Behandling för svår porositet i cylindriska rörformiga sandkärnor under tillverkning av segjärnsdelar med grön sandformningsteknik

Idag kommer vi att analysera ett fall av porositetsdefekter som uppstår vid den belagda sandkärnan i en segjärnskomponent. Materialet är GGG40, tillverkat med en vertikal produktionslinje.

På grund av den fasta ytan i den nedre delen av gjutstyckets sandkärna är det svårt att tömma ut gasen inuti gjutstyckets runda rör. Därför "fångas" gasen som alstras av sandkärnan i det slutliga stelningsområdet (hot spot) inuti gjutgodset under stelningsprocessen av det smälta järnet och kan inte tömmas smidigt. Följande är detaljerade skäl för bildandet och systematiska lösningar:

Kärnorsaksanalys: Toppgasemissionen från sandkärnan stämmer inte överens med tidpunkten för stelningen av det smälta järnet. När den belagda sandkärnan möter smält järn med hög temperatur, kommer hartsbindemedlet snabbt att brinna och sönderdelas, vilket ger en stor mängd gas. Om dessa gaser inte kan släppas ut smidigt, kommer de att invadera det smälta järnet och bilda porer på den slutliga stelnade ytan.

Lösning:

1. Optimera själva sandkärnan (viktigast av allt!): minska gasgenereringen i sandkärnan: kontrollera märket och modellen för den belagda sanden du använder. Det rekommenderas att byta till lågemissionsgasbelagd sand, som vanligtvis använder lågemissionsgasharts och härdare. Förbättra andningsförmågan hos sandkärnan: Kommunicera med den belagda sandleverantören för att på lämpligt sätt minska sandkärnans hållfasthetskrav. För hög hållfasthet innebär att det tillsätts en stor mängd harts och en hög gasgenerering. Ju lägre styrka, desto bättre, samtidigt som kraven på styling och gjutning uppfylls. Kontrollera om sandkärnan är för hög. Vid tillverkning av kärnan bör sandinsprutningstrycket inte vara för högt för att förhindra att sandkärnan blir för tät. Säkerställ jämn utblåsning av sandkärnor: Vid tillverkning av sandkärnor måste avloppskanaler göras! För denna lilla kärna med en diameter på 3 cm kan flera små utblåsningshål stickas hål i mitten av sandkärnan med en ventilationsnål, eller förinbäddade vaxtrådar kan användas för att smälta och bilda avgaskanaler under hällning. Kontrollera passningsspelet för sandkärnhuvudet för att säkerställa att avgaskanalen vid kärnhuvudet är jämn och fri, så att gas kan strömma ut smidigt genom kärnhuvudet och in i formen eller sandavgassystemet.

2. Stelningssekvens och gasfälla: Segjärn har en pastaliknande stelningsegenskaper och insidan förblir i flytande tillstånd under lång tid efter att skalet har bildats. Gjutgodsets väggtjocklek är enhetlig, men den centrala delen av innerväggen är den slutliga stelningszonen. Gasen som inte kan tömmas bildar högt tryck inne i formhåligheten, och i det svaga ögonblicket när ytan av den smälta järnskorpan eller börjar stelna (vanligtvis innerväggen i mitten och den övre delen), invaderar den metallen som fortfarande är i flytande tillstånd. På grund av grafitens expansion och stelningstryck "låses" dessa gaser så småningom i det slutliga stelningsområdet och bildar subkutana porer eller invasiva porer.

3. Smält järns kemiska egenskaper förvärrar situationen: för hög kvarvarande magnesiumhalt (Mg) kan öka ytspänningen hos det smälta järnet, vilket gör det svårare för invaderande bubblor att flyta och fly. Järnvätskeoxidation (högt syreinnehåll) eller ofullständig ugnsladdning (rost, oljefläckar) kommer att öka tendensen till självutfällda porer, vilket bildar allvarliga porer tillsammans med invasiva gaser.

2、 Systematiska lösningar bör undersökas och testas i ordning från primär till sekundär:

1. Sandkärnoptimering (den mest direkta och effektiva åtgärden) för att minska gasgenereringen: Kontakta omedelbart den belagda sandleverantören och byt till låggasbelagd sand. Detta material är speciellt utformat för att lösa sådana problem genom att använda speciella hartser och tillsatser för att minska gasgenerering och fördröja toppgasgenerering. Se till att utloppet från sandkärnan är absolut fritt (av yttersta vikt!): För sandkärnor med en diameter på 30 mm måste ett avgassystem installeras under kärntillverkningsprocessen. Bästa metoden: Använd förinbäddad avgastråd. En eller flera vaxtrådar bäddas in under kärntillverkningsprocessen, och vaxtrådarna smälter under gjutningen och bildar en perfekt avgaskanal. Enkel metod: Sätt in ett ventilationshål genom (eller nära) mitten av sandkärnan eller med en ventilationsnål. Se till att dessa kanaler är anslutna till kärnhuvudet. Optimera kärndesignen: Kontrollera kärnans position i formen för att säkerställa att gapet mellan kärnan och sandformen inte kan tätas helt efter att sandkärnan placerats, vilket är den sista kanalen för gas att strömma ut utanför formen. Vid behov kan gapet mellan kärnhuvudena ökas eller specialavgasslitsar göras.

2. Processoptimering (justering av växelverkan mellan smält järn och sandkärna) för att öka hälltemperaturen: Detta är den snabbaste och mest effektiva tillfälliga åtgärden på plats. Lämplig ökning av hälltemperaturen (såsom 1380 ° C → 1400-1420 ° C) kan förlänga tiden för det smälta järnet att förbli flytande och ge mer tid för gasen att tömmas. Gör ytan på sandkärnan sintra snabbare för att bilda ett "vitrifierat" hårt skal, vilket förhindrar att det djupa hartset fortsätter att avge gas. Observera: För hög temperatur kan orsaka andra problem (som att sand fastnar), och en jämviktspunkt måste hittas. Accelerera hällhastigheten: förkorta fyllningstiden samtidigt som du undviker turbulens. Det snabbt etablerade statiska metalltrycket kan bättre undertrycka gasinvasion och fullständiga avgaser innan den lägre stelningen. Säkerställ jämn hällning: Använd ett bottenhällsystem för att undvika direkt spolning av sandkärnan av smält järn, minska turbulens och krullning. 3. Smält- och järnvätskekontroll (för att eliminera självproblem och undvika att lägga förolämpning till skada) kontrollerar strikt kvarvarande magnesiumhalt: överdriven Mg-rester är "katalysatorn" för porerna. Se till att kvarvarande Mg-halt efter sfäroidiseringsbehandling kontrolleras inom den nedre gräns som krävs av processen (som 0,03 % -0,04 %), och bör inte vara för hög. Använd rena ugnsmaterial: Eliminera stålskrot och återvunnet material med allvarliga rost- och oljefläckar, och förhindra att de sönderfaller för att producera [H], [O] och CO-gaser. Avlägsna slagg grundligt: ​​Före sfäroidiseringsbehandling och utgjutning måste slaggen avlägsnas ordentligt för att förhindra att slaggen rullas in i formhålan.

Sammanfattning och rekommendationer om prioriterade åtgärder

1. Första prioritet (omedelbar inspektion): Kontrollera om sandkärnan har en avgaskanal! Om inte, är detta problemet som måste lösas först. Prova att gräva ner vaxtrådar eller knyta ventilationshål.

2. Andra prioritet (snabb testning): Öka hälltemperaturen med 20-30 ° C och observera förbättringen av porositeten. Om effekten är betydande pekar den starkt på problemet med gasbildning i sandkärnan.

3. Tredje prioritet (kontakta leverantörer): Begär lågemissionsgasbelagda sandprover för jämförande testning, vilket ofta är nyckeln till att lösa problemet.

4. Fjärde prioritet (detektion och registrering): Kontrollera kvarvarande Mg-halt i järnvätskan efter sfäroidisering för att säkerställa att den ligger inom ett rimligt lågt intervall.