Înainte ca suprafața turnării să se solidifice într-o carcasă, materialele de turnare, cum ar fi matrițele de nisip și miezurile de nisip sunt încălzite pentru a produce gaze. Gazele nu se dizolvă în metalul topit, ci invadează metalul topit sub presiune, formând bule și pori. În prezent, majoritatea defectelor de pori care apar în fabricile de turnare în matriță umedă din țara mea aparțin acestui tip de „pori intruzivi”.
Cel mai bine este ca gazul emis de matrița și miezul de nisip să fie evacuat prin porii nisipului. Cu toate acestea, capacitățile de ventilație ale matrițelor de nisip și ale miezurilor de nisip sunt limitate și este deosebit de dificil să se creeze pasaje de evacuare pentru miezurile complexe de nisip. Pe măsură ce cantitatea de gaz generată crește, presiunea gazului de interfață la sursa de gaz (numită „presiune inversă”) continuă să crească. Dacă viteza de turnare este rapidă, presiunea statică a metalului topit acolo depășește contrapresiunea gazului, iar gazul de aici nu poate invada metalul topit. Dacă metalul topit de pe interfață nu poate stabili suficientă presiune statică în timp pentru a depăși contrapresiunea generată de gaz, gazul va pătrunde prin suprafața nesolidificată a turnării și va pătrunde în metalul topit pentru a forma bule. Volumul încălzit al bulelor forate în metalul topit are tendința de a continua să se extindă. Mai mult, unele surse de gaz transportă continuu gaze, iar în metalul topit apar șiruri de bule. Forma stomatelor invadatoare este sferică sau în formă de pară. Direcția indicată de vârful său este direcția sursei de aer. Mărimea porilor invadatori variază. Ele pot pluti și rămâne nu mult deasupra sursei de gaz din turnare sau se pot aduna sub pielea suprafeței superioare a turnării pentru a forma o formă plată. Dacă temperatura de turnare este ridicată și vâscozitatea metalului topit este scăzută, bulele invadatoare pot scăpa de pe suprafața superioară a matriței de nisip sau pot curge în colțul de preaplin cu metalul topit. Sursa porilor variază în funcție de mucegaiul de nisip sau de miez.
1. Defectele stomatice pot fi prevenite prin creșterea capacității de ventilație a peretelui și reducerea generării de gaze a nisipului de turnare. Cauzele specifice și măsurile preventive sunt următoarele:
1. Forma de nisip verde are o cantitate mare de gaz: umiditatea nisipului de turnare este prea mare, mai ales când conținutul de cărbune pulverizat este prea mare, o cantitate mare de gaz poate fi emisă brusc atunci când metalul topit este turnat în cavitatea matriței. Dacă evacuarea nu este netedă în același timp, presiunea gazului va depăși presiunea statică locală a metalului topit și va pătrunde brusc în metalul topit, formând o stropire explozivă. Acesta se numește de obicei „foc de sufocare”, care va forma bule mai mari în turnare. Prin urmare, în timpul turnării cu nisip verde, rata de compactare și conținutul de umiditate al nisipului de turnare trebuie să fie strict controlate, iar rata de generare a gazului nu ar trebui să fie prea mare. Conținutul efectiv de cărbune pulverizat al nisipului de turnare trebuie controlat în principal pe baza morfologiei suprafeței turnării. Dacă se lipește ușor nisip de suprafața turnării, cantitatea de cărbune pulverizat poate fi ușor crescută. Dacă suprafața turnării a devenit albastră, cantitatea efectivă de cărbune pulverizat trebuie redusă pentru a evita generarea excesivă de gaz.
2. Impuritățile din nisipul verde vor emite gaz atunci când sunt încălzite: bile mici de lut, bile de hârtie mărunțite, mucuri de țigară, fragmente de miez de nisip care absorb umezeala și alte substanțe organice amestecate în nisipul de turnare vor emite gaz atunci când sunt încălzite și se vor schimba după absorbind apa în nisipul verde. Îmbunătățiți performanța intensă a producției de gaze. Aceste impurități sunt expuse pe suprafața cavității matriței și vor deveni inevitabil puncte de emisie de gaze concentrate. În producția de turnare, multe defecte inexplicabile ale porilor sunt cauzate în principal de impuritățile amestecate în nisipul de turnare. Uneori, bulele sunt generate una după alta și devin o serie de pori în secțiunea transversală a turnării.
3. Miezul de nisip și fierul de răcire intern din matrița umedă sunt afectate de umiditate: După turnarea într-o anumită turnătorie de supape, miezul cu miez de nisip și cutia cu cataramă sunt imediat închise, iar cuptorul este deschis pentru turnare a doua zi. . Un număr mare de defecte ale porilor în piese turnate sunt cauzate de absorbția umidității în miezul de nisip. Miezul de nisip cu miez rece absoarbe cu ușurință umiditatea. În timpul turnării, apa absorbită de miezul de nisip se evaporă imediat în vapori de apă când este încălzită și intră în metalul topit pentru a forma bule. Pentru fabricile care nu pot deschide cuptorul în aceeași zi, pot închide cutia fără a introduce mai întâi miezuri și pot aștepta până în ziua deschiderii înainte de a deschide matrița de nisip, a seta miezul, a închide matrița și a turna pentru a evita absorbția excesivă a umidității. mucegaiul de nisip. Ar trebui să fii mai atent când modelezi cu nisip fierbinte. Dacă așteptați o perioadă de timp după turnare înainte de turnare, vaporii de apă emiși continuu din nisipul fierbinte se vor condensa în cavitatea matriței și se vor instala un miez de nisip rece, un suport de miez sau un fier de răcire intern. De exemplu, Figura 28 prezintă o turnare cilindrică cu un diametru interior de 4 inci (ф101,6 mm). Conținutul de umiditate al nisipului de turnare la cald este de 3,5%, temperatura este de 58 de grade, temperatura interioară și a miezului de nisip este de 18 grade, iar turnarea este lăsată timp de 80 de minute după turnare. După răcire, curățare și prelucrare, piesele turnate în apropierea suprafeței superioare a miezului de nisip apar defecte ale porilor în fagure distribuite difuz, care se formează din cauza condensării vaporilor de apă pe suprafața miezului de nisip.
4. Capacitatea de evacuare a matriței de nisip este insuficientă: nisipul verde are permeabilitate mare la aer, ceea ce ajută la evacuarea contrapresiunii la interfață. Cu toate acestea, nu trebuie să fie prea mare pentru a evita lipirea mecanică a nisipului sau rugozitatea suprafeței pe turnare. Cu cât compactitatea matriței de nisip este mai mare, cu atât distanța dintre boabele de nisip este mai mică și capacitatea de ventilație a matriței de nisip în timpul turnării este mai slabă. Pentru a preveni defectele porilor, de obicei nu este posibil să se bazeze doar pe permeabilitatea la aer a matriței de nisip, ci și să se asigure canale de evacuare suplimentare pentru a îmbunătăți capacitatea de evacuare. În timpul turnării manuale și turnării cu mașină simplă, pentru a îmbunătăți capacitatea de aerisire a matriței de nisip, muncitorul de turnare folosește un burghiu ascuțit pentru a înfige găuri de aerisire nepenetrante din spatele matriței de nisip. Adâncimea orificiului de aerisire este de aproximativ 4 până la 5 mm distanță de model, ceea ce poate evita deteriorarea modelului și poate pătrunde sau poate fi aproape de stratul de coeziune a umidității al nisipului de turnare pentru a reduce rezistența la evacuare. De asemenea, este obișnuit să forați găuri de aerisire direct în atmosferă pe matrița de nisip. Mașinile de turnat cu un grad mai mare de mecanizare folosesc canale de evacuare în formă de foaie plate și în formă de găuri rotunde pe șablon și sunt echipate cu ace de evacuare care nu sunt deschise în atmosferă la fiecare boș al matriței. Chiar dacă înălțimea știftului de aerisire este doar jumătate din grosimea matriței de nisip, valoarea permeabilității aerului în acea locație va fi dublată. Unele linii de producție de modelare au mașini de găurit speciale pentru a găuri orificii drepte sau semi-traversante. Am văzut o turnătorie în străinătate care folosea o linie de turnare de înaltă presiune pentru a produce blocuri de cilindri pentru motoare diesel. După deschiderea matriței superioare de nisip, lucrătorii au folosit un burghiu electric cu mână lungă pentru a găuri mai multe găuri de evacuare din cavitatea matriței. Există piese de reținere a aerului în cavitatea matriței turnării prin injecție cu despărțire verticală, iar gazul poate fi evacuat prin utilizarea canelurilor de evacuare din tablă.
5. Presiune scăzută și temperatura fierului topit: Cantitatea de nisip consumată pe suprafața superioară a cavității matriței din cutia de nisip superioară nu trebuie să fie prea mică. Pe de o parte, împiedică fierul topit să spargă mucegaiul de nisip. Pe de altă parte, crește presiunea statică a fierului topit pentru a inhiba dezvoltarea mucegaiului de nisip și a miezului de nisip. Contrapresiunea aerului. Plasarea inelelor de poartă și a inelelor de ridicare pe matrița de nisip poate crește și presiunea hidraulică a metalului. Creșterea temperaturii de turnare a fierului topit poate reduce vâscozitatea metalului topit, făcând mai ușor ca bulele să plutească și să fie descărcate din fierul topit. Acordați o atenție deosebită temperaturii efective de turnare a ultimului tip de fier topit în același oală de turnare. Creșterea adecvată a temperaturii de turnare nu este numai benefică pentru prevenirea pătrunderii în pori, dar ajută și la prevenirea defectelor, cum ar fi blocarea porilor și a altor pori, izolarea la rece și turnarea insuficientă. Deschiderea unui sistem de ridicare de preaplin poate descărca fierul topit amestecat cu bule și incluziuni din cavitatea matriței.
2. Miezul de nisip emite gaz
Indiferent de liantul folosit pentru a face miezul de nisip, producția de piese turnate este mai probabil să producă defecte de porozitate intruzive. Deoarece miezul de nisip este înconjurat de fier topit și încălzit violent, liantul se descompune și produce o cantitate mare de gaz. Miezul de nisip este conectat la scaunul miezului de nisip prin capul miezului, iar gazul este evacuat din scaunul miezului din matriță. Este dificil să faci sistemul de evacuare neted. Marea majoritate a defectelor de porozitate întâlnite adesea în turnătoriile care produc piese turnate cu miez cu mai multe nisip, cum ar fi blocurile de cilindri ale motoarelor de automobile și chiulasele, sunt cauzate de degazarea miezului de nisip. Institutul Central de Cercetare al Toyota Corporation din Japonia a studiat contrapresiunea și mecanismul de generare a porilor la interfață atunci când se toarnă fier topit în miezul învelișului de nisip din rășină fenolică pentru turnarea auto. Un senzor de presiune cu diafragmă de siliciu este utilizat într-un loc în care porii sunt predispuși să apară pentru a măsura schimbarea presiunii gazului (în cm Fe) a miezului carcasei în timp după turnare. În același timp, s-a măsurat și faptul că presiunea fierului topit (tot în cm Fe) crește pe măsură ce nivelul lichidului de turnare crește. Rezultatele arată că există trei vârfuri în presiunea gazului din miezul de nisip (vezi curba din Figura 29). I este contrapresiunea când fierul topit doar acoperă miezul de nisip; II este cel mai mare vârf al contrapresiunii după 10 până la 30 de secunde; III are o valoare de vârf mai mică, iar durata de timp depinde de conținutul de liant de rășină al miezului de nisip. Dacă presiunea fierului topit A după turnare este mai mare decât contrapresiunea de generare a gazului a miezului carcasei, curba va fi netedă și nu vor apărea defecte ale porilor. Dacă presiunea de turnare a fierului topit este B, vârful presiunii gazului II oscilează semnificativ, ceea ce se datorează faptului că gazul de miez de nisip depășește presiunea fierului topit și invadează fierul topit, adică fenomenul bule. Dacă timpul de suflare a bulei este scurt și timpul de pre-solidificare este lung, deși pot să nu apară neapărat defecte ale porilor, vor exista mai multe defecte ale porilor decât atunci când presiunea fierului topit este A. Unele defecte ale orificiilor de aer pot apărea în producția de masă. Dacă presiunea efectivă a fierului topit este doar C, contrapresiunea gazului a miezului de nisip depășește presiunea fierului topit și vor apărea bule imediat după ce fierul topit acoperă miezul de nisip. Continuați până când suprafața turnării se solidifică, iar vârfurile I, II și III ale curbei dispar, indicând faptul că trebuie să existe defecte ale porilor pe turnare. Din curba timp-presiune se poate observa că, dacă presiunea fierului topit depășește contrapresiunea interfeței în orice moment după turnare, nu vor exista bule de foraj în fierul topit din miezul de nisip.
3. Metodele utilizate în mod obișnuit pentru a preveni pătrunderea porilor din miezul de nisip sunt următoarele:
1. Îmbunătățiți capacitatea de evacuare a miezului de nisip: acolo unde este posibil, ar trebui să existe o gaură de evacuare netedă în mijlocul miezului de nisip. Dacă distanța dintre capul miezului și locașul miezului este mare, capul miezului de nisip ar trebui să fie închis cu materiale de etanșare, cum ar fi plăcuțe din pâslă din fibre refractare, benzi de noroi, frânghii de azbest etc. pentru a se asigura că metalul topit nu pătrunde în evacuare. canal. Pentru miezurile de nisip groase și de secțiune mare, acestea ar trebui să fie scobite sau săpate în jumătate într-o cavitate interioară în formă de grilă și apoi lipite. Metoda de evacuare cea mai frecvent utilizată pentru miezurile de nisip cu auto-întărire din rășină este utilizarea furtunurilor împletite din nailon, care pot fi încorporate cu ușurință în miezul de nisip de-a lungul oricărei forme a miezului de nisip. Pentru miezurile de nisip din piese turnate complexe, cum ar fi chiulasele motoarelor cu ardere internă și blocurile de motor, trebuie acordată o atenție deosebită capacității de evacuare a miezului de nisip. Cutiile cu miez fierbinte, cutiile cu miez rece și miezurile cu carcasă sunt toate împușcate integral. Țevile de evacuare nu pot fi preîncorporate, dar ace sau tije de ventilație pot fi plasate și fabricate în timpul confecționării miezului (unele trebuie extrase înainte de carotare). Mai des, după ce miezul de nisip este întărit, se folosește un burghiu din carbură pentru a găuri capul pentru a ajuta la evacuare. Am văzut odată o fabrică străină de turnare de automobile de producție în masă. La producerea unui miez de nisip cu manta de apă cu mai multe cilindri, a fost folosită o mașină specială de găurit cu mai multe capete pentru a găuri simultan găuri oarbe pentru fiecare cap de miez al canalului de apă de răcire al miezului de nisip a mantalei de apă de jos în sus. Deși adâncimea de foraj nu este mare, este foarte benefică evacuarea.
2. Reduceți cât mai mult posibil generarea de gaz a miezului de nisip de rășină: alegeți un liant cu rezistență mare de lipire, generare scăzută de gaz și generare lentă de gaz, reduceți cantitatea de liant adăugată și coaceți cu atenție miezul de nisip și alte măsuri pot reduce generarea de gaz a miezului de nisip. Volumul gazului și viteza de producere a gazului.
3. Creșteți viteza de turnare și temperatura de turnare: Pe premisa că nu vor apărea turbulențe și gazul va fi prins și matrița nu va fi erodata, viteza de turnare ar trebui mărită pentru a crea rapid presiunea metalului lichid pentru a preveni pătrunderea gazului. În plus, este, de asemenea, cel mai bine să creșteți temperatura de turnare pentru a reduce vâscozitatea fierului topit, astfel încât bulele de intrare să poată pluti cu ușurință și să fie descărcate în colțul de preaplin împreună cu fluxul de metal. Acesta este motivul pentru care, atunci când piesele turnate au prins sau invadează defecte ale porilor, este posibil să se elimine defectele porilor prin creșterea temperaturii de turnare cu 30 până la 50 de grade. În timpul producției, temperatura reală a ultimei cutii de fier topit din fiecare pachet de turnare trebuie controlată. Deoarece temperatura fierului topit final scade, este posibil să apară defecte ale porilor.
4. Aprinderea capului de miez: În timpul turnării, aprindeți ieșirea de gaz a sistemului de evacuare a miezului de nisip de pe partea de sus a matriței de nisip pentru a aprinde gazul care iese din miezul de nisip. Poate spori forța de extracție a ieșirii de gaz și poate crește viteza de descărcare a gazului miezului de nisip.
