Дефекты литья. Причины возникновения светлых газовых раковин (статья)
Одним из важных моментов при ликвидации литейных дефектов является правильное определение их разновидностей на площадке брака. Об этом подробно описывалось в статье, помещенной в №1 настоящего Альманаха за 2006 год. Рассматривалось новое применение системного анализа в области повышения качества литья, позволяющего при помощи разработанных схем быстро определять разновидность светлых газовых раковин. В настоящей статье мы продолжим рассмотрение усовершенствованных приемов повышения качества отливок.
После определения видов дефектов необходимо провести анализ и установить причину возникновения и способ ликвидации светлых раковин. Для этого следует использовать материалы, приведенные в архитектуре разграничения причин
возникновения и способов ликвидации дефектов. Архитектура причин состоит из четырех уровней. На рисунке 1 приведена архитектура разграничения причин трех видов раковин гладких светлых блестящих, которые имеют следующие отличительные признаки:
■ первый дефект — раковина располагается в различных местах отливки, имеет сферическую форму и размер от 5 до 15 мм (рис. 2);
■ второй дефект — раковина располагается в различных местах отливки, имеет сферическую или иную форму и размер более 15 мм («вскип») (рис. 3);
■ третий дефект — раковины «ситовидная пористость», располагаются у поверхности отливки, имеют сферическую или каплеобразную форму, размером 2—5 мм (рис. 4).
Рассматриваемые дефекты приведены на рисунках 2—4. Все они имеют схожие причины возникновения — в основном от влаги в форме или стержне.
Иногда ситовидная пористость может возникать от использования карбамид-ных смол с большим содержанием азота, которые в настоящее время применяются редко. В результате этого дефекты объединили в одно архитектурное построение, которое и будем рассматривать.
На первом уровне архитектуры рассматривается группа дефектов, описанная выше. Это раковины гладкие светлые блестящие, которые имеют одну природу возникновения, но различаются по виду, форме и расположению.
На втором уровне архитектуры рассматриваются основные причины возникновения дефектов. Эти дефекты объединяет повышенное содержание влаги в смеси. Как известно, при парообразовании объем влаги увеличивается примерно в 1200 раз. Если влаги немного (5—6% в формовочной смеси и 0,4—0,5% в стержне), то образуются дефекты, представленные на рисунках 2 и 4. При более значительном содержании влаги возможно ее интенсивное кипение с образованием крупных светлых газовых раковин, представленных на рисунке 3. Количественное содержание влаги приведено условно, поскольку в каждом отдельном случае важную роль игра-
ют и другие факторы (вентиляционная система, газопроницаемость, металлостатическое давление и др.) Следующей причиной возникновения раковин является недостаточная газопроницаемость формы и стержня, в результате чего в них создается повышенное давление пара с последующим проникновением его в металл. Выдержка более двух часов собранных со стержнями влажных форм является весомой причиной возникновения светлых раковин. В течение выдержки происходит увлажнение стержневых знаков с поверхности и распространении влаги по краске на близлежащую поверхность стержня. При использовании горячих стержней и холодной влажной формы или холодных стержней и горячей влажной формы происходит конденсация влаги на внутренней поверхности формы. При заливке таких форм металлом происходит образование раковин. На третьем уровне рассматриваются основные способы ликвидации дефектов. Здесь показано, что следует снизить повышенное содержание влаги в стержне и повысить его уменьшенную газопроницае мость. При невозможности этого можно компенсировать эти отрицательные параметры созданием эффективной вентиляционной системы в стержнях. Также следует уменьшить повышенную влажность формы и повысить ее газопроницаемость. При затруднении в проведении этих мероприятий их можно компенсировать созданием хорошей вентиляционной системы формы.
Далее предлагается выдерживать собранные формы не более одного часа и не допускать повышенную температуру используемых стержней и формовочной смеси выше 35 градусов.
Если после выполнения рассматриваемых выше мероприятий дефект отливки исчез, то исследования можно прекратить и запустить исправленную технологию в производство. Если дефекты еще появляются, то следует перейти к следующему уровню архитектуры.
На четвертом уровне рассматриваются дополнительные способы ликвидации гладких светлых блестящих раковин. Эффективным приемом в данном случае будет увеличение металлостатического давления в форме, что будет противостоять проникновению газа в металл. Увеличение времени заливки формы и повышение температуры заливаемого металла имеют положительное воздействие на удаление образующегося газа в процессе заливки металла в форму. Для этого форма должна иметь наколы с поверхности и выпоры в наиболее высоких местах отливки.
В нижней части архитектуры приводится схема равнодействия технологических параметров при использовании дополнительных способов ликвидации дефекта. Например, при возможности увеличения металлостатического напора можно снизить время заливки металла и уменьшить его температуру. Можно сделать и другой вариант. Если невозможно увеличить металлостатическое давление, можно увеличить время заливки и повысить температуру металла. Могут быть и другие варианты использования описанных технологических приемов.
Изложенные данные могут быть эффективно использованы совместно с книгой «Экспертная оценка качества литья») где приводятся материалы экспертной системы по моделированию условий повышения качества литья.
РАКОВИНЫ ГЛАДКИЕ СВЕТЛЫЕ РАССРЕДОТОЧЕННЫЕ
На рисунке 1.6 приведена архитектура разграничения причин возникновения газовых раковин рассредоточенных, которые имеют следующие отличительные признаки: гладкие светлые блестящие, располагаются рассредоточено по толщине отливки, имеют сферическую или другую форму, размером 2—5 мм и очень похожи на мелкие раковины на рисунке 4.
На первом уровне архитектуры рассматривается описанная выше раковина гладкая светлая рассредоточенная.
На втором уровне рассматриваются основные причины возникновения дефекта. Это повышенное содержание растворенного в металле азота, водорода или окиси углерода. В процессе затвердевания металла газ группируется и образует укрупненные раковины,которые формируются в массивных частях