Дефекты литья: виды, причины и профилактика при литье металлов

Дефект литья – это несовершенство или несоответствие, которое образуется в металле во время процесс литья, влияющие на качество и функциональность конечного продукта. Эти дефекты могут проявляться в виде отверстий, трещин, излишков металла или шероховатостей — каждый из которых вызван различными проблемами с формой, металлом или условиями в литейном цехе.

Зная причины этих проблем и способы их выявления, производители могут сэкономить время, сократить количество отходов и повысить прочность и внешний вид своей продукции. Читатели узнают о наиболее распространённых типах литейных дефектов, их причинах и простых мерах по их предотвращению.

Распространенные типы дефектов литья

Дефекты литья бывают разных видов, каждый из которых вызван различными проблемами в процессе литья. Понимание этих дефектов помогает выявить их причины и повысить качество литья.

Пористость и дефекты, связанные с газом

Пористость — это наличие небольших отверстий или пустот внутри отливки. Эти отверстия ослабляют металл и могут привести к разрушению изделия. Газовая пористость возникает, когда газы попадают в расплавленный металл и не могут выйти наружу до его затвердевания.

Существует несколько форм пористости:

• Газовая пористость: Обычно выглядит как круглые отверстия внутри металла.
• Дыхала: Более крупные газовые карманы вблизи поверхности или внутри.
• Отверстия: Крошечные, часто неглубокие отверстия на поверхности.

Причиной этого является повышенное содержание влаги в форме, быстрая заливка или загрязнение металла. Наиболее распространёнными причинами являются скопившийся воздух или газы, например, водород.

Усадка и образование полостей

Дефекты усадки возникают при охлаждении и сжатии металла. Поскольку металл меняет размер по мере затвердевания, при недостаточном поступлении металла во время охлаждения образуются пустоты, называемые усадочными раковинами.

• Усадочная полость: Большие внутренние пустоты, часто неправильной формы.
• Усадочная пористость: Меньшие, разбросанные пустоты.
• Горячие слезы/горячие трещины: Трещины, которые возникают, когда металл еще мягкий из-за неравномерного охлаждения или проблем в конструкции формы.

Дефекты материала и поверхности пресс-формы

Эти дефекты возникают из-за проблем с песком или химикатами, используемыми для изготовления формы.

• Стрижки и мойки: Выступающие или бороздчатые области, где быстро движущийся металл разрушает часть формы.
• Проникновение металла: Расплавленный металл проникает в промежутки между зернами песка, образуя шероховатую поверхность.
• Капли: Комки или неровности, вызванные попаданием сыпучего песка в форму.
• Вспышка/плавник: Тонкие слои дополнительного металла на линиях разъема.
• Крысиные хвосты, пряжки и вены: Волнистые линии, выпуклости или выступы на поверхности из-за расширения плесени.
• Набухает: Вздутия поверхностей, вызванные разрушением формы под давлением металла.
• Сдвиг или несоответствие: Несоосность частей формы, приводящая к появлению сколов при литье.

Холодное закрытие и неполное заполнение

Холодные закрытия и сбои в работе пресс-формы происходят, когда расплавленный металл не полностью заполняет полость формы.

• Холодное закрытие: Два потока металла не сливаются полностью, создавая слабую линию или шов.
• Неправильное выполнение: Металл затвердевает, не достигнув всех участков, что приводит к неполной отливке.
• Неполное литье: Отсутствующие части или края из-за низкой температуры заливки или медленного течения.
• Дефект слияния: Металл не соединяется должным образом с формой, что приводит к появлению слабых зон.

Причины к числу таких факторов относятся низкая температура металла, медленная заливка, неудачная конструкция литниковой системы или слишком тонкие сечения отливки.

Причины и факторы влияния

Дефекты литья часто возникают из-за особенностей подготовки формы, заливки металла, конструкции системы и используемых материалов. Каждый из этих факторов напрямую влияет на структуру, поверхность и свойства конечного отливного изделия.

Проектирование и подготовка пресс-форм

Конструкция и подготовка формы определяют, насколько хорошо расплавленный металл заполняет форму. полость формы и затвердевает. Неправильная конструкция формы может привести к таким проблемам, как неполное заполнение, пористость и даже трещины.

Геометрия формы, включая наличие острых углов или резких перепадов толщины, увеличивает вероятность образования горячих точек или участков повышенной твёрдости. Эти области охлаждаются с разной скоростью, что иногда приводит к образованию усадочных раковин или остаточных напряжений. Материал формы также имеет значение: некачественная или неправильно подготовленная форма может привести к дефектам материала формы или появлению изъянов на поверхности отливки.

Тщательное внимание к обработке поверхности формы помогает минимизировать шероховатость отливки и наличие включений песка. Тщательная очистка и осмотр полости формы перед использованием, а также использование высококачественных материалов, снижают риск попадания посторонних частиц или смещения стержня.

Параметры разливки металла

Способ заливки металла, включая температуру и скорость, играет решающую роль. Если температура слишком низкая, металл может плохо течь, что приводит к переливам или застреваниям. Если температура слишком высокая, может произойти чрезмерное газопоглощение или эрозия формы.

Скорость заливки необходимо тщательно контролировать. Слишком быстрая заливка может вызвать турбулентность, которая приводит к захвату газов и окислению сплава, что приводит к образованию газовой пористости или включений. Слишком медленная заливка увеличивает риск неравномерного затвердевания металла или его неполного заполнения полости формы.

Предварительный нагрев форм до нужной температуры и точный контроль температуры металла снижают как термоудары, так и дефекты при заливке. Поддержание однородности материала во время заливки способствует получению отливок с меньшим количеством дефектов.

Системы литникового и вентиляционного контроля

Правильно спроектированная литниковая система направляет поток расплавленного металла в полость формы. Литниковые системы, использующие стояки, питатели и литники, расположенные в стратегических местах, способствуют направленной кристаллизации и снижают вероятность усадки и пористости.

Вентиляция также важна. Недостаточная вентиляция задерживает газы внутри формы, что приводит к пористости или неполному заполнению. Использование вентиляционных отверстий, фильтров и сбалансированной литниковой системы способствует плавному направлению металла и выходу газов.

Факторы сплава и металлургии

Химический состав сплава влияет на литейные свойства, прочность и стойкость к дефектам. Некоторые составы более склонны к металлургическим дефектам, таким как ликвация, горячие трещины или неравномерная структура зерна.

Загрязнённый или неправильно перемешанный металл может содержать газовые или неметаллические включения. Шлак, оксиды и другие примеси могут попасть в отливку, если не контролировать чистоту расплава.

Добавки и рафинирующие агенты часто используются для улучшения структуры сплава и снижения нежелательных реакций во время литья. состав сплава, дегазация и поддержание чистоты систем обработки важны для ограничения металлургических дефектов и обеспечения равномерного затвердевания без образования остаточных напряжений.

Обнаружение, предотвращение и улучшение качества

Точное обнаружение и предотвращение дефектов литья — ключ к производству прочных и надежных металлических изделий. Использование правильных методов контроля и контроль качества может снизить риск возникновения таких проблем, как шлаковые включения и другие дефекты.

Методы проверки и обнаружения

Инспекция — первый шаг к выявлению дефектов в отливках. Для выявления дефектов на литейных заводах используются как визуальный контроль, так и передовые методы неразрушающего контроля (НК). Визуальный осмотр Помогает обнаружить поверхностные трещины, шлак и включения. Это быстрый метод, но он может пропустить небольшие или скрытые дефекты.

Неразрушающий контроль Такие методы, как рентгеновский или ультразвуковой контроль, позволяют инспекторам заглянуть внутрь отливки, не повреждая её. Эти методы могут обнаружить подповерхностные проблемы, такие как газовая пористость или внутренние включения, невидимые снаружи. Магнитопорошковый контроль полезен для обнаружения трещин и швов на поверхности черных металлов.

Автоматизированные системы контроля, включающие камеры и датчики, позволяют контролировать качество в процессе производства. Этот мониторинг в режиме реального времени позволяет выявлять такие дефекты, как продольные трещины или брак, до того, как продукция поступит на следующий этап.

Стратегии профилактики в литейном производстве

Профилактика начинается с тщательного планирования и хорошего литейные практики. С использованием чистый металл, удаление шлака и правильная конструкция формы снижают риск образования включений и других распространённых дефектов литья. Снижение турбулентности во время заливки помогает поддерживать посторонний предмет от попадания в форму.

Контроль температуры также важен. Разливка металла при правильной температуре предотвращает такие дефекты, как «холодное закрытие» или перелив. Правильное обращение с расплавленным металлом и регулярная очистка оборудования предотвращают образование шлака и его попадание в конечный продукт.

Часто требуется сотрудничество между конструкторскими группами и литейщиками. Небольшие изменения в геометрии пресс-форм, литниковых системах или использовании фильтры может значительно снизить количество дефектов. Ведение учёта и извлечение уроков из прошлых ошибок помогают улучшить процессы.

Контроль качества и постоянное совершенствование

Команды контроля качества на литейных заводах уделяют особое внимание поддержанию стандарты литья Высокий. Они используют данные проверок для отслеживания уровня дефектов и выявления тенденций. Статистический контроль процессов (SPC) обычно используется для отслеживания изменений температуры, состава и скорости заливки.

Непрерывное совершенствование подразумевает анализ этапов производства и внесение небольших изменений с течением времени. Обратная связь позволяет использовать опыт, полученный при выявлении дефектов, для предотвращения их возникновения в новых партиях. Регулярное обучение гарантирует, что сотрудники знают новейшие методы обнаружения и предотвращения дефектов.

Часто задаваемые вопросы

Какие средства наиболее эффективны для устранения дефектов литья в песчаные формы?

Дефекты литья в песчаные формы, такие как раковины и включения песка, можно устранить за счет более качественной подготовки песка.

Использование песка с правильной влажностью и прочностью улучшает целостность формы. Достаточная вентиляция и правильная трамбовка уменьшают газообразование. Поддержание чистоты форм и песка перед заливкой также помогает предотвратить многие из этих проблем.

Каковы пять наиболее распространенных типов дефектов, встречающихся в литых материалах?

Пять наиболее распространенных дефектов отливок — это пористость, усадка, дефекты литья, непровары и включения песка.

Пористость проявляется в виде крошечных отверстий в отливке. Усадка образует внутренние зазоры или полости. Неполадки в заливке и «холодные» соединения представляют собой проблемы с текучестью, которые приводят к неполному заполнению или ослаблению соединений. Включения песка возникают, когда частицы песка застревают в металле.

Какие процедуры рекомендуются для выявления дефектов отливок с использованием изображений?

Визуальный осмотр является первым шагом в обнаружении дефектов поверхности.

Для обнаружения внутренних дефектов широко используются такие методы, как рентгеновская съемка или ультразвуковой контроль. С помощью цифровых изображений или машинного зрения современное программное обеспечение может обнаруживать трещины, поры и другие дефекты. поверхностные проблемы автоматически, анализируя полученные изображения на наличие нарушений.