Než povrch odlitku ztuhne do skořepiny, formovací materiály, jako jsou pískové formy a písková jádra, se zahřejí za vzniku plynů. Plyny se v roztaveném kovu nerozpouštějí, ale pod tlakem pronikají do roztaveného kovu a vytvářejí bubliny a póry. V současné době většina defektů pórů, které se objevují v továrnách na lití do forem v mé zemi, patří k tomuto druhu „intruzivních pórů“.
Nejlepší je, aby plyn emitovaný pískovou formou a jádrem byl vypouštěn přes póry písku. Větrací schopnosti pískových forem a pískových jader jsou však omezené a je zvláště obtížné vytvořit výfukové průchody pro složitá písková jádra. Jak se množství generovaného plynu zvyšuje, tlak na rozhraní plynu u zdroje plynu (nazývaný "protitlak") se dále zvyšuje. Je-li rychlost lití vysoká, statický tlak tamního roztaveného kovu převyšuje protitlak plynu a plyn zde nemůže pronikat do roztaveného kovu. Pokud roztavený kov na rozhraní nemůže včas vytvořit dostatečný statický tlak, aby překročil protitlak při vytváření plynu, plyn pronikne skrz neztuhlý povrch odlitku a pronikne do roztaveného kovu a vytvoří bubliny. Zahřátý objem bublin vyvrtaných do roztaveného kovu má tendenci se dále roztahovat. Navíc některé zdroje plynu plynule transportují plyn a v roztaveném kovu se objevují provazce bublin. Tvar napadajících průduchů je kulovitý nebo hruškovitý. Směr, který ukazuje jeho špička, je směr zdroje vzduchu. Velikost napadajících pórů se liší. Mohou se vznášet a zůstat blízko zdroje plynu v odlitku, nebo se mohou shromažďovat pod kůží horního povrchu odlitku a vytvářet plochý tvar. Pokud je teplota lití vysoká a viskozita roztaveného kovu nízká, mohou napadající bubliny unikat z horního povrchu pískové formy nebo proudit do přepadové stoupačky s roztaveným kovem. Zdroj pórů se liší v závislosti na pískové formě nebo jádru.
1. Stomatálním defektům lze předejít zvýšením ventilační kapacity stěny a snížením tvorby plynu formovacího písku. Konkrétní příčiny a preventivní opatření jsou následující:
1. Forma na zelený písek má velké množství plynu: vlhkost formovacího písku je příliš vysoká, zvláště když je obsah práškového uhlí příliš vysoký, může se náhle uvolnit velké množství plynu, když je roztavený kov nalit do dutinu formy. Pokud výfuk není současně hladký, tlak plynu překročí místní statický tlak roztaveného kovu a náhle pronikne do roztaveného kovu a vytvoří explozivní rozstřik. Obvykle se tomu říká „dusivý oheň“, který v odlitku vytvoří větší bubliny. Proto během lití do surového písku musí být rychlost zhutňování a obsah vlhkosti formovacího písku přísně kontrolovány a rychlost tvorby plynu by neměla být příliš vysoká. Účinný obsah práškového uhlí ve formovacím písku by měl být řízen především na základě povrchové morfologie odlitku. Pokud na povrchu odlitku mírně ulpívá písek, lze množství práškového uhlí mírně zvýšit. Pokud povrch odlitku zmodral, mělo by se snížit účinné množství práškového uhlí, aby se zabránilo nadměrné tvorbě plynu.
2. Nečistoty v zeleném písku budou při zahřívání uvolňovat plyn: malé hliněné kuličky, rozdrcené papírové kuličky, nedopalky cigaret, úlomky pískového jádra absorbujícího vlhkost a další organické látky smíchané ve formovacím písku budou při zahřívání uvolňovat plyn a po zahřátí se změní. absorbující vodu v zeleném písku. Zvyšte výkon intenzivní produkce plynu. Tyto nečistoty jsou vystaveny na povrchu dutiny formy a nevyhnutelně se stanou body koncentrované emise plynu. Při výrobě odlitků je mnoho nevysvětlitelných defektů pórů způsobeno většinou nečistotami přimíchanými ve formovacím písku. Někdy se bubliny vytvářejí jedna po druhé a stávají se řadou pórů v průřezu odlitku.
3. Pískové jádro a vnitřní chladicí železo v mokré formě jsou ovlivněny vlhkostí: Po vytvarování v určité slévárně ventilů se jádro s pískovým jádrem a přezkový box okamžitě uzavřou a pec se otevře pro lití následující den . Velké množství pórových defektů v odlitcích je způsobeno absorpcí vlhkosti v pískovém jádru. Studené jádro box pískové jádro snadno absorbuje vlhkost. Během lití se voda absorbovaná pískovým jádrem při zahřátí okamžitě odpařuje na vodní páru a vstupuje do roztaveného kovu a vytváří bubliny. V továrnách, které nemohou otevřít pec ve stejný den, mohou zavřít krabici bez vložení jader a počkat až do dne otevření, než otevřít pískovou formu, nastavit jádro, uzavřít formu a nalít, aby se zabránilo nadměrné absorpci vlhkosti. písková forma. Při modelování horkým pískem byste měli být opatrnější. Pokud po formování počkáte před litím určitou dobu, vodní pára nepřetržitě vypouštěná z horkého písku bude kondenzovat v dutině formy a nainstaluje se studené pískové jádro, podpěra jádra nebo vnitřní chladicí železo. Například obrázek 28 ukazuje válcový odlitek s vnitřním průměrem 4 palce (ф101,6 mm). Vlhkost horkého formovacího písku je 3,5 %, teplota je 58 stupňů, vnitřní teplota a teplota pískového jádra je 18 stupňů a odlitek je ponechán 80 minut po formování. Po ochlazení, vyčištění a opracování se na odlitcích v blízkosti horního povrchu pískového jádra objeví difúzně rozmístěné defekty voštinových pórů, které vznikají v důsledku kondenzace vodní páry na povrchu pískového jádra.
4. Odtahová kapacita pískové formy je nedostatečná: Zelený písek má vysokou propustnost vzduchu, což pomáhá odvětrávat protitlak na rozhraní. Neměla by však být příliš vysoká, aby nedocházelo k mechanickému ulpívání písku nebo drsnosti povrchu na odlitku. Čím vyšší je kompaktnost pískové formy, tím menší je mezera mezi zrny písku a tím horší je ventilační schopnost pískové formy při lití. Aby se předešlo defektům pórů, není obvykle možné spoléhat pouze na propustnost vzduchu pískové formy, ale také zajistit další výfukové kanály pro zlepšení výfukové kapacity. Během ručního formování a jednoduchého strojního formování, aby se zlepšila odvzdušňovací schopnost pískové formy, formovací pracovník používá špičatý vrták k vypichování nepronikajících větracích otvorů ze zadní části pískové formy. Hloubka větracího otvoru je přibližně 4 až 5 mm od vzoru, což může zabránit poškození vzoru a může proniknout nebo být blízko k vrstvě soudržnosti vlhkosti formovacího písku, aby se snížil odpor výfuku. Je také běžné vrtat větrací otvory přímo do atmosféry na pískové formě. Formovací stroje s vyšším stupněm mechanizace využívají na šabloně výfukové kanály plochého plechu a kulatého tvaru otvorů a jsou vybaveny výfukovými jehlami, které nejsou otevřeny do atmosféry u každého nálitku formy. I když je výška odvzdušňovacího kolíku pouze polovina tloušťky pískové formy, hodnota propustnosti vzduchu v tomto místě se zdvojnásobí. Některé modelářské výrobní linky mají speciální vrtací stroje pro vrtání přímých nebo poloprůchozích otvorů. Viděl jsem v zahraničí slévárnu, která používala vysokotlakou formovací linku k výrobě bloků válců dieselových motorů. Po otevření horní pískové formy pracovníci pomocí dlouhé ruční elektrické vrtačky vyvrtali několik výfukových otvorů z dutiny formy. V dutině formy vertikálního dělicího vstřikovacího lití jsou díly držící vzduch a plyn může být vypouštěn pomocí plechových výfukových drážek.
5. Nízký tlak a teplota roztaveného železa: Množství písku snězeného na horním povrchu dutiny formy horní pískovny by nemělo být příliš malé. Na jedné straně zabraňuje roztavenému železu rozbít pískovou formu. Na druhé straně zvyšuje statický tlak roztaveného železa, aby se zabránilo vývoji pískové formy a pískového jádra. Protitlak vzduchu. Umístění hradlových kroužků a stoupacích kroužků na pískovou formu může také zvýšit hydraulický tlak kovu. Zvýšení teploty lití roztaveného železa může snížit viskozitu roztaveného kovu, což usnadňuje plavání bublin a jejich vypouštění z roztaveného železa. Věnujte zvláštní pozornost skutečné teplotě lití posledního typu roztaveného železa ve stejné licí pánvi. Vhodné zvýšení teploty lití je nejen prospěšné pro zabránění vnikání do pórů, ale také pomáhá předcházet defektům, jako je ucpání pórů a jiných pórů, izolace proti chladu a nedostatečné nalévání. Otevření přepadové stoupačky může vypustit roztavené železo smíchané s bublinami a vměstky z dutiny formy.
2. Pískové jádro vydává plyn
Bez ohledu na pojivo použité k výrobě pískového jádra je při výrobě odlitků pravděpodobnější vznik rušivých defektů pórovitosti. Protože je pískové jádro obklopeno roztaveným železem a prudce zahříváno, pojivo se rozkládá a produkuje velké množství plynu. Pískové jádro je připojeno k pískovému jádru přes hlavu jádra a plyn je vypouštěn ze sedla jádra ven z formy. Je obtížné zajistit hladký výfukový systém. Převážná většina defektů pórovitosti, se kterými se často setkáváme ve slévárnách, které vyrábějí odlitky s více pískovým jádrem, jako jsou bloky válců automobilových motorů a hlavy válců, je způsobena odplyněním pískového jádra. Centrální výzkumný ústav Toyota Corporation v Japonsku studoval zpětný tlak a mechanismus vytváření pórů na rozhraní při lití roztaveného železa do pískového jádra z fenolické pryskyřice pro automobilové odlitky. K měření změny tlaku plynu (v cm Fe) jádra pláště v průběhu času po odlití se používá snímač tlaku křemíkové membrány v místě, kde jsou póry náchylné ke vzniku. Současně bylo také změřeno, že tlak roztaveného železa (také v cm Fe) se zvyšuje se stoupající hladinou licí kapaliny. Výsledky ukazují, že existují tři vrcholy tlaku plynu v pískovém jádru (viz křivka na obrázku 29). I je zpětný tlak, kdy roztavené železo pouze pokrývá pískové jádro; II je nejvyšší vrchol zpětného tlaku po 10 až 30 sekundách; III má nižší maximální hodnotu a doba trvání závisí na obsahu pryskyřicového pojiva v pískovém jádru. Pokud je tlak A roztaveného železa po nalití větší než protitlak generování plynu jádra pláště, bude křivka hladká a nevyskytnou se žádné defekty pórů. Je-li tlak litého roztaveného železa B, vrchol tlaku plynu II významně osciluje, což je způsobeno tím, že plyn v pískovém jádru překonává tlak roztaveného železa a vniká do roztaveného železa, to je jev bublin. Je-li doba vyfukování bublin krátká a doba předtuhnutí dlouhá, ačkoliv defekty pórů nemusí nutně nastat, bude defektů pórů více, než když je tlak roztaveného železa A. Některé defekty vzduchových otvorů se mohou vyskytnout při hromadné výrobě. Pokud je efektivní tlak roztaveného železa pouze C, protitlak plynu pískového jádra překročí tlak roztaveného železa a bubliny se objeví okamžitě poté, co roztavené železo pokryje pískové jádro. Pokračujte, dokud povrch odlitku neztuhne a vrcholy křivky I, II a III nezmizí, což naznačuje, že na odlitku musí být póry. Z křivky čas-tlak je patrné, že pokud kdykoli po nalití tlak roztaveného železa překročí protitlak rozhraní, nebudou do roztaveného železa vrtat žádné bubliny z pískového jádra.
3. Běžně používané metody k zabránění pronikání pórů z pískového jádra jsou následující:
1. Zvyšte výfukovou kapacitu pískového jádra: Kde je to možné, měl by být uprostřed pískového jádra hladký výfukový otvor. Pokud je mezera mezi hlavou jádra a sedlem jádra velká, měla by být hlava s pískovým jádrem uzavřena těsnícími materiály, jako jsou žáruvzdorné vláknité plstěné podložky, blátové pásy, azbestová lana atd., aby se zajistilo, že roztavený kov nepronikne do výfuku kanál. U tlustých a velkých pískových jader by měla být vyhloubena nebo vyhloubena napůl do vnitřní dutiny ve tvaru mřížky a poté spojena. Nejběžněji používanou odsávací metodou pro pryskyřičná samotvrdnoucí písková jádra je použití nylonových opletených hadic, které lze snadno zapustit do pískového jádra podél libovolného tvaru pískového jádra. U pískových jader složitých odlitků, jako jsou hlavy válců spalovacích motorů a bloky motorů, je třeba věnovat zvláštní pozornost výfukové kapacitě pískového jádra. Skříně s horkým jádrem, zásobníky se studeným jádrem a plášťová jádra jsou všechny integrálně nastřeleny. Výfukové potrubí nelze předem zapustit, ale během výroby jádra lze umístit a vyrobit ventilační jehly nebo tyče (některé je třeba před jádřením vytáhnout). Častěji, po vytvrzení pískového jádra, se k vrtání hlavy jádra používá karbidový vrták, aby se pomohlo odsávání. Jednou jsem viděl zahraniční sériovou továrnu na odlévání automobilů. Při výrobě víceválcového pískového jádra s vodním pláštěm hlavy válců byla použita speciální vícehlavová vrtačka pro současné vyvrtání slepých otvorů pro každou hlavu jádra kanálu chladicí vody pískového jádra vodního pláště zespodu nahoru. I když hloubka vrtání není velká, je velmi výhodné odsávání.
2. Co nejvíce omezte tvorbu plynu v pryskyřičném pískovém jádru: Vyberte pojivo s vysokou pevností spojení, nízkou tvorbou plynu a pomalým vytvářením plynu, snižte množství přidaného pojiva a pečlivě vypečte pískové jádro a další opatření mohou snížit tvorba plynu v pískovém jádru. Objem plynu a rychlost tvorby plynu.
3. Zvyšte rychlost lití a teplotu lití: Za předpokladu, že nedojde k turbulenci a dojde k zachycení plynu a nedojde k erozi formy, je třeba zvýšit rychlost lití, aby se rychle vytvořil tlak kovové kapaliny, aby se zabránilo vnikání plynu. Kromě toho je také nejlepší zvýšit teplotu lití, aby se snížila viskozita roztaveného železa, takže přicházející bubliny mohou snadno plavat a být vypouštěny do přepadové stoupačky spolu s proudem kovu. To je důvod, proč v případě, že odlitky mají zachycené nebo pronikající defekty pórů, je možné eliminovat defekty pórů zvýšením teploty lití o 30 až 50 stupňů. Během výroby by měla být řízena skutečná teplota poslední krabice roztaveného železa v každém litém balení. Protože teplota konečného roztaveného železa klesá, pravděpodobně dojde k defektům pórů.
4. Zapálení hlavy jádra: Během lití zapalte výstup plynu výfukového systému pískového jádra na horní straně pískové formy, aby se zapálil plyn unikající z pískového jádra. Může zvýšit extrakční sílu výstupu plynu a zvýšit rychlost vypouštění plynu s pískovým jádrem.
