Дефекти при отливане: Видове, причини и предотвратяване при металоотливане

Дефектът при отливане е несъвършенство или несъответствие, което се образува в метала по време на процес на леене, което влияе върху качеството и функционалността на крайния продукт. Тези дефекти могат да се проявят като дупки, пукнатини, излишен метал или грапави петна – всеки от които е причинен от различни проблеми с матрицата, метала или условията в леярната.

Като знаят какво причинява тези проблеми и как да ги разпознаят, производителите могат да спестят време, да намалят отпадъците и да подобрят здравината и външния вид на своите продукти. Читателите ще открият най-често срещаните видове дефекти при отливане, техните причини и прости стъпки, които да помогнат за предотвратяването им.

Често срещани видове дефекти при отливане

Дефектите при отливките се срещат в много форми, всяка от които е причинена от различни проблеми в процеса на отливане. Разбирането на тези дефекти помага за откриване на причините им и подобряване на качеството на отливките.

Порьозност и дефекти, свързани с газа

Порьозността се отнася до малки дупки или кухини вътре в отливката. Тези дупки отслабват метала и могат да доведат до повреда на продукта. Газовата порьозност възниква, когато газовете се задържат в разтопения метал и не могат да излязат, преди металът да се втвърди.

Има няколко форми на порьозност:

• Порьозност на газа: Обикновено се появява като кръгли отвори вътре в метала.
• Дупки: По-големи газови джобове близо до повърхността или вътре.
• Отвори за пинчове: Малки, често плитки дупки по повърхността.

Причините включват високо съдържание на влага във формата, бързо изливане или замърсяване на метала. Задържан въздух или газове като водород са чести виновници.

Свиване и образуване на кухини

Дефектите от свиване се появяват, когато металът се охлажда и свива. Тъй като металът променя размера си, докато се втвърдява, ако не получава достатъчно количество метал по време на охлаждане, той образува празни пространства, известни като кухини от свиване.

• Кухина за свиване: Големи вътрешни кухини, често с неправилна форма.
• Порьозност при свиване: По-малки, разпръснати празнини.
• Горещи сълзи/горещи пукнатини: Пукнатини, които се появяват, докато металът е все още мек, поради неравномерно охлаждане или проблеми с дизайна на матрицата.

Материал на матрицата и повърхностни дефекти

Тези дефекти идват от проблеми с пясъка или химикалите, използвани за направата на матрицата.

• Разрязване и измиване: Повдигнати или набраздени зони, където бързо движещият се метал ерозира част от матрицата.
• Проникване на метал: Разтопен метал навлиза в пространствата между пясъчните зърна, образувайки грапава повърхност.
• Капки: Бучки или неравности, причинени от падане на хлабав пясък във формата.
• Светкавица/перка: Тънки слоеве от допълнителен метал по линиите на разделяне.
• Опашки, катарами и вени на плъхове: Вълнообразни линии, издутини или ръбове по повърхността от разширяване на мухъла.
• Набъбва: Изпъкнали повърхности, причинени от разпадане на мухъл под налягане на метала.
• Изместване или несъответствие: Несъответствие между частите на матрицата, водещо до стъпала при отливането.

Студено затваряне и непълно пълнене

Студените затваряния и неправилното протичане се случват, когато разтопеният метал не успее да запълни напълно кухината на формата.

• Студено затваряне: Два метални потока не се сливат напълно, създавайки слаба линия или шев.
• Неправилно изпълнение: Металът се втвърдява, преди да достигне всички области, което води до непълно отливане.
• Непълно отливане: Липсващи части или ръбове поради ниска температура на изливане или бавно течение.
• Дефект на сливане: Металът не се свързва правилно с матрицата, което води до слаби зони.

Причини включват ниска температура на метала, бавно изливане, лош дизайн на литника или твърде тънки участъци в отливката.

Причини и влияещи фактори

Дефектите при отливането често са резултат от начина, по който се подготвя формата, как се излива металът, как се проектират системите и какви материали се използват. Всеки фактор влияе пряко върху структурата, повърхността и свойствата на крайния отлят продукт.

Проектиране и подготовка на матрици

Дизайнът и подготовката на матрицата определят колко добре разтопеният метал запълва кухина на матрицата и се втвърдява. Лошият дизайн на матрицата може да причини проблеми като непълно запълване, порьозност или дори пукнатини.

Геометрията на матрицата, включително наличието на остри ъгли или внезапни промени в дебелината, увеличава вероятността от поява на горещи или твърди точки. Тези области се охлаждат с различна скорост, понякога създавайки кухини от свиване или остатъчно напрежение. Материалът на матрицата също е от значение – нискокачествената или неправилно подготвена матрица може да доведе до дефекти в материала ѝ или да въведе дефекти по повърхността на отливката.

Вниманието към правилната обработка на повърхността на матрицата помага да се сведе до минимум грубите повърхности на отливките и включването на пясък. Цялостното почистване и проверка на кухината на матрицата преди употреба, заедно с използването на висококачествени материали, намалява риска от вградени отломки или изместване на сърцевината.

Параметри на изливане на метал

Начинът, по който се излива металът, включително температурата и скоростта на изливане, е критична стъпка. Ако температурата е твърде ниска, металът може да не тече добре, което да доведе до неправилно протичане или студено затваряне. Ако е твърде висока, може да се получи прекомерно поглъщане на газове или ерозия на матрицата.

Скоростта на изливане трябва да бъде добре контролирана. Твърде бързото изливане може да причини турбуленция, която улавя газове и окислява сплавта, което води до газова порьозност или включвания. Твърде бавното изливане увеличава риска металът да се втвърди неравномерно или да не достигне до всички области на кухината на формата.

Предварителното загряване на формите до подходящи температури и прецизното следене на температурата на метала намалява както термичните шокове, така и дефектите на метала при отливане. Поддържането на консистенция по време на отливането помага за производството на отливки с по-малко дефекти.

Системи за вентилация и вентилация

Добре проектираната система за шлюзове насочва потока от разтопен метал в кухината на формата. Системите за шлюзове, които използват повдигачи, канали и шибъри, разположени на стратегически места, насърчават насоченото втвърдяване и намаляват вероятността от свиване и порьозност.

Вентилацията също е от съществено значение. Недостатъчната вентилация задържа газове във формата, което води до порьозност или непълно запълване. Използването на вентилационни отвори, филтри и балансирана система за вентилация помага за плавното насочване на метала и освобождаването на газовете.

Сплави и металургични фактори

Химичният състав на сплавта влияе върху лееемостта, якостта и устойчивостта на дефекти. Някои състави са по-склонни към металургични дефекти, като сегрегация, горещи разкъсвания или неравномерни зърнести структури.

Замърсеният или неправилно смесен метал може да внесе газ или неметални включвания. Шлака, оксиди и други примеси могат да попаднат в отливката, ако чистотата на стопилката не се контролира.

Добавките и рафиниращите агенти често се използват за подобряване на структурата на сплавта и намаляване на нежеланите реакции по време на леенето. Мониторинг състав на сплавта, дегазиращата обработка и поддържането на чисти системи за обработка са важни за ограничаване на металургичните дефекти и осигуряване на равномерно втвърдяване без образуване на остатъчно напрежение.

Откриване, предотвратяване и подобряване на качеството

Точното откриване и предотвратяване на дефекти при отливане е ключово за производството на здрави и надеждни метални продукти. Използването на правилните методи за контрол и контрол на качеството може да намали риска от проблеми като включвания на шлака и други несъвършенства.

Методи за инспекция и откриване

Инспекцията е първата стъпка за откриване на дефекти в отливките. Леярните използват както визуални, така и усъвършенствани техники за безразрушителен контрол (NDT), за да проверят за дефекти. Визуална проверка помага за откриване на повърхностни пукнатини, шлака или включвания. Той е бърз, но може да пропусне малки или скрити дефекти.

Неразрушителен контрол Методи, като рентгеново или ултразвуково изпитване, позволяват на инспекторите да погледнат вътрешността на отливката, без да я повредят. Тези тестове могат да открият проблеми под повърхността, като газова порьозност или вътрешни включвания, които не са видими отвън. Магнитно-прашково изпитване е полезен за откриване на пукнатини или шевове по повърхността на черни метали.

Автоматизирани системи за инспекция, включително камери и сензори, могат да проверяват качеството по време на производството. Това наблюдение в реално време може да открие дефекти като надлъжни пукнатини или неправилно изтичане, преди продуктът да премине към следващия етап.

Стратегии за превенция в леярската практика

Превенцията започва с внимателно планиране и добри леярски практикиИзползване чист метал, отстраняването на шлаката и правилното проектиране на матрицата намаляват риска от включвания или други често срещани дефекти при отливане. Намаляването на турбуленцията по време на отливане помага да се поддържа чужди тела от влизане в матрицата.

Контролът на температурата също е важен. Изливането на метал при правилната температура предотвратява дефекти като студени спирания или неправилно протичане. Правилното боравене с разтопения метал и редовното почистване на оборудването предотвратяват образуването на шлака и нейното задържане в крайния продукт.

Често е необходимо сътрудничество между проектантските екипи и работниците в леярната. Малки промени в геометрията на матрицата, литниковите системи или използването филтри може значително да намали дефектите. Воденето на записи и поуките от минали грешки помагат за подобряване на процесите.

Контрол на качеството и непрекъснато усъвършенстване

Екипите за контрол на качеството в леярните се фокусират върху поддържането стандарти за леене високо. Те използват данни от инспекции, за да проследяват процентите на дефекти и да идентифицират тенденции. Статистически контрол на процесите (SPC) обикновено се използва за наблюдение на промени в температурата, състава и скоростта на изливане.

Непрекъснатото усъвършенстване означава преглед на производствените стъпки и правене на малки промени с течение на времето. Обратната връзка гарантира, че извлечените поуки от дефектите се използват за предотвратяване на същите проблеми в нови партиди. Редовното обучение гарантира, че персоналът е запознат с най-новите техники за откриване и предотвратяване.

Често задавани въпроси

Кои средства са най-ефективни за справяне с несъвършенствата при леене в пясък?

Несъвършенствата при отливане с пясък, като например дупки и пясъчни включения, могат да бъдат намалени чрез по-добра подготовка на пясъка.

Използването на пясък с подходящо съдържание на влага и якост подобрява целостта на плесентаАдекватното вентилиране и правилното трамбовъчно уплътняване намаляват образуването на газове. Поддържането на формите и пясъка чисти преди изливане също помага за предотвратяване на много от тези проблеми.

Кои са петте най-разпространени вида дефекти, открити в отливките?

Петте най-често срещани дефекта в отливките са порьозност, свиване, неправилно течене, студено затваряне и включвания на пясък.

Порьозността се проявява като малки дупки в отливката. Свиването образува вътрешни пролуки или кухини. Неправилното протичане и студените затваряния са проблеми с потока, които водят до непълно запълване или слаби съединения. Включването на пясък се получава, когато частици пясък се залепят в метала.

Какви процедури се препоръчват за откриване на дефекти в отливките с помощта на изображения?

Визуалната проверка е първата стъпка при откриване на повърхностни дефекти.

За вътрешни дефекти широко се използват методи като рентгеново изображение или ултразвуково изследване. С цифрови изображения или машинно зрение, усъвършенстван софтуер може да открие пукнатини, пори или други... повърхностни проблеми автоматично чрез анализ на заснетите изображения за нередности.