Trattamento della porosità grave nelle anime tubolari cilindriche in sabbia durante la produzione di parti in ghisa sferoidale utilizzando la tecnologia di stampaggio in sabbia verde

Oggi analizzeremo un caso di difetti di porosità che si verificano nel nucleo rivestito di sabbia di un componente di ghisa duttile. Il materiale è GGG40, prodotto utilizzando una linea di produzione verticale.

A causa della zona solida nella parte inferiore dell'anima in sabbia della fusione, è difficile scaricare il gas all'interno del tubo tondo della fusione. Pertanto, il gas generato dall'anima in sabbia rimane "intrappolato" nella zona di solidificazione finale (punto caldo) all'interno del getto durante il processo di solidificazione della ghisa fusa e non può essere scaricato in modo fluido. Di seguito sono riportate le ragioni dettagliate della formazione e le soluzioni sistematiche:

Analisi delle cause del nucleo: il picco di emissione di gas del nucleo di sabbia non corrisponde ai tempi di solidificazione del ferro fuso. Quando il nucleo di sabbia rivestito incontra ferro fuso ad alta temperatura, il legante in resina brucerà e si decomporrà rapidamente, producendo una grande quantità di gas. Se questi gas non possono essere scaricati senza problemi, invaderanno il ferro fuso e formeranno pori sulla superficie finale solidificata.

Soluzione:

1. Ottimizza il nucleo di sabbia stesso (cosa più importante!): riduci la generazione di gas del nucleo di sabbia: controlla la marca e il modello della sabbia rivestita che stai utilizzando. Si consiglia di passare alla sabbia rivestita di gas a basse emissioni, che solitamente utilizza resina e agente indurente a basse emissioni di gas. Migliorare la traspirabilità dell'anima in sabbia: comunicare con il fornitore della sabbia rivestita per ridurre adeguatamente i requisiti di resistenza dell'anima in sabbia. Una resistenza eccessiva significa che è stata aggiunta una grande quantità di resina e un'elevata generazione di gas. Minore è la resistenza, meglio è, soddisfacendo i requisiti di styling e casting. Controllare se la compattezza del nucleo di sabbia è troppo elevata. Quando si realizza l'anima, la pressione di iniezione della sabbia non dovrebbe essere troppo elevata per evitare che l'anima di sabbia diventi eccessivamente densa. Garantire uno scarico regolare delle carote di sabbia: quando si realizzano carote di sabbia, è necessario realizzare canali di scarico! Per questa piccola anima con un diametro di 3 cm, è possibile praticare diversi piccoli fori di scarico al centro dell'anima di sabbia con un ago di ventilazione, oppure è possibile utilizzare fili di cera preincorporati per sciogliersi e formare canali di scarico durante il versamento. Controllare il gioco di adattamento della testa della carota per garantire che il canale di scarico sulla testa della carota sia liscio e non ostruito, consentendo al gas di fuoriuscire agevolmente attraverso la testa della carota e nello stampo o nel sistema di scarico della sabbia.

2. Sequenza di solidificazione e trappola del gas: la ghisa duttile ha una caratteristica di solidificazione simile a una pasta e l'interno rimane allo stato liquido per lungo tempo dopo la formazione del guscio. Lo spessore della parete del getto è uniforme, ma la zona centrale della parete interna è la zona finale di solidificazione. Il gas che non può essere scaricato forma un'alta pressione all'interno della cavità dello stampo, e nel momento debole in cui la superficie del ferro fuso comincia a solidificarsi o crosta (di solito la parete interna delle parti mediana e superiore), invade il metallo che è ancora allo stato liquido. A causa dell'espansione e della pressione di solidificazione della grafite, questi gas vengono infine "bloccati" nell'area di solidificazione finale, formando pori sottocutanei o pori invasivi.

3. Le proprietà chimiche del ferro fuso aggravano la situazione: un contenuto eccessivo di magnesio residuo (Mg) può aumentare la tensione superficiale del ferro fuso, rendendo più difficile alle bolle d'invasione galleggiare e fuoriuscire. L'ossidazione liquida del ferro (alto contenuto di ossigeno) o la carica incompleta del forno (ruggine, macchie d'olio) aumenteranno la tendenza alla formazione di pori autoprecipitati, formando pori ostinati insieme a gas invasivi.

2、 Le soluzioni sistematiche dovrebbero essere studiate e testate in ordine dal primario al secondario:

1. Ottimizzazione del nucleo di sabbia (la misura più diretta ed efficace) per ridurre la produzione di gas: contattare immediatamente il fornitore di sabbia rivestita e passare alla sabbia rivestita a basso contenuto di gas. Questo materiale è specificamente progettato per risolvere tali problemi utilizzando resine e additivi speciali per ridurre la generazione di gas e ritardare la generazione di picco di gas. Assicurarsi che lo scarico del nucleo di sabbia sia assolutamente libero (della massima importanza!): Per nuclei di sabbia con un diametro di 30 mm, durante il processo di produzione del nucleo deve essere installato un sistema di scarico. Il metodo migliore: utilizzare un filo di cera di scarico pre-incorporato. Uno o più fili di cera vengono incorporati durante il processo di realizzazione dell'anima e i fili di cera si sciolgono durante la fusione, formando un perfetto canale di scarico. Metodo semplice: inserire un foro di ventilazione attraverso (o vicino) al centro del nucleo di sabbia o con un ago di ventilazione. Assicurarsi che questi canali siano collegati alla testa centrale. Ottimizza la progettazione del nucleo: controlla la posizione del nucleo nello stampo per garantire che lo spazio tra il nucleo e lo stampo in sabbia non possa essere completamente sigillato dopo aver posizionato il nucleo in sabbia, che è il canale finale per la fuoriuscita del gas all'esterno dello stampo. Se necessario, è possibile aumentare lo spazio tra le teste del nucleo o realizzare feritoie di scarico specializzate.

2. Ottimizzazione del processo (regolazione dell'interazione tra ferro fuso e nucleo di sabbia) per aumentare la temperatura di colata: questa è la misura temporanea più rapida ed efficace in loco. Aumentando opportunamente la temperatura di colata (ad esempio 1380°C → 1400-1420°C) si può prolungare il tempo in cui il ferro fuso rimane liquido e dare più tempo allo scarico del gas. Rendere più veloce la sinterizzazione della superficie del nucleo di sabbia per formare un guscio duro "vetrificato", impedendo alla resina profonda di continuare a emettere gas. Attenzione: una temperatura eccessiva può causare altri problemi (come l'adesione della sabbia) ed è necessario trovare un punto di equilibrio. Accelerare la velocità di colata: ridurre i tempi di riempimento evitando turbolenze. La pressione statica del metallo rapidamente stabilita può sopprimere meglio l'invasione di gas e lo scarico completo prima della minore solidificazione. Garantire un versamento regolare: adottare un sistema di versamento dal basso per evitare il lavaggio diretto del nucleo di sabbia da parte del ferro fuso, ridurre la turbolenza e l'arricciatura. 3. La fusione e il controllo del liquido del ferro (per eliminare i problemi personali ed evitare di aggiungere la beffa al danno) controllano rigorosamente il contenuto residuo di magnesio: un residuo eccessivo di Mg è il "catalizzatore" per i pori. Assicurarsi che il contenuto residuo di Mg dopo il trattamento di sferoidizzazione sia controllato entro il limite inferiore richiesto dal processo (ad esempio 0,03% -0,04%) e non dovrebbe essere troppo alto. Utilizzare materiali puliti per il forno: eliminare i rottami di acciaio e i materiali riciclati con gravi macchie di ruggine e olio e impedire la loro decomposizione per produrre gas [H], [O] e CO. Rimuovere accuratamente le scorie: Prima del trattamento di sferoidizzazione e della colata, le scorie devono essere accuratamente rimosse per evitare che si arrotolino nella cavità dello stampo.

Riepilogo e raccomandazioni sulla priorità delle azioni

1. Prima priorità (ispezione immediata): controllare se il nucleo di sabbia ha un condotto di scarico! In caso contrario, questo è il problema che deve essere risolto prima. Prova a seppellire fili di cera o a chiudere i fori di ventilazione.

2. Seconda priorità (test rapido): aumentare la temperatura di colata di 20-30°C e osservare il miglioramento della porosità. Se l’effetto è significativo, indica fortemente il problema della generazione di gas nel nucleo di sabbia.

3. Terza priorità (contattare i fornitori): richiedere campioni di sabbia rivestita di gas a basse emissioni per test comparativi, che spesso è la chiave per risolvere il problema.

4. Quarta priorità (rilevamento e registrazione): controllare il contenuto residuo di Mg nel liquido di ferro dopo la sferoidizzazione per assicurarsi che rientri in un intervallo ragionevolmente basso.