Дефекты литья стали

Дефекты отливок

Дефекты отливок условно разделяют на поверхностные, внутренние, отклонения размеров и конфигурации, несоответствия по химическому составу, структуре и механическим свойствам металла.

Дефекты поверхности

Повышенная шероховатость отливок является следствием недостаточной подготовки поверхности пресс-формы, плохого качества поверхности модели, плохого смачивания поверхности моделей суспензией, пробивания первого слоя суспензии песком при обсыпке, образования в полости формы налета кремнезема («пушка»).

Рабочая поверхность пресс-формы должна быть тщательно очищена от остатков модельного состава, воды, лишнего смазочного материала.

Суспензия плохо смачивает модели, если на их поверхности остаются следы смазочного материала пресс-формы, а также, если в модельном составе присутствуют компоненты, способствующие плохому смачиванию модели суспензией.

Налет кремнезема в формах появляется при неполном гидролизе этилсиликата (ЭТС). Обычно это наблюдается при гидролизе малым количеством воды. В этом случае необходимо применять сушку в парах аммиака или увеличивать расход воды при гидролизе ЭТС.

Заливы, наплывы, «гребешки» на поверхности отливок образуются из-за проникания расплава в трещины оболочковой формы. Трещины в форме могут образоваться как следствие ее недостаточной прочности.

В свою очередь, низкая прочность оболочковой формы вызывается использованием некачественных исходных материалов, плохим качеством гидролизованного раствора ЭТС или другого связующего, нарушениями режимов нанесения суспензии на модель и режимов сушки и прокаливания.

Обезуглероженный слой на отливках из углеродистых сталей можно уменьшить, вводя в состав суспензии карбюризатор. Можно также проводить термическую обработку отливок в среде, обеспечивающей насыщение их поверхности углеродом.

Внутренние дефекты отливок

К внутренним дефектам отливок относятся следующие:

• засоры (открытые или закрытые полости в теле отливки, заполненные материалом оболочковой формы) – обычно образуются из-за попадания песчинок в форму при формовке в сыпучий наполнитель, а также смывания расплавом «заусенцев» на форме, образующихся между моделью и литниковой системой при небрежной пайке;
• усадочные раковины и пористость – возникают из-за недостаточного питания отливки при затвердевании, при чрезмерно высокой температуре расплава и формы, из-за нарушений химического состава расплава;
• газовые раковины – образуются как следствие недостаточной газопроницаемости оболочковой формы и образования «воздушных мешков» при неправильной конструкции литниково-питающей системы;
• горячие трещины – являются результатом нетехнологичности конструкции отливки (сочетание тонких и массивных стенок, наличие острых углов, недостаточных размеров галтелей и переходов и т.д.), а также высокой температуры заливки и недостаточной податливости формы.

Отклонения размеров и конфигурации отливки от заданных могут быть вызваны разными причинами. Главными из них являются нестабильность усадки модельного состава и деформация оболочковой формы в процессе прокаливания, а также нестабильность усадки металла отливки. На точность размеров и конфигурации отливки влияют также режимы сушки и прокаливания оболочковой формы.

На нестабильность усадки пастообразных модельных составов в большой степени влияет, например, воздух, содержащийся в них. Воздух уменьшает объемную усадку модели, но вследствие непостоянства его содержания в разных моделях в партии вызывает существенную нестабильность размеров моделей при усадке.

На деформацию оболочковой формы наибольшее влияние оказывают полиморфные превращения ее материала при нагреве и вызванные ими изменения размеров рабочей полости. Поэтому перспективными для получения точных форм и соответственно отливок являются материалы, не имеющие полиморфных превращений при нагреве и охлаждении и обладающие малым ТКЛР (плавленый кварц, высокоглиноземистый шамот и т.д.).

Несоответствия химического состава и структуры отливок заданным могут быть вызваны отклонениями в составе шихтовых материалов, нарушениями режимов плавки сплава и режимов охлаждения отливки в форме.

Несоответствие механических свойств отливки заданным обычно вызывается несоответствием химического состава и структуры требуемым, а также наличием усадочных дефектов (раковин и пористости) в отливке, повышенным содержанием газов в металле.

При неправильном расположении отдельные части отливок, расположенные близко одна к другой, могут создавать тепловой узел, приводящий к замедленному затвердеванию этих частей и образованию в них дефектов.

• ← Раздел 2.5
• Раздел 3.1 →

Дефекты литья

Технология получения изделий из металла литьем известна человечеству более четырех тысячелетий. Металлические предметы — оружие, инструменты, украшения, утварь — составляли существенную часть рукотворного окружения человека.

Дефекты литья

И с первых же отливок мастеров-металлургов начали преследовать дефекты литья. В древности способы борьбы с дефектами при литье находили интуитивно. Современная металлургия применят для этого научный подход.

Классификация дефектов отливок

В современной металлургии существует несколько классификаций брака при литье.

В зависимости от степени изменения и возможности исправления виды дефектов подразделяют на:

• Условный брак. Отливка имеет недостатки, которые не ухудшают ее рабочие качества. Отливка идет в дальнейшую обработку
• Исправимый брак. Дефекты существенны, но поддаются коррекции тем или иным производственным способом. Например, наплавкой. После исправления брака литья деталь также идет в дальнейшую обработку.
• Окончательный брак. Ремонту не подлежит, поскольку это невыполнимо или очень дорого.

Дефекты литья также делятся по месту их обнаружения. Брак при литье, обнаруженный внутри участка называют внутренним.

Внутренний брак литья

Если же дефект обнаружен при дальнейшей обработке — это внешний брак.
По внешнему проявлению различают следующие основные виды дефектов отливок:

Пригар

Это слой формовочных материалов, спекшихся с металлом, прочно присоединенный к поверхности отливки.

Приливы

Это увеличение размеров отливок, не предусмотренное проектом. Разделяются на

• Заливы.- Возникают по линии стыковки частей формы. Возникают из-за несоблюдения размеров моделей и некачественным соединением частей опок
• Подутость, или распор — получаются из-за давления расплава на рыхлую смесь.
• Нарост возникает вследствие размыва формы потоком расплава при заливке.
• Просечки (гребешки, заусенцы) возникают из-за попадания расплава в повреждения формы или стержня.

Трещины

Еще один часто встречающийся порок литья — это трещины. Они бывают:

Трещины — деффект литья

• Горячие. Возникают при температуре кристаллизации из-за усадочных напряжений. Приобретают неровный вид.
• Холодные. Возникают при более низких температурах, имеют ровный, прямой профиль.
• Межкристаллические. Свойственны легированным сталям в зонах неметаллических включений.

• Ситовидная пористость — это множество мелких пузырьков в теле детали
• Газовые раковины – каверны большего размера, возникшие из-за выхода и объединения мелких пузырьков.

Встречается при отливке чугуна, на поверхности детали формируется тонкое включение чугуна другого вида.

Внутренние дефекты

Усадочная пористость

Усадочные пороки возникают ввиду сжатия  металла при смене им фазового состояния с жидкого на твердое.

Основные причины возникновения брака при литье

• Несоблюдение технологии литья: режима заливки и охлаждения, состава шихты и земли, порядка изготовления форм и т.п.
• Усадка металла при кристаллизации
• Ошибки при проектировании формы в целом и литниковой системы в особенности
• Недостаточная газопроводимость формы и нарушение вентиляции отливки

Дефект при усадки металла при кристаллизации

При условии соблюдения норм проектирования, состава смесей и технологических режимов литья производство получит качественную отливку, сведя вероятность брака литья к минимуму.

Способы исправления литейного брака

Для исправления поверхностных дефектов применяется механическая обработка — токарная, фрезерная или зачистка.

Фрезерная обработка брака литья

Если при этом размеры детали сократились больше допустимого, применяется наплавка тонкого слоя металла, доводящего размеры до требуемых и, как правило, улучшающего свойства заготовки.

Ультразвуковой неразрушающий метод контроля

Внутренний брак обнаруживается методами неразрушающего контроля. Иногда, если причина образования дефектов — внутренние напряжения, их удается снять путем нагрева и охлаждения по специальной методике. К сожалению, чаще внутренний брак литья исправлению не подлежат.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.