Gietenis een belangrijke methode geworden voor het produceren van ruwe gietstukken in de mechanische productie en bekleedt een belangrijke positie in de industriële productie. Met de ontwikkeling van de samenleving is de concurrentie in de gietindustrie steeds heviger geworden. Hoe je onder zulke hevige concurrentie voet aan de grond kunt krijgen op de markt, heeft hoge eisen gesteld aan de gietindustrie zelf, inclusief het moderniseren van apparatuur, technologische vooruitgang en verbeteringen in nieuwe processen. Bij de productie van gietstukken is kreuken een kenmerkend oppervlaktedefect van massieve-gietijzeren onderdelen, en het is een van de belangrijkste factoren die de kwaliteit van het gietstuk beïnvloeden en de productie van gietijzer belemmeren.
Rimpeldefecten en hun vormingsmechanisme
Over het algemeen worden kreukeldefecten aangetroffen op het bovenste gedeelte van het gietstuk, in dode hoeken of op de verticale oppervlakken van dun{0}} gietstukken met een wanddikte van minder dan 15 mm. Op basis van het uiterlijk zijn er vier hoofdtypen rimpeldefecten: vertakt, koud-ingesneden, druppel-achtig en slak-inclusief. Hiervan zijn vertakte rimpels oppervlakkiger, terwijl koude-snij-, druppel-- en slak-inclusief rimpels dieper zijn. De oppervlakken van dergelijke defecten zijn vaak bedekt met lichtgewicht, glanzende koolstofvlokken, en de uitsparingen van de defecten zijn gevuld met roetachtige koolstof. De aanwezigheid van dergelijke defecten en vaste polystyreenresten heeft een ernstige invloed op de oppervlaktekwaliteit van gietijzeren onderdelen. Als bij het gieten van vaste vormen het schuimplastic er niet in slaagt volledig te verdampen, kunnen de ontledingsproducten ervan de oorspronkelijk dunne honingraatachtige membranen van de schuimstructuur dikker maken, waardoor de schuimstructuur wordt verstoord en een dikke, harde korst ontstaat. Tijdens het stollen van gesmolten ijzer verschilt de oppervlaktespanning van resterend vloeibaar polystyreen van die van gesmolten ijzer, waardoor contractie ontstaat. Nadat de metaalvloeistof is afgekoeld en gestold, ontstaan er discontinue golvende rimpels. Koude-afgescheiden en druppel-achtige gerimpelde huiddefecten komen vooral voor op de convergentiepunten van twee of meer stromen onderkoeld gesmolten ijzer of op het bovenoppervlak waar onverdampte vloeibare of vaste polystyreenresten achterblijven. Nadat het gietstuk is afgekoeld en gestold, komen deze koolstofresten vast te zitten op het oppervlak van het gietstuk, waardoor onregelmatige insluitsels ontstaan in de vorm van gerimpelde huiddefecten.
Factoren die gerimpelde huiddefecten beïnvloeden
Invloed van patroonmateriaal: Wanneer gesmolten metaal over verwarmde patronen stroomt, is de vergassing en ontleding van schuimplastic onvolledig, waardoor een deel van het materiaal in vloeibare toestand achterblijft. Zelfs bij voldoende hoge temperaturen overschrijdt de tijd die nodig is voor volledige vergassing van het patroonmateriaal altijd de metaalvultijd. Deze resterende vloeibare patroonmaterialen kunnen zich ophopen op het oppervlak van het gesmolten metaal of zich hechten aan de malwanden, waardoor mogelijk verschillende gietfouten ontstaan onder ongunstige procesomstandigheden. Als zodanig is vormmateriaal de belangrijkste factor die kreukeldefecten in gietijzer veroorzaakt of beïnvloedt. Hoe minder ontledingsproducten bij hoge temperaturen van het schuimplastic in vloeibare (of vaste) vorm, hoe kleiner de kans op het optreden van defecten.
Invloed van legering: Uit productie-ervaring blijkt dat gietstaal en gegoten aluminium een betere oppervlaktekwaliteit hebben en geen kreukeldefecten; smeedbaar gietijzer heeft minder defecten dan grijs gietijzer; gietijzer van hoge-kwaliteit heeft minder defecten dan gietijzer van lage-kwaliteit, wat mogelijk verband houdt met het koolstofgehalte van de legering. De praktijk leert ook dat hoe hoger het koolstofgehalte in de legering, hoe ernstiger de defecten; omgekeerd: hoe lager het koolstofgehalte, hoe minder defecten.
Invloed van giettemperatuur en -snelheid: De praktijk leert dat kreukeldefecten in gietijzer afnemen met een toename van de giettemperatuur van metaalvloeistof, terwijl defecten aan de zandhechting ernstiger worden; omgekeerd: hoe lager de giettemperatuur, hoe ernstiger de kreukeldefecten. Gietstaal, gietijzer, gegoten aluminium en andere legeringen die bij verschillende temperaturen worden gegoten, resulteren in gietstukken met aanzienlijk verschillende oppervlaktekwaliteiten. Schuimplastic ondergaat een reeks reacties wanneer het wordt blootgesteld aan gesmolten metaal op hoge- temperatuur in de mal, waarvan de meest significante de endotherme verdampingsreactie is. Dit verlaagt onvermijdelijk de temperatuur en vloeibaarheid van het gesmolten metaal, waardoor het vermogen om de mal te vullen wordt aangetast. Bij het gieten van verschillende legeringen werd waargenomen dat schuimplastic verschillende transformaties ondergaat tussen het gesmolten metaal en de mal. Als de schenktemperatuur dicht bij het verdampingspunt van de schuimkunststof ligt, ontstaat er tijdens het gieten alleen witte rook, zonder vorming van zwarte afbraakproducten; wanneer de temperatuur stijgt tot de giettemperatuur van gietijzer, sijpelen olieachtige stoffen uit de zandbakverbindingen en ontstaat er een grote hoeveelheid zwarte rook; en wanneer de temperatuur blijft stijgen tot de giettemperatuur van staal, kan het plastic een nieuwe transformatie ondergaan die defecten helpt verbeteren.
Door de gietsnelheid te verhogen kan het schuimplastic ook meer warmte van het gesmolten metaal absorberen tijdens de korte periode van metaalvulling, waardoor de snelle afkoelsnelheid van vaste-gevormde gietstukken wordt gecompenseerd, terwijl ook de verdampingssnelheid van de schuimplastic mal wordt versneld.
Invloed van het schenksysteem en schenkpositie: Een verkeerd ontworpen schenksysteem of een ongepaste schenkpositie kan krimpholtes en porositeit veroorzaken. Een onjuiste keuze van de maatparameters van de gietkanalen in het gietsysteem kan ook tot dergelijke defecten leiden. Wanneer het inwendig gietkanaal zich op het dikste deel van de gietwand bevindt, worden de afmetingen van het inwendig gietkanaal dikker gekozen. Nadat het gietstuk is gegoten, blijft de vloeistofstroom in het interne gietkanaal gedurende langere tijd in vloeibare toestand. Bij gebruik van conventionele gietijzeren processen (zoals het regen-gietsysteem) voor het gieten van massieve gietijzeren onderdelen, zijn defecten zoals insluitsels, schilfering, gasgaten en kreukels ernstig en is de kwaliteit voortdurend onbevredigend.
Het effect van de doorlaatbaarheid van vormzand: De verdamping van schuimplastic vindt voornamelijk plaats in gebieden direct grenzend aan gesmolten metaal. Zodra zich tussen het schuimplastic en het gesmolten metaal een laag ontledingsgas met hoge- temperatuur vormt, hangt de snelheid waarmee het schuimplastic verdampt voornamelijk af van de snelheid waarmee dit ontledingsgas met hoge- temperatuur het vormzand doordringt en verdampt. Door de doorlaatbaarheid van het vormzand te verbeteren wordt de afstand van de gasfase vergroot, waardoor het gas over een groter oppervlak door het vormzand kan dissiperen. Uit experimenten blijkt ook dat het verbeteren van de doorlaatbaarheid van vormzand een belangrijke factor is bij het waarborgen van de kwaliteit van gietstukken.
Invloed van gietvorm: Gietstukken van verschillende vormen en maten hebben verschillende effecten op de oppervlaktekwaliteit. Hoewel deze invloed bepaalde patronen volgt, betekent dit niet dat complexere vormen resulteren in een slechtere oppervlaktekwaliteit of dat eenvoudigere vormen een betere kwaliteit garanderen. Hoe groter de verhouding tussen oppervlak en volume, of hoe groter het bovenoppervlak, hoe waarschijnlijker het is dat het bovenoppervlak wijdverbreide concave defecten ontwikkelt. Bij gietijzeren onderdelen komen kreukeldefecten bijzonder vaak voor. Zelfs in vergelijking met cilindrische gietstukken met hetzelfde volume vertonen vlakke plaatcomponenten met eenvoudige vormen vaak een slechtere oppervlaktekwaliteit (vooral aan de bovenzijde) vanwege hun grotere oppervlak of hogere oppervlakte-tot-volumeverhouding. Onder identieke productieomstandigheden is de oppervlaktekwaliteit van vlakke plaatcomponenten over het algemeen inferieur aan die van cilindrische gietstukken.
