Для устранения раковины в стальной отливке толщиной 8 и 20 мм рекомендуется выполнить локальную сварку с использованием электродов, соответствующих материалу отливки. Необходимо тщательно очистить область раковины и подготовить её, убрав загрязнения и обеспечив доступ к чистому металлу. Затем следует аккуратно заварить дефект, соблюдая контроль температуры, чтобы избежать тепловых деформаций.
После завершения сварочных работ требуется провести шлифовку и контроль качества заваренного шва. При необходимости можно использовать методы неразрушающего контроля для проверки прочности и целостности отливки, а также произвести дополнительную обработку поверхности для обеспечения её долговечности и сопротивляемости коррозии.
Как устранить раковину в стальной отливке толщиной 8 и 20 мм
Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Каждое предприятие литейного производства время от времени пересекаются с вопросами газовых образований (появления газовых раковин).
Работа по предотвращению брака отливок заключается в выявлении брака, анализе характера обнаруженных дефектов, определении причин их возникновения, назначении и выполнении процедур по предупреждению дефектов.
Литературный обзор.
Определение дефекта металла
Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией (ГОСТ-17102).
В прикладном, техническом понимании следует считать такие отклонения от нормального, предусмотренного стандартами качества, которые ухудшают рабочие характеристики металла или изделия и приводят к снижению сортности или отбраковке изделий. Однако не всякий изъян металла является дефектом изделия. Отклонения от нормального качества металла, которые не существенны для работы данного изделия, не должны считаться для него дефектами. Отклонения от нормального качества, являющиеся дефектами для изделий, работающих в одних условиях (например, при усталостном нагружении), могут не иметь значения при других условиях работы (например, при статическом нагружении).
Виды дефектов.
Дефекты подразделяют на явные, скрытые, критические, значительные и малозначительные, исправимые и неисправимые. Явные поверхностные дефекты выявляют глазом, а внутренние скрытые и поверхностные, неразличимые глазом, – специальными средствами. Критическим называют дефект, при наличии которого использование продукции по назначению невозможно или исключается из-за несоответствия безопасности или надежности. Значительный – дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не является критическим. Малозначительный – дефект, который не оказывает влияния на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность.
По происхождению дефекты изделий подразделяют: на производственно-технические, металлургические, возникающие при отливке и прокатке; технологические, возникающие при изготовлении и ремонте деталей (сварке, наплавке, механической и термической обработках, калибровке и др.); эксплуатационные, возникающие после некоторой наработки изделия в результате усталости металла деталей, коррозии, охрупчивания под действием радиации, изнашивания и т.д., а также неправильного технологического обслуживания в эксплуатации
Усадочные раковины – открытые или закрытые сравнительно большие полости произвольной формы с грубой шероховатой, иногда окисленной, поверхностью, находящиеся в теле отливки. Образуются вследствие неравномерной усадки металла при затвердевании в верхней части слитка или в утолщенных частях отливки, где металл затвердевает в последнюю очередь. Усадочные раковины находятся между сердцевиной и коркой отливки.
Рыхлота – местное скопление мелких усадочных раковин при крупнозернистой структуре металла. Часто встречается рыхлота, расположенная над усадочной раковиной.
Пористость – местное скопление мелких газовых или усадочных раковин. Газовая пористость обычно наблюдается в большом объеме отливки или отдельных ее участках.
Ликвационные зоны – неравномерность химического состава металла в теле отливки. Газовая ликвация – характерный дефект слитка кипящей стали, представляющий собой участки структурной и химической неоднородности в виде стреловидной ликвации – каналов в зоне наружной корочки и сегрегационных пятен у внутренних концов сотовых пузырей. Участки газовой ликвации в пузырях загрязнены неметаллическими включениями (сульфидами и оксисульфидами).
Газовые пузыри или раковины в литом металле представляют собой полости (округлые, овальные или продолговатые) с чистой и гладкой, иногда окисленной поверхностью. По расположению в слитках пузыри могут быть внутренние и подкорковые.
Внутренние пузыри расположены произвольно по объему слитков, в спокойной стали преимущественно в верхней части слитков, а в кипящей в средней по высоте и сечению зоне. Подкорковые пузыри расположены у поверхности слитков и представляют собой тонкие извилистые каналы, часто выходящие на поверхность. Горячая деформация приводит к завариванию пузырей в том случае, если стенки их не содержат стойких оксидов или силикатов, а содержат только оксиды железа и марганца. На поперечных макрошлифах спокойной стали незаварившиеся пузыри имеют вид тонких полосок. Песчаная раковина – полость в теле отливки, частично или полностью заполненная формовочным материалом.
Шлаковая раковина – полость, заполненная шлаком.
Вскип, вскиповая раковина – оксидные складки или раковины, образующиеся при кипении сплава. Различают скипы со стороны формы, стержня и от холодильника.
Металлические включения – инородные металлические тела в основном металле отливки. Такими телами могут быть нерасплавленный легирующий компонент, модификатор, внутренний холодильник и т.д.
Неметаллические включения бывают двоякого рода и происхождения:
1) включения неметаллических частиц, попавших в металл извне (частицы шлака, огнеупора, графита, песка и т.д.) могут образовать шлаковые и песчаные включения, которые чаще всего расположены в верхних частях отливки или на их поверхности;
2) включения частиц окислов, сульфидов, силикатов, нитридов, образующихся внутри металла вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке сплава. Они располагаются в виде цепочек или сетки, часто по границам зерен. По форме бывают округлые или удлиненные. Последние могут сильно снижать пластичность металла.
Газовая пористость.
Газовые раковины представляют собой полости в теле отливки, образованные выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами. Поверхность таких раковин гладкая. Газовые раковины могут быть одиночными и групповыми.
Газовая пористость определяется следующим образом (на примере алюминиевых литейных сплавов):
балл 1 — мелкая пористость;
балл 2 — пониженная пористость;
балл 3 — средняя пористость;
балл 4 — повышенная пористость;
балл 5 — высокая пористость.
Пользоваться эталонами степени пористости можно независимо от марки сплава.
Условия определения газовой пористости:
При определении пористости в алюминиевых литейных сплавах усадочная рыхлость или центральная пористость исключается.
Для определения газовой пористости темплеты (плоская масштабная модель), вырезанные из чушек, отливки или образцы, вырезанные из отливок, обрабатывают до шероховатости Ra не более 1,6 мкм.
Для определения газовой пористости макрошлиф травят, не выявляя макроструктуры, затем промывают проточной водой и просушивают фильтровальной бумагой.
Газовая пористость темплетов чушек определяется на трех квадратах площадью 1 см 2 каждый. Количество пор и размер пор определяют как среднее арифметическое трех измерений.
Балл пористости, определенный по трем квадратам на двух макрошлифах темплетов чушек, распространяют на всю плавку.
Контроль пористости проводят визуально, невооруженным глазом. Для определения диаметра пор можно пользоваться оптическими приборами с увеличением до 10 раз.
Причины образования газовых раковин:
Дефект образуется в результате механического проникновения газов в жидкий расплав с поверхности раздела металл — форма, если газы выделяются из форм и стержней. Это явление часто сопровождается видимым эффектом кипения расплава или выбросом его из формы и поэтому получило название вскип. На границе раздела металл — форма газы практически присутствуют всегда, однако внедриться в металл они могут только при условии, если избыточное газовое давление в форме или стержне будет превышать сопротивление со стороны металла, зависящее от высоты столба металла над соответствующей точкой формы или стержня и от удельного веса жидкого сплава.
Образуется газовый пузырь из-за потока газов, выходящего из поры в формовочном материале; образующегося около устья поры газовый пузырь растет до тех пор, пока силы поверхностного натяжения металла, стремящиеся округлить пузырь до шара, и подъемная сила металла не оторвут его от поверхности формы. На месте отрыва пузыря растет новый.
Газы могут механически захватываться металлом в элементах литниковой системы и непосредственно в полости литейной формы при заливке. Захваченные таким образом пузыри газа могут остаться в отливке и образовать газовые раковины.
Струя металла, вытекающая из ковша, увлекает воздух в литниковую воронку или чашу, откуда пузыри воздуха могут вместе с металлом попасть в стояк и далее — в полость литейной формы. Количество воздуха, увлекаемого струей металла, возрастаем с .увеличением высоты ее падения. Распыленная, неправильной формы струя металла увлекает больше воздуха, чем струя правильной формы — круглая. Количество воздуха, попадающего в стояк, зависит также от конструкции и объема литниковой чаши.
Причиной образования раковин могут быть газы, выделяющиеся из предметов, устанавливаемых в форму: холодильников, жеребеек, шпилек, солдатиков, асбестовых прокладок и т. п. Если поверхность этих предметов покрыта ржавчиной или сконденсированной влагой, то при контакте с металлом происходит газообразование, приводящее к возникновению в отливках местных наружных или внутренних газовых раковин. Аналогичным образом образуются газовые раковины от прокладочной глины.
Раковины часто возникают от газов, содержащихся в жидком металле. В жидком металле всегда присутствуют газы (азот, водород, кислород): а) б) в)
Скачкообразное падение растворимости газа в металле в период затвердевания приводит к образованию газовых раковин. Такое понижение растворимости приводит к тому, что из закристаллизовавшейся твердой фазы газы переходят в расплав, который непрерывно ими обогащается (степень обогащения незакристаллизовавшегося расплава газом зависит от скорости распространения газа в металле и скорости кристаллизации).
Способы решения проблемы.
Способы предотвращения газовых раковин. Для предупреждения газовых раковин, образующихся при механическом проникновении газов в металл (вскипе), следует:
Уменьшать газотворность смесей – для этого необходимо:
Цель работы заключается в снижении вероятности образования газовых раковин в отливках за счёт привнесения в расплав транспортного инертного газа. При этом уже образовавшиеся газовые пузырьки объединяются и выходят на поверхность расплава.
Экспериментальная часть.
На сегодняшний день на базе ФГУП «ПО «Маяк» реализован проект по станкостроению. На базе предприятия организована крупно узловая сборка промышленных станков, в том числе станков с числовым-программным управлением (ЧПУ). Станина станка – основная корпусная несущая составляющая. На станине монтируются узлы и механизмы технологических машин.
Качество работы станка целиком зависит от прочности, жесткости и износостойкости литой станины, так как на нее действуют усилия при работе механизмов. Станина обеспечивает точное взаимное расположение всех основных узлов станка. Станины для станков закупаются в Китае и через Балтийскую компанию (г. Санкт-Петербург), и только потом станины поставляются непосредственно на ФГУП ПО МАЯК.
В рамках исследования к сотрудничеству по получению образцов отливок было задействовано «Кыштымское машиностроительное объединение» входящее в крупнейший металлургический холдинг РМК (Российская медная компания). Основным видом деятельности предприятия является литейное производство, где качество выпускаемой продукции очень высоко. Брак продукции составляет от 7-15% от всей выпускаемой продукции.
Каждое предприятие литейного производства время от времени пересекаются с вопросами газовых образований (появления газовых раковин).
Работа по предотвращению брака отливок заключается в выявлении брака, анализе характера обнаруженных дефектов, определении причин их возникновения, назначении и выполнении процедур по предупреждению дефектов.
Задачи исследования по предупреждению появления газовых раковин:
уменьшение газотворности за счёт оптимизации состава формовочных и стержневых смесей;
увеличение скорости отвода образующихся в результате химических реакций или привнесённых газов из форм за счёт уменьшения длины пути фильтрации газов;
удаление из отливки внедрившихся газовых пузырей до момента ее полного затвердевания;
привнесение в расплав транспортного инертного газа;
контроль концентрации раскислителя.
Первые два метода описаны в учебниках и справочниках по металлургии, и эффект по их применению в исследовании оказался минимальным.
Контроль концентрации раскислителя позволяет существенно снизить количество окисленных форм железа и других металлов, что благотворно влияет на протекание химических реакций с образованием газов раскислителя. Однако здесь субъективным критерием является сам исходный металл и количество примесей в его составе.
Эффективным способом устранения газовых дефектов, после неоднократных исследований в стале-литейном цеху «Кыштымского машиностроительного объединения» стал метод привнесение в расплав транспортного инертного газа.
За счёт введения в расплав металла инертного транспортного газа возможно существенно повысить вынос газовых пузырей за пределы ковша. В качестве направляющего тракта применяли специально изготовленные для этих целей на предприятии «Бакор» керамические трубки, способные выдержать высокие температуры.
Инертный газ является уникальным газом, который не вступает в реакции с другими присутствующими веществами, находясь в ковше в момент заливки расплавленного метала он вызывает процесс барботажа (объединение более мелких частиц СО в более крупный), являясь при этом надежным проводником сопутствующих газов на границу раздела фаз «Металл – Воздух».
Таблица 1 — Химический анализ исходного металла, % (Атомно-эмиссионный спектрометр «Spectromaxx»)
Деффекты литья и их предупреждение
Виды раковин. Наиболее частым видом литейного брака являются всевозможные раковины. Они выявляются большей частью только в процессе механической обработки отливок.
Раковины бывают газовые, усадочные (рыхлость и пористость), песочные и шлаковые.
Раковины газовые. Газовые раковины — это сферические или округленные пустоты с гладкой блестящей (у закрытых) или окисленной (у открытых) поверхностью, расположенные снаружи отливки или внутри ее.
Газовые раковины, образовавшиеся за счет плохого качества металла, чаще всего имеют малые размеры и разбросаны по всей массе отливки. Газовые раковины, образовавшиеся за счет дефектов форм и неправильной технологии заливки, концентрируются чаще всего на отдельных определенных участках формы и находятся на небольшой глубине от поверхности или стержня.
Причины образования газовых раковин следующие:
1. Выделение газов из металла вследствие уменьшения растворимости их в металле при его кристаллизации. Пузырьки газа стремятся всплыть на поверхность, часть их не успевает уйти за пределы отливки и остается в ней в виде газовых раковин.
2. Конструкция формы с такими поверхностями, которые затрудняют удаление скопившихся газов. Это вызывает образование раковин на поверхности отливки.
3. Плохая газопроницаемость формовочной смеси, в частности для стержней, при большом газообразовании.
5. Неправильное ведение плавки, вызывающее насыщение металла газом в процессе плавки, если металл плохо раскислен.
6. Слишком большая скорость заливки форм. Когда скорость заполнения формы металлом больше скорости отвода из нее газов, оставшиеся газы вызывают в отливках образование газовых раковин. Чем меньше скорость заливки, тем больше остается времени для удаления газов и воздуха через поры и вентиляционные каналы формы. При этом отпадает опасность прохождения газов через жидкий металл.
7. Неудачные способ заполнения формы — заливка прерывающейся струей. При быстрой заливке металла в форму сверху образуются брызги; они окисляются и при отливке чугуна и стали могут вызвать появление раковин за счет выделения окиси углерода при восстановлении окислов железа углеродом. Алюминиевая бронза и алюминиевые сплавы при заливке форм сверху вспениваются. Это Вызывает в отливке газовые раковины.
8. Недостаточное сечение или неправильное расположение выпора.
9. Насыщение чугуна в вагранке газами при избыточном количестве влаги в воздухе, подаваемом в вагранку.
10. Недостаточно горячий металл может содержать газовые пузыри, не успевающие выделиться при охлаждении металла.
11. Разливка металла в плохо высушенный и недостаточно нагретый ковш. Носок ковша должен быть особенно хорошо высушен перед разливкой.
12. Излишняя влажность формовочной смеси в отдельных местах, если форму приходится исправлять после выемки модели.
13. Чрезмерное уплотнение земли и заглаживание формы, уменьшающей газопроницаемость.
14. Ржавая поверхность холодильников и кокилей, которая при соприкосновении с жидким чугуном реагирует с углеродом металла, образуя окись углерода (СО).
15. Неправильная конструкция литниковой системы, при которой возможно засасывание воздуха или неспокойное поступление металла в форму, врыв струи, образование вихрей и неправильное вентилирование газов из стержней (направление вниз или навстречу поступающему в форму жидкому металлу).
16. Заливка струей с большой высоты, когда происходит засасывание воздуха, вспенивание и разбрызгивание металла (с образованием "корольков").
17. Газы, выделяющиеся вследствие химической реакции в самом металле. Сернистый газ (SO2) обычно вступает в реакцию с медью, образуя закись меди (Cu 2O) и сернистую медь(Cu 2S):SO 2 + 6Cu <> Cu 2S + 2Cu 2O.
Реакция эта, однако, может идти в обоих направлениях в зависимости от концентрации участвующих веществ. От взаимодействия сернистой меди с закисью меди может выделяться сернистый газ, нерастворимый в металле и дающий крупные пузыри. Такие случаи нередко имеют место в заводской практике и особенно опасны при разливки красной меди.
Мелкие газовые пузырьки могут получиться на поверхности отливки из бронзы с примесью свинца. Эта газовая пористость происходит при окрашивании формы краской, содержащей графит. Окислы свинца в бронзе восстанавливаются графитом с выделением окиси углерода на поверхности отливки, соприкасающейся с графитовой краской.
При замене графита тальком (3MgO * 4SiO sub>2 * H sub>2O) источником газовой пористости может явиться кристаллизационная вода, выделение которой при температуре бронзы, залитой в форму, вызывает повышенную пористость на поверхности отливки. Предварительное прокаливание талька до 1000 o обеспечивает удаление кристаллизационной воды. Тогда газовой пористости на поверхности отливки не получится. Растворенный в никеле кислород, действуя на углерод и серу, образует с ними СО и SO2, вызывающие газовые раковины.
18. Газы, образующиеся от избытка смазки металлической формы при заливке в нее жидкого металла.
19. Газы, выделяющиеся из трещин на изношенных металлических формах (адсорбированные газы в трещинах изложниц).
20. Поглощение сернистого газа, образующегося при горении кокса, содержащего серу, при плавке в вагранку бронзы (что иногда практикуется в литейных).
Бронзой поглощаются и другие газы, всегда присутствующие в атмосфере вагранки (азот, кислород, углекислый газ, водяные пары, окись углерода, водород, углеводороды, летучая сера, сероводород и др.)
21. Выделение водорода и окиси углерода сплавами, содержащими магний, цинк, алюминий, кремний, при действии водяного пара и углекислого газа, например:
22. Плохо обожженный древесный уголь, вследствие дополнительной перегонки выделяющей на поверхности расплавленного металла углеводороды и водород. Водород может при этом поглощаться хорошо раскисленным сплавом, например, алюминиевой бронзой, кремнистой латунью, и отливка окажется пузыристой.
23. Насыщенный газами исходный металл для переплавки. В процессе переплавки в вагранке такого насыщенного газами металла газы передаются литью как бы по наследству.
Раковине усадочные (рыхлость и пористость). Усадочные раковины имеют вид углублений и пустот неправильной формы, образующихся в тех метах отливки, где металл затвердевает в последнюю очередь. Иногда вместо концентрированных усадочных раковин наблюдается местная рыхлость и пористость, вследствие которых отливки не выдерживают давления при гидравлическом испытании и бракуются.
Основной причиной образования усадочных раковин является уменьшение объема металла при затвердевании и дальнейшем охлаждении. Размер усадочных раковин зависит от степени (величины) усадки и от температуры заливки металла в форму (высокая температура заливки устанавливает объем усадочных раковин), а также от конструкции и размеров отливки и от скорости заполнения формы.
Меры предупреждения. В тех частях отливок, где следует ожидать образования раковин, в формах устраивают соответствующие прибыли, из которых в период усадки отливка питается жидким металлом. Металл в прибыли должен затвердевать в последнюю очередь. Для устранения пористости применяют холодильники, ускоряющие затвердевание металла в соответствующих зонах.
Усадочные раковины и рыхлость можно устранять изменением конструкции формы, уменьшая скопления металла в отдельных ее частях.
Раковины песочные
Песочные раковины — это закрытые или открытые раковины неправильной формы в различных частях отливки, заполненные частично или полностью формовочным материалом.
Образование песочных раковин вызывают следующие причины:
1. Повреждение песочной формы при извлечении из нее модели или сборке формы (накладывании верхней опоки).
2. Разрушения частей формы струей металла при заполнении формы.
3. Размывание металлом слабо набитых мест формы или пережженных в сушиле.
4. Механическое засорение готовой формы.
5. Неправильные формовочные уклоны модели.
6. Отсутствие галтелей (закруглений в углах модели), необходимой величины (вследствие чего земля с углов осыпается).
7. Несоответствие размеров и конструкций опоки размерам модели (в тесной опоке тонкий слой земляной формы может осыпаться от удара струи жидкого металла).
8. Применение неисправных опок, вызывающих повреждение формы.
9. Неудовлетворительное качество формовочных материалов, разрушаемых в форме металлом.
10. Неравномерное уплотнение в форме формовочной смеси.
11. Недостаточное упрочнение формы или отдельных частей ее каркасами, крючками, шпильками и др.
12. Неправильная установка стержней.
13. Резкие удары, толчки по форме при переворачивании, сборке, передвижении.
14. Неправильная, неизбежная установка груза, который накладывается на форму во избежание подъема верхней опоки металлом..
15. Неправильное направление струи металла и заливки формы с большой высоты.
Раковины шлаковые
Шлаковые раковины имеют неправильную форму и
шероховатую поверхность. Полость раковины бывает заполнена шлаком полностью или частично.
Размеры, количество ми расположение шлаковых раковин разнообразны и зависят от причин, вызвавших их образование,.
Основной причиной образования шлаковых раковин является попадание шлака в форму вместе с металлом при заливке вследствие:
1. Плохой очистки металла от шлака.
2. Недостаточного заполнения литниковой чаши во время заливки.
3. Неправильный литниковый системы.
4. Недостаточной жидкотекучести металла.
5. Перерыва струи металла при заливке.
Меры предупреждения. Для борьбы со шлаковыми раковинами необходимо
обеспечить повышенную температуру при плавлении металла с целью увеличить его жидкотекучесть и понизить вязкость. А также улучшить условия всплывания шлака при выдерживании металла в ковше или копильнике перед заливкой. Шлак необходимо счищать с поверхности металла счищалками. Для облегчения снятия жидкий шлак следует присыпать чистым сухим песком, который делает его более густым.
Чтобы шлак не попал в форму, необходимо принимать меры для задержки его не только в ковше, но и литниковой системе. В литниковой системе шлак задерживают шлакоуловителями, в которых он отделяется от металла за счет разности в удельных весах. Простейшим шлакоуловителем литниковой системы является уже сама литниковая чаша. Необходимо правильно подобрать размеры шлакоуловителя и сечений отдельных элементов литниковой системы.
При выборе литниковой системы следует руководствоваться ГОСТ и ведомственными или заводским нормалями. Даже при правильно построенной литниковой системе шлак может проникать в форму, если литниковая система не будет заполнена металлом в течении всей заливки или будет допущен перерыв струи.
Пригар
Другим видом брака является пригар. Отличительные признаки. Поверхность отливки бывает покрыта ошлакованной, оплавленной формовочной землей (химический пригар) и неошлакованной облицовочной землей с металлом, прониквшим в ее поры (механический пригар).
Причины образования. Низкая огнеупорность формовочной смеси создает условия для химического пригорания ее к отливке с образованием легкоплавких соединений с окислами железа, марганца и др. Легкоплавкие соединения проникают в глубь формовочной земли вследствие капиллярности. Такой пригар лишь с трудом удаляется пневмоническими зубилами и наждачными камнями.
Основными причинами механического пригара являются большая пористость облицовочной земли, вследствие которой в землю проникает жидкий металл, высокая температура металла при заливке формы и давление металла (напор) при заливке высоких отливок.
Трещины
Трещины бывают сквозные или несквозные, так называемые надрывы на поверхности отливок.
Отличительные признаки. Горячие трещины от внутренних напряжений образуются в то время, когда металл еще не остыл, за счет его повышенной усадки. Холодные трещины представляют собой разрыв металла в конце остывания за счет проявления внутренних напряжений, обусловленных усадкой. У горячих трещин, проявляющихся при высоких температурах, поверхность излома всегда бывает окислена, а у холодных — чистая поверхность или иногда покрыта легкими цветами побежалости.
Причины образования. Причинами образования трещин могут служить:
1. Неправильная конструкция самой отливки (резкие переходы в толщине, отсутствие галтелей или несоответствующий радиус их округлений).
2. Механическое сопротивление со стороны формы, стержней и каркасов, препятствующих свободной усадке.
3. Неправильная литниковая система (местный перегрев отливки).
4. Неправильные размеры и расположение холодильников, прибылей и выпоров.
5. Чрезмерно высокая температура заливки и вредные примеси в металле.
Иногда бывает достаточно даже легкого удара во время выбивки из опок, при обрубки или при небрежном обращении во время транспортировки, чтобы отливка дала трещину.
Меры предупреждения. Для устранения возможности возникновения трещин необходимо сводить к минимуму внутренние напряжение в отливке. Для этого нужно применять следующие меры.
1. Конструировать отливки так, чтобы они допускали по возможности свободную усадку по всем направлениям.
2. Стремиться заливать металл в сырую форму — более податливую, чем сухая.
3. Разница в толщинах сопрягающихся стенок должна быть минимальной.
Сложную отливку лучше составлять из нескольких частей, соединяемых затем в одно целое.
4. Радиус галтелей рекомендуется делать от 1/6 до 1/3 толщины соединяемых сечений. Размер радиусов галтелей следует выбирать равным 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15; 20; 25; 30 и 40 мм.
5. В случае неизбежности неравномерного сечения в отливке ее следует конструировать так, чтобы массивные и тонкие части могли сокращаться при усадке, не мешая друг другу (например, следует применять пружинящие изогнутые спицы маховиков и зубчатых колес вместо прямых). Подводом металла в тонкие или в кварцевые части отливки можно выровнять скорость охлаждения их более массивных и центральных частей.
6. Применять металлические холодильники и холодильные формовочные смеси с повышенной теплопроводностью (хромистый железняк), способствующие предупреждению пороков усадочного характера. Смесью из хромистого железняка обкладывают те части формы (внутренние углы, стенки массивных частей), остывание которых нужно ускорить. Холодильная формовочная смесь удобнее металлических холодильников, так как ей легко придать любую форму при обкладывании моделей самой сложной конфигурации.
Меняя толщину слоя смеси, можно регулировать скорость остывания различных частей отливки как с наружной, так и с внутренней стороны.
7. Для борьбы с горячими трещинами от растягивающих усилий при усадки между смежными частями (например, фланцы, трубы, корпуса, краны паровой арматуры и т.п.) применять специальную высокоподатливую формовочную массу, а литниковую систему делать так, чтобы струя горячего металла не давала чрезмерных местных перегревов формы.
Другие дефекты литья
Дефекты в размерах и очертаниях отливок получаются вследствие перекоса форм и смещения стержней, раздутия форм при слабой набивке в опоках и ряда причин, связанных с дефектами опок и моделей и с плохим качеством работы при изготовлении форм.
Спаи и слоистость — пороки отливки в виде трещин, но с округлыми краями. Они получаются при заполнении форм недостаточно жидкотекучим металлом или же прерывистой струей.
Недоливы — когда часть отливок оказывается незаполненной металлом вследствие его плохой жидкотекучести, изобилия газов или пара в форме утечки металла по плохо скрепленному разъему форм.
Борьба с браком в литейных цехах
Предупреждение брака. Литейный брак приносит нашему народному хозяйству огромнейший ущерб, даже при условии использования забракованного литья в качестве шихтового возврата.
Этот ущерб велик, если учесть потери дефицита цветного металла. Только понимание сущности производства может помочь при всех условиях находить истинную причину брака и пути к его устранению. Глубокое понимание технологии дает возможность изменять способы производства и вводить новые.
Борьба с браком может быть успешной только в том случае, когда выявлены причины его и найдены способы устранения.
Способы снижения брака в литейной следующие:
1. Тщательное контролирование исходных материалов (шихты, формовочных земель и других видов сырья).
2. Выбор правильной технологии (формовка, плавка, заливка и т.д.)
3. Детальный инструктаж исполнителей с применением авторегулировки и контрольной аппаратуры (пирометров и пр.)
4. Строгая технологическая и организационная дисциплина.
5. Правильная организация технического контроля отливок.
6. Тщательный анализ изучение видов и предлагаемых причин брака.
7. Широкое внедрение различных методов иборьбы дефектов отливок.
8. совместная работа литейщиков и конструкторов, так как литейный брак нередко зарождается еще на столе конструктора.
Способы иборьбы литейного брака
Во многих литейных существуют специальные отделы для иборьбы литейного брака, когда такое исправление технически и экономически целесообразно и не отражается на качестве изделий. Способы иборьбы литейного брака следующие:
1. Небольшая течь отливки, обнаруженная при испытании гидравлическим давлением, устраняется путем заварки, термической обработки (отжигом), пропитки под давлением бакелитовым лаком с последующей термической обработкой при температуре до 150-180 o C или запрессовкой в поры растворов различных веществ.
2. Заделка мелких трещин и раковин путем нанесения металла с помощью аппарата ЛК-2 или другого.
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.