Влияние литейного процесса на свойства металлов, дефекты отливок

 

При производстве отливок нередко возникают разнообразные дефекты, ухудшающие качество отливок и иногда вызывающие брак.
Одним из распространенных дефектов в отливках из стали является неоднородность их состава и структур ы.
Довольно часто в стальных отливках встречается также химическая  неоднородность  (ликвация).
Эти дефекты очень опасны, так как в одном и том же изделии могут оказаться места с различной структурой, неодинаковым составом и с различными механическими свойствами.
В связи с недостаточным питанием жидким металлом массивных частей отливки, где металл затвердевает в последнюю очередь, в литых изделиях образуется пустота, называемая усадочной раковиной.
На величину, форму и расположение усадочных раковин влияют степень усадки данного металла, а также размеры отливок, способы литья, температура заливаемого металла, скорость его охлаждения в форме.
Появления усадочных раковин можно избежать, если применять специальные «прибыли» (надставки над толстыми стенками отливки) и постепенно доливать жидкий металл в прибыль. Благодаря этим мерам усадочную раковину можно перевести в зону прибыли и удалить при обрубке.
В некоторых местах отливок, обычно возле усадочных пустот, могут образоваться усадочная рыхлость и пористость, представляющие собой скопление мелких усадочных пустот.
Ярко выраженная неплотная структура отливки может быть обнаружена простым осмотром обработанной поверхности и при гидравлическом испытании отливок (под водяным давлением).
Распространенным недостатком отливок являются газовые пуз ы р и. Они имеют различную величину, форму, местоположение в отливке. Газовые пузыри образуются вследствие того, что растворенные в расплавленном металле газы (водород, азот, кислород, окись углерода и др.) при охлаждении сплава выделяются и стремятся подняться кверху, но в застывающем сплаве они всплыть не могут и остаются в слитке в виде пузырей. Средствами борьбы с газовыми пузырями являются: добавление в жидкий сплав специальных раскислителей, например, ферросилиция, ферроалюминия, силикокальция (раскислители способствуют удалению газов); увеличение числа выпоров;
подбор правильной температуры при заливке сплава в формы; правильное расположение литников.
Одним из видов брака являются образующиеся в отливках трещины. В чугуне нередко образуются горячие трещины с окисленной поверхностью бурого цвета в результате большой усадки и неравномерного затвердевания отливки в различных ее частях. Этому особенно способствует наличие в чугуне серы.
Холодные трещины со светлым изломом появляются вследствие механических повреждений охлажденных отливок при обрубке, очистке, падении на землю или в результате значительных внутренних напряжений.
Брак изделий может быть вызван большим количеством  н еметаллических  включений.
Неметаллические включения — земляные и шлаковые — попадают в отливки из огнеупоров печей и ковшей вследствие недостаточной прочности формовочной земли, а также в результате недостаточно тщательной очистки жидкого сплава от частичек шлака при заливке форм.
Помимо внутренних дефектов, в отливках могут оказаться   поверхностные  дефекты: шероховатость, пригары формовочного материала, наросты различной формы и размеров и др.
При сложном контуре в отливках иногда наблюдаются   перекосы   и   разностенность.
Причинами этих недостатков могут быть неправильная сборка опок, смещение стержней и искажение формы.
При большой скорости охлаждения наружного слоя в чугунных отливках наблюдается образование светлой поверхности. Ее называют отбеленной коркой, или отбелом. Появление отбела  объясняется  тем, что в быстро охлажденном чугуне цементит не подвергается распаду, как это происходит в отливках в условиях медленного охлаждения.
При механической обработке чугунных отливок с отбеленной коркой возникают значительные трудности из-за чрезмерной твердости наружного слоя отливки.
Устранить отбел можно отжигом чугунных отливок. Если по техническим условиям необходимо получить изделие с твердым поверхностным слоем, отбеленную корку можно получить путем заливки чугуна в металлические формы — кокили. Стенки кокилей быстро отнимают тепло от застывающей поверхности отливки, что препятствует графитизации чугуна.
При этом толщину стенок кокиля следует подбирать с таким расчетом, чтобы отбеливание произошло на требуемую глубину. Например, валки прокатных станов, мельничные вальцы и другие изделия с твердой поверхностью отливаются указанным способом.
Отбеливания наружного слоя можно избежать, если заливать чугун в подогретые кокили.
Возможность образования многочисленных недостатков в отливках приводит к необходимости тщательного контроля качества литья.
Технический контроль должен быть установлен начиная от склада шихтовых материалов, топлива, флюсов на всех операциях производства отливок и даже при отделочных работах готового литья. Эти мероприятия предупреждают значительные убытки народного хозяйства.
Исправление некоторых дефектов отливок. Наружные дефекты, если они не снижают прочности отливок, обычно заделывают различными мастиками, иногда вставками металлических пробок на сурике или вставками с нарезкой.
Пористость устраняют запрессовкой в отливку эпоксидной замазки и некоторых других веществ в виде водных растворов. При этом применяют подогрев для испарения летучего растворителя.
Мелкие трещины, раковины, наружные поры и т. п. на поверхности отливок покрывают слоем металла при помощи металлизационного прибора .
При недоливах в некоторых случаях наплавляют и наваривают однородный жидкий металл дуговыми или газовыми сварочными аппаратами.