Defecte de turnare: tipuri, cauze și prevenire în turnarea metalelor

Un defect de turnare este o imperfecțiune sau inconsistență care se formează în metal în timpul procesul de turnare, afectând calitatea și funcționalitatea produsului final. Aceste defecte pot apărea sub formă de găuri, crăpături, metal suplimentar sau pete rugoase - fiecare cauzată de diferite probleme cu matrița, metalul sau condițiile din turnătorie.

Cunoscând cauzele acestor probleme și cum să le identifice, producătorii pot economisi timp, pot reduce risipa și pot îmbunătăți rezistența și aspectul produselor lor. Cititorii vor descoperi cele mai frecvente tipuri de defecte de turnare, cauzele acestora și pași simpli pentru a le preveni.

Tipuri comune de defecte de turnare

Defectele de turnare pot fi de mai multe feluri, fiecare fiind cauzată de probleme diferite în procesul de turnare. Înțelegerea acestor defecte ajută la identificarea cauzelor lor și la îmbunătățirea calității turnării.

Porozitate și defecte legate de gaze

Porozitatea se referă la găuri sau goluri mici în interiorul unei piese turnate. Aceste găuri slăbesc metalul și pot duce la defectarea produsului. Porozitatea gazoasă apare atunci când gazele rămân prinse în metalul topit și nu pot ieși înainte ca metalul să se solidifice.

Există mai multe forme de porozitate:

• Porozitatea gazului: În general, apare sub formă de găuri rotunde în interiorul metalului.
• Găuri de respirație: Buzunare de gaz mai mari în apropierea suprafeței sau în interior.
• Găuri de ac: Găuri mici, adesea puțin adânci, la suprafață.

Cauzele includ conținutul ridicat de umiditate din matriță, turnarea rapidă sau contaminarea metalului. Aerul sau gazele prinse, precum hidrogenul, sunt vinovați des întâlniți.

Contracție și formarea cavităților

Defectele de contracție apar pe măsură ce metalul se răcește și se contractă. Deoarece metalul își schimbă dimensiunea pe măsură ce se solidifică, dacă nu primește suficient metal de alimentare în timpul răcirii, acesta formează spații goale cunoscute sub numele de cavități de contracție.

• Cavitatea de contracție: Goluri interne mari, adesea de formă neregulată.
• Porozitatea prin contracție: Goluri mai mici, împrăștiate.
• Rupturi fierbinți/crăpături fierbinți: Fisuri care apar în timp ce metalul este încă moale din cauza răcirii neuniforme sau a problemelor de proiectare a matriței.

Defecte de suprafață și materiale de matriță

Aceste defecte provin din probleme cu nisipul sau substanțele chimice folosite pentru fabricarea matriței.

• Tăieri și spălări: Zone ridicate sau canelate unde metalul care se mișcă rapid erodează o parte a matriței.
• Penetrarea metalului: Metalul topit pătrunde în spațiile cu granule de nisip, formând o suprafață rugoasă.
• Picături: Noduli sau denivelări cauzate de nisipul liber care cade în matriță.
• Bliț/aripă: Straturi subțiri de metal suplimentar la liniile de despărțire.
• Cozi de șobolan, catarame și vene: Linii ondulate, umflături sau creste pe suprafață din cauza expansiunii mucegaiului.
• Umflaturi: Suprafețe umflate cauzate de mucegai care cedează sub presiunea metalului.
• Deplasare sau nepotrivire: Nealiniere între părțile matriței, care duce la etape în turnare.

Închidere la rece și umplere incompletă

Închiderile la rece și erorile de funcționare se produc atunci când metalul topit nu reușește să umple complet cavitatea matriței.

• Închidere la rece: Două fluxuri de metal nu se îmbină complet, creând o linie sau o cusătură slabă.
• Executare greșită: Metalul se solidifică înainte de a ajunge în toate zonele, rezultând o turnare incompletă.
• Turnare incompletă: Părți sau margini lipsă din cauza temperaturii scăzute de turnare sau a curgerii lente.
• Defect de fuziune: Metalul nu se lipește corect de matriță, provocând zone fragile.

Cauze includ temperatura scăzută a metalului, turnarea lentă, designul deficitar al injecției sau secțiuni prea subțiri în turnare.

Cauze și factori de influență

Defectele de turnare rezultă adesea din modul în care este pregătită matrița, este turnat metalul, sunt proiectate sistemele și materialele utilizate. Fiecare factor afectează direct structura, suprafața și proprietățile produsului turnat final.

Proiectarea și pregătirea matriței

Proiectarea și pregătirea matriței determină cât de bine umple metalul topit cavitatea mucegaiului și se solidifică. O proiectare deficitară a matriței poate cauza probleme precum umplerea incompletă, porozitatea sau chiar fisurile.

Geometria matriței, inclusiv prezența colțurilor ascuțite sau a modificărilor bruște de grosime, crește șansa apariției punctelor fierbinți sau a punctelor dure. Aceste zone se răcesc la viteze diferite, producând uneori cavități de contracție sau tensiuni reziduale. Materialul matriței contează și el - o matriță de calitate scăzută sau pregătită necorespunzător poate duce la defecte ale materialului matriței sau poate introduce imperfecțiuni pe suprafața de turnare.

Atenția acordată finisării corecte a suprafeței matriței ajută la minimizarea suprafețelor rugoase turnate și a includerii de nisip. Curățarea și inspecția temeinică a cavității matriței înainte de utilizare, împreună cu utilizarea de materiale de înaltă calitate, reduc riscul de încorporare a resturilor sau de deplasare a miezului.

Parametrii de turnare a metalului

Modul în care este turnat metalul, inclusiv temperatura și viteza de turnare, este un pas critic. Dacă temperatura este prea scăzută, metalul s-ar putea să nu curgă bine, provocând erori de turnare sau închideri la rece. Dacă este prea ridicată, poate rezulta o absorbție excesivă de gaz sau eroziune a mucegaiului.

Viteza de turnare trebuie bine controlată. Turnarea prea rapidă poate provoca turbulențe care captează gazele și oxidează aliajul, rezultând porozitate sau incluziuni ale gazelor. Turnarea prea lentă crește riscul ca metalul să se solidifice neregulat sau să nu ajungă în toate zonele cavității matriței.

Preîncălzirea matrițelor la temperaturi adecvate și monitorizarea precisă a temperaturii metalului reduc atât șocurile termice, cât și defectele metalice la turnare. Menținerea consecvenței în timpul turnării ajută la producerea de piese turnate cu mai puține defecte.

Sisteme de porți și ventilație

Un sistem de închidere bine proiectat ghidează fluxul de metal topit în cavitatea matriței. Sistemele de închidere care utilizează coloane verticale, canale de alimentare și porți plasate în locații strategice promovează solidificarea direcțională și reduc șansele de contracție și porozitate.

Ventilația este, de asemenea, esențială. Ventilația insuficientă captează gazele în interiorul matriței, ducând la porozitate sau umplere incompletă. Utilizarea orificiilor de ventilație, a filtrelor și a unui sistem de închidere echilibrat ajută la direcționarea uniformă a metalului și la eliberarea gazelor.

Factori de aliaje și metalurgie

Compoziția chimică a aliajului afectează turnabilitatea, rezistența și rezistența la defecte. Unele compoziții sunt mai predispuse la defecte metalurgice, cum ar fi segregarea, rupturile la cald sau structurile granulare neuniforme.

Metalul contaminat sau amestecat necorespunzător poate introduce incluziuni de gaze sau nemetalice. Zgura, oxizii și alte impurități pot pătrunde în turnare dacă curățenia topiturii nu este controlată.

Aditivii și agenții de rafinare sunt adesea utilizați pentru a îmbunătăți structura aliajului și a reduce reacțiile nedorite în timpul turnării. Monitorizare compoziția aliajuluiTratamentul de degazare și menținerea curată a sistemelor de manipulare sunt importante pentru limitarea defectelor metalurgice și asigurarea solidificării uniforme fără formarea de tensiuni reziduale.

Detectare, Prevenire și Îmbunătățire a Calității

Detectarea și prevenirea precisă a defectelor de turnare sunt esențiale pentru producerea de produse metalice rezistente și fiabile. Utilizarea metodelor de inspecție corecte și controale de calitate poate reduce riscul apariției unor probleme precum incluziunile de zgură și alte imperfecțiuni.

Metode de inspecție și detectare

Inspecția este primul pas în detectarea defectelor pieselor turnate. Turnătoriile utilizează atât tehnici vizuale, cât și tehnici avansate de testare nedistructivă (NDT) pentru a verifica defectele. Inspecție vizuală ajută la găsirea fisurilor de suprafață, a zgurii sau a incluziunilor. Este rapidă, dar poate trece cu vederea defectele mici sau ascunse.

Testare nedistructivă Metode precum testarea cu raze X sau cu ultrasunete permit inspectorilor să privească în interiorul piesei turnate fără a o deteriora. Aceste teste pot detecta probleme ale subsolului, cum ar fi porozitatea gazelor sau incluziunile interne care nu sunt vizibile din exterior. Testarea particulelor magnetice este util pentru găsirea crăpăturilor sau cusăturilor pe suprafața metalelor feroase.

Sistemele automate de inspecție, inclusiv camere și senzori, pot verifica calitatea în timpul producției. Această monitorizare în timp real poate detecta defecte precum fisuri longitudinale sau erori de procesare înainte ca produsul să treacă la etapa următoare.

Strategii de prevenire în practica turnătoriei

Prevenirea începe cu o planificare atentă și o bună practici de turnătorieFolosind metal curat, îndepărtarea zgurii și proiectarea corectă a matriței reduc riscul de incluziuni sau alte defecte comune de turnare. Reducerea turbulențelor în timpul turnării ajută la menținerea materie străină de la intrarea în matriță.

Controlul temperaturii este, de asemenea, important. Turnarea metalului la temperatura potrivită previne defecte precum închiderile la rece sau erorile de turnare. Manipularea corectă a metalului topit și curățarea regulată a echipamentelor previn formarea zgurii și blocarea acesteia în produsul final.

Colaborarea dintre echipele de proiectare și muncitorii din turnătorie este adesea necesară. Mici modificări ale geometriei matriței, sistemelor de închidere sau utilizării filtre poate reduce semnificativ defectele. Păstrarea evidențelor și învățarea din greșelile din trecut ajută la îmbunătățirea proceselor.

Controlul calității și îmbunătățirea continuă

Echipele de control al calității din turnătorii se concentrează pe menținerea standarde de turnare ridicat. Ei folosesc datele de inspecție pentru a urmări ratele de defecte și a identifica tendințe. Controlul statistic al proceselor (SPC) este utilizat în mod obișnuit pentru a monitoriza variațiile de temperatură, compoziție și viteză de turnare.

Îmbunătățirea continuă înseamnă revizuirea etapelor de producție și efectuarea unor mici modificări în timp. Buclele de feedback asigură că lecțiile învățate din defecte sunt utilizate pentru a preveni aceleași probleme în loturi noi. Instruirea regulată asigură că personalul cunoaște cele mai recente tehnici de detectare și prevenire.

întrebări frecvente

Care remedii sunt cele mai eficiente pentru remedierea imperfecțiunilor turnării în nisip?

Imperfecțiunile turnării în nisip, cum ar fi găurile de suflare și incluziunile de nisip, pot fi reduse printr-o mai bună pregătire a nisipului.

Utilizarea nisipului cu un conținut adecvat de umiditate și rezistență îmbunătățește integritatea mucegaiuluiVentilația adecvată și baterea corectă reduc formarea de gaze. Menținerea curățeniei mucegaiurilor și a nisipului înainte de turnare ajută, de asemenea, la prevenirea multora dintre aceste probleme.

Care sunt cele mai frecvente cinci tipuri de defecte întâlnite la materialele turnate?

Cele cinci defecte cele mai frecvente la piesele turnate sunt porozitatea, contracția, erorile de turnare, închiderile la rece și incluziunile de nisip.

Porozitatea apare sub formă de găuri minuscule în turnare. Contracția formează goluri sau cavități interne. Defectele și închiderile la rece sunt probleme de curgere care duc la umplere incompletă sau îmbinări slabe. Incluziunile de nisip apar atunci când particulele de nisip se blochează în metal.

Ce proceduri sunt recomandate pentru detectarea defectelor la piesele turnate folosind imagini?

Inspecția vizuală este primul pas în detectarea defectelor de suprafață.

Pentru defectele interne, se utilizează pe scară largă metode precum imagistica cu raze X sau testarea cu ultrasunete. Cu ajutorul imaginilor digitale sau al vederii artificiale, software-ul avansat poate detecta fisuri, pori sau alte... probleme de suprafață automat prin analizarea imaginilor capturate pentru nereguli.