Voordat het oppervlak van het gietstuk stolt tot een schaal, worden vormmaterialen zoals zandmallen en zandkernen verwarmd om gassen te produceren. De gassen lossen niet op in het gesmolten metaal, maar dringen onder druk het gesmolten metaal binnen en vormen belletjes en poriën. Momenteel behoren de meeste poriedefecten die voorkomen in natte gieterijfabrieken in mijn land tot dit soort "intrusieve poriën".
Het gas dat door de zandvorm en de kern wordt uitgestoten, kan het beste via de poriën van het zand worden afgevoerd. De ventilatiemogelijkheden van zandschimmels en zandkernen zijn echter beperkt en vooral bij complexe zandkernen is het moeilijk om afzuigdoorgangen te creëren. Naarmate de hoeveelheid gegenereerd gas toeneemt, blijft de grensvlakgasdruk bij de gasbron ("tegendruk" genoemd) toenemen. Als de gietsnelheid hoog is, overschrijdt de statische druk van het gesmolten metaal daar de gastegendruk, en het gas kan hier het gesmolten metaal niet binnendringen. Als het gesmolten metaal op het grensvlak niet op tijd voldoende statische druk kan opbouwen om de tegendruk van de gasontwikkeling te overschrijden, zal het gas door het niet-gestolde oppervlak van het gietstuk dringen en in het gesmolten metaal doordringen om bellen te vormen. Het verwarmde volume van de bellen die in het gesmolten metaal worden geboord, heeft de neiging om te blijven uitzetten. Bovendien transporteren sommige gasbronnen voortdurend gas en verschijnen er belletjes in het gesmolten metaal. De vorm van de binnendringende huidmondjes is bolvormig of peervormig. De richting die door de punt wordt aangegeven, is de richting van de luchtbron. De grootte van de binnendringende poriën varieert. Ze kunnen drijven en niet ver boven de gasbron in het gietstuk blijven, of ze kunnen zich onder de huid van het bovenoppervlak van het gietstuk verzamelen om een platte vorm te vormen. Als de giettemperatuur hoog is en de viscositeit van het gesmolten metaal laag is, kunnen de binnendringende bellen ontsnappen uit het bovenoppervlak van de zandvorm of met het gesmolten metaal in de overloopstijgbuis stromen. De bron van de poriën varieert afhankelijk van de zandvorm of kern.
1. Stomatale defecten kunnen worden voorkomen door de ventilatiecapaciteit van de wand te vergroten en de gasontwikkeling van het vormzand te verminderen. De specifieke oorzaken en preventieve maatregelen zijn als volgt:
1. De groene zandvorm heeft een grote hoeveelheid gas: de vochtigheid van het vormzand is te hoog, vooral wanneer het gehalte aan poederkool te hoog is, kan er plotseling een grote hoeveelheid gas vrijkomen wanneer het gesmolten metaal erin wordt gegoten de vormholte. Als de uitlaat niet tegelijkertijd glad is, zal de gasdruk de plaatselijke statische druk van het gesmolten metaal overschrijden en plotseling in het gesmolten metaal doordringen, waardoor een explosieve plons ontstaat. Dat wordt meestal "verstikkend vuur" genoemd, waardoor grotere bellen in het gietstuk zullen ontstaan. Daarom moeten tijdens het gieten van groen zand de verdichtingssnelheid en het vochtgehalte van het vormzand strikt worden gecontroleerd en mag de gasgeneratiesnelheid niet te hoog zijn. Het effectieve poederkoolgehalte van het vormzand moet voornamelijk worden gecontroleerd op basis van de oppervlaktemorfologie van het gietstuk. Als er een beetje zand aan het oppervlak van het gietstuk blijft kleven, kan de hoeveelheid poederkool iets worden verhoogd. Als het oppervlak van het gietstuk blauw is geworden, moet de effectieve hoeveelheid poederkool worden verminderd om overmatige gasontwikkeling te voorkomen.
2. De onzuiverheden in het groene zand zullen bij verhitting gas afgeven: kleine kleibolletjes, balletjes van versnipperd papier, sigarettenpeuken, vochtabsorberende zandkernfragmenten en andere organische stoffen gemengd in het vormzand zullen bij verhitting gas afgeven en zullen daarna veranderen water absorberen in het groene zand. Verbeter de prestaties van de intense gasproductie. Deze onzuiverheden worden blootgesteld aan het oppervlak van de vormholte en zullen onvermijdelijk geconcentreerde gasemissiepunten worden. Bij de gietproductie worden veel onverklaarde poriedefecten meestal veroorzaakt door onzuiverheden die in het vormzand zijn gemengd. Soms worden de ene na de andere belletjes gegenereerd en vormen ze een reeks poriën in de dwarsdoorsnede van het gietstuk.
3. De zandkern en het interne koelijzer in de natte mal worden beïnvloed door vocht: na het gieten in een bepaalde klepgieterij worden de koude kerndoos, de zandkernkern en de gespdoos onmiddellijk gesloten en wordt de oven geopend om de volgende dag te gieten . Een groot aantal poriedefecten in gietstukken wordt veroorzaakt door vochtopname in de zandkern. De koude kernbakzandkern neemt gemakkelijk vocht op. Tijdens het gieten verdampt het door de zandkern geabsorbeerde water bij verhitting onmiddellijk tot waterdamp en komt het gesmolten metaal binnen om bellen te vormen. Voor fabrieken die de oven niet op dezelfde dag kunnen openen, kunnen ze de doos sluiten zonder eerst kernen in te brengen en wachten tot de openingsdag voordat ze de zandvorm openen, de kern plaatsen, de vorm sluiten en gieten om overmatige vochtopname van de zandvorm te voorkomen. de zandvorm. Je moet voorzichtiger zijn bij het modelleren met heet zand. Als u na het gieten enige tijd wacht voordat u gaat gieten, zal de waterdamp die voortdurend door het hete zand wordt uitgestoten, condenseren in de vormholte en een koude zandkern, kernsteun of intern koelijzer installeren. Figuur 28 toont bijvoorbeeld een cilindrisch gietstuk met een binnendiameter van 4 inch (ф101,6 mm). Het vochtgehalte van het hete vormzand is 3,5%, de temperatuur is 58 graden, de binnen- en zandkerntemperaturen zijn 18 graden en het gietstuk wordt na het gieten 80 minuten bewaard. Na afkoeling, reiniging en machinale bewerking vertonen de gietstukken nabij het bovenoppervlak van de zandkern diffuus verdeelde honingraatporiedefecten, die worden gevormd als gevolg van de condensatie van waterdamp op het oppervlak van de zandkern.
4. De afvoercapaciteit van de zandvorm is onvoldoende: het groene zand heeft een hoge luchtdoorlaatbaarheid, wat helpt de tegendruk op het grensvlak te ontlasten. Het mag echter niet te hoog zijn om mechanisch vastkleven van zand of oppervlakteruwheid op het gietstuk te voorkomen. Hoe hoger de compactheid van de zandvorm, hoe kleiner de spleet tussen de zandkorrels, en hoe slechter de ventilatiecapaciteit van de zandvorm tijdens het gieten. Om poriedefecten te voorkomen is het doorgaans niet mogelijk om alleen te vertrouwen op de luchtdoorlaatbaarheid van de zandvorm, maar ook om extra afzuigkanalen aan te brengen om de afzuigcapaciteit te verbeteren. Tijdens het handmatig vormen en eenvoudig machinaal vormen, gebruikt de vormwerker, om het ventilatievermogen van de zandvorm te vergroten, een puntige boor om niet-penetrerende ventilatiegaten uit de achterkant van de zandvorm te prikken. De diepte van het ventilatiegat ligt ongeveer 4 tot 5 mm verwijderd van het patroon, wat beschadiging van het patroon kan voorkomen en kan doordringen in of dichtbij de vochtcohesielaag van het vormzand komen om de uitlaatweerstand te verminderen. Het is ook gebruikelijk om ventilatiegaten rechtstreeks in de atmosfeer op de zandvorm te boren. Vormmachines met een hogere mate van mechanisatie gebruiken vlakke plaatvormige en ronde gatvormige uitlaatkanalen op de mal, en zijn uitgerust met uitlaatnaalden die bij elke nok van de mal niet open zijn naar de atmosfeer. Zelfs als de hoogte van de ontluchtingspin slechts de helft is van de dikte van de zandvorm, zal de luchtdoorlaatbaarheidswaarde ter plaatse worden verdubbeld. Sommige productielijnen voor modellering hebben speciale boormachines om rechte of halfdoorlopende ventilatieopeningen te boren. Ik zag in het buitenland een gieterij die een hogedrukvormlijn gebruikte om cilinderblokken voor dieselmotoren te produceren. Nadat de bovenste zandvorm was geopend, gebruikten arbeiders een elektrische boormachine met lange hand om meerdere uitlaatgaten uit de vormholte te boren. Er zijn luchthoudende delen in de vormholte van spuitgieten met verticale scheidingen, en het gas kan worden afgevoerd door gebruik te maken van uitlaatgroeven van platen.
5. Lage druk en temperatuur van gesmolten ijzer: de hoeveelheid zand die op het bovenoppervlak van de vormholte van de bovenste zandbak wordt gegeten, mag niet te klein zijn. Enerzijds voorkomt het dat het gesmolten ijzer de zandvorm breekt. Aan de andere kant verhoogt het de statische druk van het gesmolten ijzer om de ontwikkeling van de zandvorm en zandkern te remmen. Lucht tegendruk. Het plaatsen van poortringen en stijgringen op de zandvorm kan ook de hydraulische metaaldruk verhogen. Het verhogen van de giettemperatuur van gesmolten ijzer kan de viscositeit van het gesmolten metaal verlagen, waardoor het gemakkelijker wordt voor bellen om te drijven en uit het gesmolten ijzer te worden afgevoerd. Besteed speciale aandacht aan de werkelijke giettemperatuur van het laatste type gesmolten ijzer in dezelfde gietlepel. Het op de juiste wijze verhogen van de giettemperatuur is niet alleen gunstig voor het voorkomen van het binnendringen in de poriën, maar helpt ook om defecten te voorkomen, zoals het insluiten van poriën en andere poriën, koude-isolatie en onvoldoende gieten. Door een overloopstijgbuis te openen, kan het gesmolten ijzer vermengd met bellen en insluitsels uit de vormholte worden afgevoerd.
2. De zandkern stoot gas uit
Ongeacht het bindmiddel dat wordt gebruikt om de zandkern te maken, is de kans groter dat de productie van gietstukken opdringerige porositeitsdefecten veroorzaakt. Omdat de zandkern omgeven is door gesmolten ijzer en hevig verhit wordt, valt het bindmiddel uiteen en ontstaat er een grote hoeveelheid gas. De zandkern is via de kernkop verbonden met de zandkernzitting en het gas wordt uit de kernzitting uit de mal afgevoerd. Het is moeilijk om het uitlaatsysteem soepel te maken. De overgrote meerderheid van porositeitsdefecten die vaak voorkomen in gieterijen die gietstukken met meerdere zandkernen produceren, zoals cilinderblokken en cilinderkoppen van automotoren, worden veroorzaakt door het ontgassen van de zandkern. Het Central Research Institute van Toyota Corporation in Japan heeft het tegendruk- en poriëngeneratiemechanisme op het grensvlak bestudeerd bij het gieten van gesmolten ijzer in de kern van fenolharszand voor gietstukken van auto's. Een druksensor met siliciummembraan wordt gebruikt op een plaats waar poriën kunnen ontstaan om de verandering in gasdruk (in cm Fe) van de schaalkern na het gieten in de loop van de tijd te meten. Tegelijkertijd werd ook gemeten dat de gesmolten ijzerdruk (ook in cm Fe) toeneemt naarmate het niveau van de gietvloeistof stijgt. Uit de resultaten blijkt dat er drie pieken zijn in de zandkerngasdruk (zie de curve in Figuur 29). I is de tegendruk wanneer het gesmolten ijzer net de zandkern bedekt; II is de hoogste piek van de tegendruk na 10 tot 30 seconden; III heeft een lagere piekwaarde en de tijdsduur is afhankelijk van het harsbindmiddelgehalte van de zandkern. Als de gesmolten ijzerdruk A na het gieten groter is dan de tegendruk van de gasgeneratie van de schaalkern, zal de curve vloeiend zijn en zullen er geen poriedefecten optreden. Als de gietdruk van het gesmolten ijzer B is, oscilleert de piek van de gasdruk II aanzienlijk, wat komt doordat het zandkerngas de druk van het gesmolten ijzer overwint en in het gesmolten ijzer binnendringt, dat wil zeggen het bellenfenomeen. Als de belblaastijd kort is en de voorstollingstijd lang, zullen er, hoewel er niet noodzakelijkerwijs poriedefecten optreden, meer poriedefecten zijn dan wanneer de gesmolten ijzerdruk A is. Sommige luchtgatdefecten kunnen optreden bij massaproductie. Als de effectieve druk van gesmolten ijzer slechts C bedraagt, overschrijdt de gastegendruk van de zandkern de druk van gesmolten ijzer, en er zullen bellen verschijnen onmiddellijk nadat het gesmolten ijzer de zandkern bedekt. Ga door totdat het oppervlak van het gietstuk stolt en de I-, II- en III-pieken van de curve verdwijnen, wat aangeeft dat er poriedefecten op het gietstuk moeten zijn. Uit de tijdsdrukcurve blijkt dat als de druk van het gesmolten ijzer op enig moment na het gieten de tegendruk van het grensvlak overschrijdt, er geen bellen uit de zandkern in het gesmolten ijzer zullen boren.
3. Veelgebruikte methoden om het binnendringen van poriën uit de zandkern te voorkomen zijn als volgt:
1. Verbeter de afvoercapaciteit van de zandkern: Waar mogelijk moet er in het midden van de zandkern een glad afvoergat zijn. Als de opening tussen de kernkop en de kernzitting groot is, moet de zandkernkop worden omsloten met afdichtingsmaterialen zoals vuurvaste vezelviltkussentjes, modderstrips, asbestkabels, enz. om ervoor te zorgen dat gesmolten metaal niet in de uitlaat dringt kanaal. Bij dikke en grote zandkernen moeten deze in een roostervormige binnenholte worden uitgehold of in tweeën worden gegraven en vervolgens worden verlijmd. De meest gebruikte uitlaatmethode voor zelfhardende zandkernen uit hars is het gebruik van gevlochten nylonslangen, die gemakkelijk langs elke vorm van de zandkern in de zandkern kunnen worden ingebed. Bij zandkernen van complexe gietstukken, zoals cilinderkoppen en motorblokken van verbrandingsmotoren, moet bijzondere aandacht worden besteed aan de uitlaatcapaciteit van de zandkern. Hot core dozen, koude core dozen en shell cores zijn allemaal integraal geschoten. Uitlaatpijpen kunnen niet vooraf worden ingebed, maar ventilatienaalden of -staven kunnen worden geplaatst en gemaakt tijdens het maken van de kern (sommige moeten worden verwijderd voordat de kern wordt gemaakt). Vaker wordt, nadat de zandkern is uitgehard, een hardmetalen boor gebruikt om de kernkop te boren om de uitlaat te helpen. Ik heb ooit een buitenlandse massaproductie-autogieterij gezien. Bij de productie van een watermantelzandkern met meerdere cilinderkoppen werd een speciale meerkoppige boormachine gebruikt om gelijktijdig blinde gaten te boren voor elke koelwaterkanaalkernkop van de watermantelzandkern van onder naar boven. Hoewel de boordiepte niet groot is, is het uitputten zeer gunstig.
2. Verminder de gasontwikkeling van de harszandkern zoveel mogelijk: kies een bindmiddel met hoge hechtsterkte, lage gasontwikkeling en langzame gasontwikkeling, verminder de hoeveelheid toegevoegd bindmiddel en bak de zandkern zorgvuldig en andere maatregelen kunnen verminderen de gasproductie van de zandkern. Gasvolume en gasgeneratiesnelheid.
3. Verhoog de gietsnelheid en giettemperatuur: Ervan uitgaande dat er geen turbulentie zal optreden en gas zal worden opgesloten en de mal niet zal worden geërodeerd, moet de gietsnelheid worden verhoogd om snel de metaalvloeistofdruk op te bouwen en het binnendringen van gas te voorkomen. Daarnaast is het ook het beste om de giettemperatuur te verhogen om de viscositeit van het gesmolten ijzer te verlagen, zodat de binnenkomende bellen gemakkelijk kunnen drijven en samen met de metaalstroom in de overloopstijgbuis kunnen worden afgevoerd. Dit is de reden waarom wanneer gietstukken poriëndefecten bevatten of binnendringen, het mogelijk is om de poriedefecten te elimineren door de giettemperatuur met 30 tot 50 graden te verhogen. Tijdens de productie moet de werkelijke temperatuur van de laatste doos gesmolten ijzer in elk gietpakket worden gecontroleerd. Omdat de temperatuur van het uiteindelijke gesmolten ijzer daalt, is de kans groot dat er poriedefecten optreden.
4. Ontsteking van de kernkop: Ontsteek tijdens het gieten de gasuitlaat van het zandkernuitlaatsysteem bovenop de zandvorm om het gas dat uit de zandkern ontsnapt te ontsteken. Het kan de extractiekracht van de gasuitlaat verbeteren en de gasafvoersnelheid van de zandkern verhogen.
