся углубления или выступы на поверхности заготовки или ее частях, обусловленные воздействием давления на прокатных и правильных валках.
7. Задир – дефекты при резке металла, которые характеризуются широким углублением неправильной формы, обусловленные процессом резки или трением оборудования.
8. Риска – узкое и длинное углубление на металлической поверхности, вызванное царапанием острыми частями оборудования.
9. Царапина представляет собой углубление произвольной формы, возникающее в результате механического воздействия острых предметов во время обработки, транспортировки или хранения.
10. Потертость — это отсутствие блеска на металлической поверхности и большое количество маленьких царапин в определенном месте, вызванных трением заготовок между собой или другими предметами.
11. Налип образуется из-за прилипания компонентов или слоев металла к стальной заготовке или инструменту.
12. Закат происходит, когда металлические частицы, заусенцы или выступы вдавливаются в заготовку из-за некачественной обработки металла.
13. Пережог представляет собой пятна темного цвета, возникающие при оплавлении или окислении металла из-за несоблюдения температурного режима и времени закалки металла.
14. Появление расслоения происходит при разделении слоев сплава на торцах металлической заготовки из-за дефектов, возникших при отливке, таких как рыхлости, инородные включения, разрывы, и пережоги в массе металла.
15. Чешуйчатость — это пластические дефекты, которые возникают при пережоге или отсутствии пластичности стали по периферийной зоне, визуально представляющие собой чешуйки или сетку.
16. Рябизна — это набор мелких углублений, образующихся во время прокатки или плавки металла.
17. Смятая поверхность — это недостаток, проявляющийся в виде складок, изгибов и волн на поверхности металла без разрывов сплава.
18. Искривление имеет вид полосы, перпендикулярной к прокату металла или под углом к нему. Этот дефект может появиться из-за неправильной обработки металлов на местах изгиба, когда металл скручивают, разворачивают и перекладывают тонкие листы.
19. Недотравливание – это пятна, полоски, которые образовались на стальной детали из-за неравномерного травления.
20. Перетравливание представляет собой поверхностное или частичное разъедание верхнего слоя металла, выглядит как углубления в виде точек или произвольных фигур. Нарушение технологии травления металла является причиной этого дефекта.
21. Пятна загрязнения – это полосы, подтеки, разводы, появляющиеся на металлической детали при попадании на нее технологической эмульсии, грязного масла, мазута и других загрязнений.
22. Коррозионные пятна — это разновидность дефектов металла, возникающих под воздействием неблагоприятных факторов и имеющих вид светлых или темных пятен с шероховатой поверхностью.
23. Цвета побежалости — это окисленные участки на металле, представляющие собой пятна и полосы разнообразной формы и цвета. Поверхность таких участков всегда гладкая. Они образуются при нарушении технологии обжига и травления металла.
24. Кольцеватость — это недостаток, характерный исключительно для круглых стальных заготовок. Дефект проявляется в виде однообразных круглых выступов и углублений. Кольцеватость возникает из-за нарушения пластичности при плавке заготовки.
25. Следы плавки также напоминают кольцеватость, но отличаются по форме. Это светлые и темные полоски, принимающие различные направления — продольные, поперечные, витиеватые. Причиной их образования является плавка металла.
26. Краснение поверхности — это проявление красного оттенка на некоторых частях металлической детали. Этот дефект образуется из-за выделения меди в процессе обжига и травления металла при технологических ошибках.
27. Несоответствие формы — это явление, при котором форма металлической детали не соответствует проверочной линейке. Для контроля производится замер и установка параметров допусков в миллиметрах на метр длины заготовки.
28. Отклонение от круглости — это случай, когда поперечное сечение детали не соответствует форме круга. Рассчет этого дефекта производится по формуле c — d/m × 100 и выражается в процентах, где c — максимальный диаметр, d — минимальный диаметр, m — средний диаметр сечения.
29. Разница в толщине стенок — это отклонение толщины стенки трубы от стандартных параметров, которое определяется по длине изделия или его площади.
30. Неравномерность толщины — это несоответствие толщины плоской детали или трубы требуемым параметрам, которое проявляется по площади или по длине.
31. Фестонистость проявляется в виде появления выступов на краях металлических изделий при глубокой штамповке листов и лент. Выступы направлены в ту же сторону, что и оси прокатки.

Улучшить качество металлических изделий можно путем устранения крупных недостатков, таких как трещины и раковины. Снижение количества дефектов металла влияет на показатели производства. Некоторые недостатки не требуют исправлений, если они не влияют на последующее использование конструкций.

4 Дефекты литья и их предупреждение. Раковины

Самым распространенным видом литейного брака являются различные раковины. Они обнаруживаются большей частью только в процессе механической обработки отливок.

Существуют различные виды раковин: газовые, усадочные (связанные со структурой материала), песчаные и шлаковые.

4.1 Газовые раковины.

Газовые раковины отличаются сферическими или округлыми полостями с гладкой блестящей поверхностью (в случае закрытых) или окисленной (в случае открытых), которые могут быть расположены как внутри, так и снаружи отливки.

Раковины, образовавшиеся из-за низкого качества металла, обычно имеют маленькие размеры и распределены по всей массе отливки, в то время как раковины, обусловленные дефектами формы и неправильной техникой заливки, концентрируются на определенных участках формы и находятся ближе к поверхности отливки или стержня.

4.1.1 Причины образования.

4.1.1.1 Процесс освобождения газов из металла из-за уменьшения их растворимости в металле при его кристаллизации. Газовые пузырьки стараются подняться на поверхность, но часть из них не успевает покинуть отливку и остается в ней в виде газовых раковин.

4.1.1.2 Структура формы с такими поверхностями, которые затрудняют удаление накопившихся газов. Это приводит к образованию раковин на поверхности отливки.

4.1.1.3 Плохая газопроницаемость формовочной смеси, особенно для стержней, при значительном образовании газа.

4.1.1.5 Неправильное ведение плавки, приводящее к насыщению металла газом в процессе плавки, если металл плохо раскислен.

4.1.1.6 Утечка металла из формы происходит из-за слишком высокой скорости заливки. Если скорость заполнения формы металлом превышает скорость отвода газов, это приводит к образованию газовых раковин в отливках. Понижение скорости заливки увеличивает время для удаления газов и воздуха через поры и вентиляционные каналы формы, при этом уменьшается риск проникновения газов через жидкий металл.

4.1.1.7 Неправильный метод заливки формы — это использование прерывистой струи металла. Быстрая заливка металла сверху формы приводит к образованию брызг, которые окисляются и могут вызвать появление раковин из-за выделения окиси углерода при отливке чугуна и стали. При заливке форм сверху алюминиевая бронза и алюминиевые сплавы вспениваются, что приводит к образованию газовых раковин в отливке.

4.1.1.8 Недостаточное сечение или неправильное расположение выпора также приводит к дефектам.

4.1.1.9 Если в вагранке подается избыточное количество влаги, чугун насыщается газами из воздуха.

4.1.1.10 Если металл недостаточно горячий, то в нем могут содержаться газовые пузыри, которые не успевают выделиться при охлаждении.

4.1.1.11 Разливка металла в плохо высушенный и недостаточно нагретый ковш может привести к образованию носка. Перед разливкой необходимо особенно тщательно высушить носок ковша.

4.1.1.12 Если в отдельных местах формовочная смесь слишком влажная, то после выемки модели придется корректировать форму.

4.1.1.13 Перетяжка земли и заглаживание формы могут снизить газопроницаемость.

4.1.1.14 Поверхность холодильников и кокилей, покрытая ржавчиной, при контакте с жидким чугуном реагирует с углеродом металла, образуя окись углерода (СО).

3.1.1.15 Неправильное построение литниковой системы, при котором возможно засасывание воздуха или неправильное поступление металла в форму, разрыв струи, образование вихрей и неправильная вентиляция газов из стержней (направленная вниз или навстречу поступающему в форму жидкому металлу).

4.1.1.16 Заливка металла с большой высоты, в результате чего происходит засасывание воздуха, вспенивание и разбрызгивание металла (образование «корольков»).

4.1.1.17 Газы, выделяющиеся вследствие химической реакции в самом металле. Сернистый газ (SO2) обычно взаимодействует с медью, образуя оксид меди (Cu2O) и сульфид меди (Cu2S):

Реакция SO2 + 6Cu = Cu2S + 2Cu2O может протекать в обоих направлениях, в зависимости от концентрации реагирующих веществ. В результате взаимодействия сернистой меди с закисью меди может выделяться сернистый газ, который не растворяется в металле и образует крупные пузыри. Такие случаи часто встречаются на заводах и особенно опасны при разливке красной меди. На рисунке 6 показан разрезанный слиток меди весом примерно 3 кг, который был отклонен из-за образования газовых полостей внутри слитка, вызвавших его «рост».

Изображение 6 — Газовые раковины в красной меди

На поверхности отливки из бронзы с примесью свинца могут образовываться мелкие газовые пузырьки. Эта пористость обусловлена использованием краски с содержанием графита на форме. Оксиды свинца в бронзе взаимодействуют с графитом, выделяя оксид углерода на поверхности отливки, покрытой графитной краской.

Если использовать вместо графита тальк (3MgO-4SiO2-H2O), источником пористости может стать кристаллизационная вода, которая выделяется при температуре плавления бронзы в форме, вызывая образование повышенной пористости на поверхности отливки. Предварительное прокаливание талька до температуры 1000 °С позволяет удалить кристаллизационную воду, предотвращая образование газовой пористости на поверхности отливки.

4.2 Раковины усадочные (рыхлость и пористость)

4.2.1 Отличительные признаки

Формирование усадочных раковин связано с образованием вогнутостей и полостей неправильной формы в местах застывания металла в процессе отливки. Иногда вместо усадочных раковин образуется местная пористость и рыхлость, из-за которой отливки не выдерживают давление при гидравлическом испытании и отбраковываются.

4.2.2 Причины образования

Главной причиной образования усадочных раковин является уменьшение объема металла при застывании и последующем охлаждении. Размер усадочных раковин зависит от степени усадки и температуры заливки металла в форму (повышенная температура увеличивает объем усадочных раковин), а также от конструкции и размеров отливки, а также от скорости наполнения формы.

4.2.3 Меры предупреждения

В тех участках отливок, где предполагается образование раковин, производят соответствующие припуски, из которых при усадке отливки питается расплавленным металлом. Металл в припусках должен затвердевать в последнюю очередь. Для устранения пороватости применяют охладители, ускоряющие затвердевание металла в соответствующих зонах (см. рисунок 7).

1 — морозильник; 2 — неоднородная пористость

Рисунок 7 – Размещение морозильника для предотвращения неоднородной пористости

4.3 Песчаные пористости

4.3.1 Характерные признаки

Песчаные пористости — это закрытые или открытые пористости неправильной формы в различных частях отливки, заполненные частично или полностью формовочным материалом (рисунок 8).

Рисунок 8 – Песочные раковины

4.3.2 Причины формирования

Образование песочных раковин вызывают следующие факторы.

4.3.2.1 Повреждение песочной формы при извлечении модели или при сборке формы (накладывание верхнего слоя).

4.3.2.2 Разрушение частей формы металлическим потоком при заливке формы.

4.3.2.3 Размывание металлом слабо уплотненных участков формы или пересушенных в сушильной установке.

4.3.2.4 Механическое загрязнение готовой формы.

4.3.2.5 Неправильные уклоны модели в формовочном процессе.

4.3.2.6 Отсутствие необходимых закруглений в углах модели (из-за чего земля из углов осыпается).

4.3.2.7 Несоответствие размеров и конструкций верхнего слоя размерам модели (в случае плотного верхнего слоя тонкий слой земляной формы может осыпаться от удара струи расплавленного металла).

Применение неисправных опок, вызывающих повреждение формы, описывается в разделе 4.3.2.8.

Раздел 4.3.2.9 касается неудовлетворительного качества формовочных материалов, которые разрушаются металлом в форме.

Неравномерное уплотнение в форме формовочной смеси описывается в 3.3.2.10.

Раковины шлаковые описываются в разделе 4.4, включая их отличительные признаки.

Шлаковые раковины отличаются неправильной формой и шероховатой поверхностью, а также могут быть заполнены шлаком полностью или частично.

Размеры, количество и расположение шлаковых раковин зависят от причин их образования.

Причины образования шлаковых раковин включают попадание шлака в форму вместе с металлом при заливке из-за плохой очистки металла, недостаточного заполнения литниковой чаши и неправильной литниковой системы.

г) недостаточная текучесть расплавленного металла;

д) прерывание струи металла во время заливки.

4.4.2 Профилактические меры

Для предотвращения шлаковых раковин необходимо обеспечить повышенную температуру при плавлении металла для увеличения его текучести и снижения вязкости, а также улучшить условия для выхода шлака при выдерживании металла в ковше перед заливкой. Шлак необходимо удалить с поверхности металла с помощью специальных устройств. Чтобы облегчить удаление жидкого шлака, его следует посыпать чистым сухим песком, который сделает его более плотным.

Проблемы со пористостью в литье

Недостаточная технологичность конструкции отливок. Технолог проектирует отливку, не учитывая экономичность ее изготовления, и не вносит изменений в ее конфигурацию, которые могли бы упростить процесс изготовления.

Причина дефекта №2

Неправильно подобранная литниковая система

Основание появления дефекта №3

Использование неподходящего материала для литья; его низкие литейные характеристики

Причина возникновения дефекта №4

Нарушение ряда основных условий технологичности во время сушки, формования, плавки, заливки, удаления отливок от литниковой системы и т.д.

Определение брака в высокоточном художественном литье золота и серебра

Газовые раковины могут быть открытыми или закрытыми.

Появление раковин вызвано наличием газов и паров, источниками которых могут быть следующие факторы:

1) Неправильное термическое обжигание форм

2) Не правильное расположение моделей в форме

3) Использование слишком газообразной наполнительной смеси (форммассы), содержащей материалы, выделяющие оксид углерода для защиты от окисления. При избыточном количестве этого газа могут появляться раковины. Газы из полости формы удаляются недостаточно быстро, они оказывают давление на поверхность металла в форме и мешают заполнению полости, из-за чего отливки получаются с недоливом, или газы поглощаются металлом и отливки получаются с газовыми раковинами.

4) Острые внутренние углы отливок становятся причиной проникновения газов в усадочную раковину. Газы и пары проникают в отливку из формы, их состав всегда включает в себя свободный кислород, что приводит к образованию окисленной поверхности на раковинах.

• Усадочные раковины при литье золота и серебра

Усадочные раковины представляют собой полости, расположенные внутри отливок или выступающие наружу в местах, где металл последним затвердевает, то есть в тепловом центре отливки.

Эти раковины обычно имеют неровную поверхность, на отливке они выглядят как впадины и, как правило, появляются в утолщенных участках отливок, которые питаются через более тонкие сечения под питателем.

Появление усадочных пор вызвано следующими причинами:

1) Неправильное положение и размеры питателя; полость под питателем может быть устранена, если увеличить его сечение или сократить длину питателя.

2) Неподходящая конфигурация отливки.

3) Применение выплавляемых моделей с вогнутыми стенками.

• Рыхлость и микропористость

Рыхлость возникает в местах скопления мелких, иногда микроскопических усадочных раковин, придающих металлу губчатое строение. Это очень часто встречающийся дефект точных отливок, вредный не только местным ослаблением сечения, но и тем, что образуется микропористость.

В результате при выборе отливок для точного литья принципиально отказываются от тех, которые нельзя надлежаще переконструировать или в которых в которых нельзя допустить даже малейших концентрированных или разбросанных раковин или микропористости.

Появление рыхлости и микропористости при литье золота и серебра может быть вызвано следующими причинами:

1) Неравномерное распределение толщины стенок в узле, который не может быть обеспечен должным образом.

2) Неправильный выбор литниковой системы. Если в опоке используются питатели, длина которых превышает диаметр или максимальное поперечное сечение, то металл затвердеет в питателе раньше, чем в отливке. При усадке металла отливка не получает необходимого питания, что приводит к образованию сосредоточенных или рассеянных усадочных раковин или рыхлостей.

При отливках малого сечения по сравнению с объемом самой отливки, в которых металл быстро затвердевает, обычно возникает внутренняя сосредоточенная усадочная раковина. Питатели с большим сечением, при котором возможно частичное питание отливки, приводят к образованию усадочной раковины ближе к краю, непосредственно под питателем.

3) Неправильно подвели металл в форму. Если при заливке сверху, вопреки принципу направленного затвердевания, подвести питатель к наименьшему сечению, в отливках возникает большая внутренняя сосредоточенная раковина в тепловом узле.

4) Неправильно определены размеры прибыли, если при данной литниковой системе прибыль, как и в обычной технологии литья, служит для подачи в отливку дополнительного количества жидкого металла.

5) Неправильный выбор химического состава сплава, особенно с высокой склонностью к образованию усадочной раковины.

6) Неправильный температурный режим или скорость плавки. Сильная дегазация приводит к большой усадочности.

7) Неправильно подобрана температура заливки: слишком высокая температура способствует образованию более широкой, а слишком низкая — более глубокой усадочной раковины.

8) Металл не доливается до надлежащей высоты из-за его нехватки в литейном ковше. В литниковых системах у модельных опок стояк, как правило, служит только для ввода металла в опоку.

Поэтому недолив приводит не к усадочным раковинам в отливках, а к недостаточному заполнению формы, в частности не получаются острые грани у отливок из-за пониженного гидростатического давления столба жидкого металла.

9) Открытые прибыли не заполнены экзотермической или теплоизолирующей смесью, если литниковая система выполняет функцию дополнительного питания отливки.

Pereosnastka.ru

Группа дефектов 4 — раковины

Категория:

Производство точных отливок

Группа дефектов 4 — раковины

Водородные раковины: числовое обозначение 42.

Описание дефекта: небольшие полости с гладкой поверхностью, обычно находящиеся непосредственно под поверхностью отливки. Раковины проявляются на поверхности отливки в виде мелких отверстий (рис. 1).

Причины дефекта: 1. Нарушение плавления металла. Металл контактирует с водой или водяными парами. 2. Недостаточно скисленный металл перед заливкой. 3. Неправильный метод заливки.

Фигура 1. Пористость на поверхности отливки (водородные раковины)

Для устранения этого дефекта следует:

1. Высушить или прокалить шихту, разливочный желоб и все приспособления и инструменты, применяемые для работы с жидким металлом.
2. Выдерживать технологическую инструкцию по раскислению металла.
3. Для некоторых сплавов, у которых этот дефект проявляется очень часто, следует вместо заливки оболочковой формы без наполнителя применять формовку оболочек в опоках с последующим прокаливанием и заливкой.

Усадочные раковины: числовое обозначение 43.

Если рассматривать описание дефекта, то мы видим, что это открытые (поверхностные) или закрытые (внутренние) полости в стенках отливки с шероховатой или грубокристаллической, часто окисленной поверхностью. Иногда усадочная раковина появляется в виде впадины на поверхности отливки.

Дефект возникает по следующим причинам:

1. Конструкция отливки не соответствует технологическим требованиям. Наблюдается большое различие в толщинах стенок отливки и наличие резких перепадов. Литниковая система также не обеспечивает правильное направленное затвердевание металла в отливке.

2. Не соблюдено требование направленного затвердевания по всем сечениям отливки к прибыли из-за неправильно спроектированных литниковой системы и прибыли. В местах, где произошло более позднее затвердевание, чем в прибыли, образуется усадочная раковина из-за уменьшения объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое.

3. Высокая температура заливки металла. 4. Местное растрескивание формы, что приводит к утечке металла; в прибыли не хватает достаточного количества металла для питания отливки.

Рис. 2. Усадочные раковины

Для устранения данного дефекта необходимо провести следующие мероприятия: 1) Внести изменения в конструкцию отливки в соответствии с предложенными рекомендациями в главе 2. 2) Осуществить контроль эффективности работы литниковой системы. При необходимости внести коррективы, чтобы обеспечить достаточное количество расплавленного металла для всей отливки при условии направленного затвердевания. 3) Снизить температуру заливаемого металла; в определенных случаях, при возможности конструкции отливки, уменьшить температуру керамической формы. 4) Тщательно контролировать керамические формы