Silindriliste torukujuliste liivasüdamike tugeva poorsuse töötlemine kõrgtugevast malmist osade tootmisel rohelise liiva vormimistehnoloogia abil

Täna analüüsime kõrgtugeva malmi komponendi kaetud liivasüdamiku poorsusdefektide juhtumit. Materjaliks on GGG40, toodetud vertikaalse tootmisliini abil.

Valu liivasüdamiku alumises osas paikneva tahke ala tõttu on valu ümmarguse toru seest raske gaasi välja lasta. Seetõttu jääb liivasüdamiku tekitatud gaas "lõksu" sularaua tahkumise ajal valu lõplikku tahkumise piirkonda (kuum koht) ja seda ei saa sujuvalt välja lasta. Järgnevalt on toodud moodustamise üksikasjalikud põhjused ja süstemaatilised lahendused:

Põhipõhjuse analüüs: liivasüdamiku gaaside emissiooni tippväärtus ei vasta sularaua tahkumise ajastusele. Kui kaetud liivasüdamik puutub kokku kõrgel temperatuuril sularauaga, põleb vaigu sideaine kiiresti ja laguneb, tekitades suures koguses gaasi. Kui neid gaase ei saa sujuvalt välja lasta, tungivad nad sularaua sisse ja moodustavad lõplikule tahkunud pinnale poorid.

Lahendus:

1. Optimeerige liivasüdamikku ennast (mis kõige tähtsam!): vähendage liivasüdamiku gaasi teket: kontrollige kasutatava kaetud liiva marki ja mudelit. Soovitatav on minna üle madala emissiooniga gaasiga kaetud liivale, mis tavaliselt kasutab madala emissiooniga gaasivaiku ja kõvendit. Parandage liivasüdamiku hingavust: võtke ühendust kaetud liiva tarnijaga, et vähendada sobivalt liivasüdamiku tugevusnõudeid. Liigne tugevus tähendab, et on lisatud suur kogus vaiku ja suur gaasi teke. Mida väiksem on tugevus, seda parem, täites samal ajal stiili ja valamise nõudeid. Kontrollige, kas liivasüdamiku kompaktsus on liiga kõrge. Südamiku valmistamisel ei tohiks liiva sissepritse surve olla liiga kõrge, et vältida liivasüdamiku liigset tihenemist. Liivasüdamike sujuv väljatõmbe tagamine: Liivasüdamike valmistamisel tuleb teha väljatõmbekanalid! Selle väikese, 3 cm läbimõõduga südamiku jaoks saab õhutusnõelaga läbi torgata mitu väikest väljatõmbeava liivasüdamiku keskele või kasutada eelnevalt sisseehitatud vahaniite sulatamiseks ja väljalaskekanalite moodustamiseks valamise ajal. Kontrollige liivasüdamiku pea sobivust tagamaks, et südamikupea väljalaskekanal on sile ja takistusteta, võimaldades gaasil sujuvalt läbi südamikupea ja vormi või liiva väljalaskesüsteemi välja pääseda.

2. Tahkumise järjekord ja gaasipüüdur: kõrgtugeval malmil on pastalaadne tahkumisomadus ja sisemus püsib vedelas olekus pikka aega pärast kesta moodustumist. Valandi seinapaksus on ühtlane, kuid siseseina keskosa on lõplik tahkumistsoon. Gaas, mida ei saa välja lasta, moodustab vormiõõnsuses kõrge rõhu ja nõrgal hetkel, kui sularaua kooriku pind või hakkab tahkuma (tavaliselt keskmise ja ülemise osa sisesein), tungib see veel vedelas olekus metalli. Grafiidi paisumis- ja tahkumisrõhu tõttu "lukustuvad" need gaasid lõpuks lõplikku tahkumispiirkonda, moodustades nahaalused või invasiivsed poorid.

3. Sula raua keemilised omadused halvendavad olukorda: liigne magneesiumi (Mg) jääksisaldus võib suurendada sularaua pindpinevust, muutes sissetungivate mullide hõljumise ja väljapääsu raskemaks. Raua vedeliku oksüdatsioon (kõrge hapnikusisaldus) või mittetäielik ahjulaeng (rooste, õliplekid) suurendab iseeneslike pooride tekkimist, moodustades koos invasiivsete gaasidega tõsiseid poore.

2. Süstemaatilisi lahendusi tuleks uurida ja testida järjekorras esmasest sekundaarseni:

1. Liivasüdamiku optimeerimine (kõige otsesem ja tõhusam meede) gaasi tekke vähendamiseks: võtke kohe ühendust kaetud liiva tarnijaga ja minge madala gaasisisaldusega liivale. See materjal on spetsiaalselt loodud selliste probleemide lahendamiseks, kasutades selleks spetsiaalseid vaikusid ja lisandeid, mis vähendavad gaasi teket ja aeglustavad gaasi teket tipptasemel. Veenduge, et liivasüdamiku väljatõmbevool oleks absoluutselt takistusteta (ülima tähtsusega!): 30 mm läbimõõduga liivasüdamike jaoks tuleb südamiku valmistamise käigus paigaldada väljalaskesüsteem. Parim meetod: kasutage eelnevalt sisseehitatud heitgaasi vahatraati. Südamiku valmistamise käigus sisestatakse üks või mitu vahatraadi ja vahatraadid sulavad valamise ajal, moodustades täiusliku väljalaskekanali. Lihtne meetod: sisestage õhutusava läbi liivasüdamiku keskosa (või selle lähedale) või ventilatsiooni nõelaga. Veenduge, et need kanalid oleksid südamikupeaga ühendatud. Südamiku kujunduse optimeerimine: kontrollige südamiku asendit vormis tagamaks, et südamiku ja liivavormi vahelist pilu ei saaks pärast liivasüdamiku paigaldamist täielikult tihendada, kuna see on viimane kanal, mille kaudu gaas väljub vormist. Vajadusel saab südamikupeade vahet suurendada või teha spetsiaalseid väljalaskepilusid.

2. Protsessi optimeerimine (sularaua ja liivasüdamiku vastastikmõju reguleerimine) valamise temperatuuri tõstmiseks: see on kiireim ja tõhusaim ajutine meede kohapeal. Valamistemperatuuri sobiv tõstmine (näiteks 1380 °C → 1400–1420 °C) võib pikendada aega, mille jooksul sularaud jääb vedelaks, ja anda rohkem aega gaasi väljutamiseks. Paagutage liivasüdamiku pind kiiremini, et moodustada "klaasitud" kõva kest, mis takistab sügaval vaigul gaasi eraldamist. Tähelepanu: Liigne temperatuur võib põhjustada muid probleeme (nt liiva kleepumist) ja tuleb leida tasakaalupunkt. Valamiskiiruse kiirendamine: lühendage täitmise aega, vältides samal ajal turbulentsi. Kiiresti väljakujunenud metalli staatiline rõhk suudab paremini maha suruda gaasi sissetungi ja viia väljatõmbe enne madalamat tahkumist. Tagada sujuv valamine: kasutage põhja valamissüsteemi, et vältida liivasüdamiku otsest loputamist sularauaga, vähendada turbulentsi ja kõverdumist. 3. Sulatus- ja rauavedeliku kontroll (enneprobleemide kõrvaldamiseks ja vigastuste solvamise vältimiseks) kontrollib rangelt magneesiumi jääksisaldust: liigne Mg jääk on pooride "katalüsaator". Veenduge, et jääk-Mg sisaldus pärast sferoidiseerimistöötlust oleks kontrollitud protsessi jaoks nõutava alampiiri piires (nt 0,03–0,04%) ja see ei tohiks olla liiga kõrge. Kasutage puhtaid ahjumaterjale: kõrvaldage vanaraua teras ja taaskasutatud materjalid, millel on tugevad rooste- ja õliplekid, ning vältige nende lagunemist [H], [O] ja CO gaaside tekkeks. Eemaldage räbu põhjalikult: enne sferoidiseerimist ja valamist tuleb räbu põhjalikult eemaldada, et vältida räbu rullimist vormiõõnde.

Kokkuvõte ja tegevuse prioriteetide soovitused

1. Esimene prioriteet (kohene ülevaatus): Kontrollige, kas liivasüdamikul on väljatõmbekanal! Kui ei, siis see on probleem, mis tuleb kõigepealt lahendada. Proovige vahaniidid maha matta või ventilatsiooniavad kinni siduda.

2. Teine prioriteet (kiirtestimine): Tõstke valamise temperatuuri 20-30 °C võrra ja jälgige poorsuse paranemist. Kui mõju on märkimisväärne, viitab see tugevalt gaasi tekke probleemile liivasüdamikus.

3. Kolmas prioriteet (tarnijatega ühenduse võtmine): taotlege madala heitgaasiga kaetud liivaproove võrdlevaks testimiseks, mis on sageli probleemi lahendamise võti.

4. Neljas prioriteet (tuvastus ja registreerimine): kontrollige rauavedeliku jääk-Mg sisaldust pärast sferoidiseerimist, et tagada selle jääk mõistlikult madalasse vahemikku.