Analisi dei difetti di fusione correlati alla filtrazione del metallo liquido e relative contromisure

1. Difetti, cause e contromisure causate dai filtri

2. Difetto di inclusione di scorie

1. Varie leghe di fusione liquida produrranno inclusioni durante il processo di fusione e colata. Le inclusioni metalliche possono essere divise in due categorie in base alle loro fonti:

(1) Inclusioni estranee. Provengono dall'erosione dei rivestimenti dei forni, dai materiali refrattari della siviera, dalle scorie formate dalla reazione di scorie o aria, dall'erosione della sabbia di formatura o dall'erosione di qualsiasi altro materiale a contatto con il metallo fuso;

(2) Inclusioni intrinseche. Questo tipo di inclusione è formato da reazioni nella fusione del metallo, come le inclusioni di magnesio-zolfo. Le inclusioni di magnesio-zolfo sono formate dalla reazione nel ferro fuso dopo che la lega di magnesio-silicio-ferro è stata aggiunta durante il processo di sferoidizzazione.

2. Cause delle inclusioni di scorie
(1) Silicio: gli ossidi di silicio sono anche il componente principale delle inclusioni di scorie, quindi il contenuto di silicio dovrebbe essere ridotto il più possibile; (2) Zolfo: i solfuri nel ferro fuso sono una delle principali cause dei difetti di inclusione di scorie nelle parti in ghisa duttile. Il punto di fusione dei solfuri è inferiore a quello del ferro fuso. Durante la solidificazione del ferro fuso, i solfuri precipiteranno dal ferro fuso, aumentando la viscosità del ferro fuso, rendendo difficile il galleggiamento delle scorie o degli ossidi metallici nel ferro fuso. Pertanto, quando il contenuto di zolfo nel ferro fuso è troppo elevato, è facile che si formino inclusioni di scorie nella fusione. Il contenuto di zolfo della ghisa di base duttile dovrebbe essere controllato al di sotto del 0.06%. Quando è compreso tra il 0.09% e lo 0.135%, i difetti di inclusione di scorie della ghisa aumenteranno bruscamente;

(3) Terre rare e magnesio: negli ultimi anni, studi hanno dimostrato che le inclusioni di scorie sono causate principalmente dall'ossidazione di elementi come magnesio e terre rare, quindi il magnesio residuo e le terre rare non dovrebbero essere troppo elevati;

(4) Temperatura di colata: quando la temperatura di colata è troppo bassa, gli ossidi metallici nel metallo fuso sono difficili da far galleggiare in superficie a causa dell'elevata viscosità del metallo fuso e rimangono nel metallo fuso; quando la temperatura è troppo alta, la scoria sulla superficie del metallo fuso diventa troppo sottile e difficile da rimuovere dalla superficie del liquido e spesso scorre nello stampo con il metallo fuso. Nella produzione effettiva, una temperatura di colata troppo bassa è una delle cause principali dell'inclusione di scorie;

(5) Sistema di colata: il sistema di colata deve essere progettato in modo ragionevole e avere una funzione di blocco delle scorie in modo che il metallo fuso possa riempire lo stampo senza problemi ed evitare schizzi e turbolenze;

(6) Sabbia per stampaggio: se c'è sabbia in eccesso o rivestimento che aderisce alla superficie della sabbia per stampaggio, possono combinarsi con gli ossidi nel metallo fuso per formare scorie, con conseguenti inclusioni di scorie. La compattezza dello stampo di sabbia è irregolare e la superficie della parete dello stampo con bassa compattezza è facilmente corrosa dal metallo fuso e forma composti a basso punto di fusione, con conseguenti inclusioni di scorie nella fusione.

3. Misure per prevenire l'inclusione di scorie

(1) Controllare la composizione del ferro fuso: ridurre il più possibile il contenuto di zolfo nel ferro fuso (<0.06%), add an appropriate amount of rare earth alloy (0.1%~0.2%) to purify the molten iron, and reduce the silicon content and residual magnesium content as much as possible;

(2) Processo di fusione: provare ad aumentare la temperatura del metallo fuso fuori dal forno e lasciarlo riposare per un po' per facilitare il galleggiamento e l'aggregazione di inclusioni non metalliche. Pulire la scoria sulla superficie del ferro fuso e mettere un agente di copertura (perlite, cenere di legno, ecc.) sulla superficie del ferro fuso per prevenire l'ossidazione del ferro fuso. Scegliere una temperatura di colata adatta, preferibilmente non inferiore a 1350 gradi;

(3) Il sistema di colata deve garantire un flusso regolare del ferro fuso e devono essere installati un sacco di raccolta delle scorie e un filtro in schiuma ceramica per bloccare le scorie;

(4) La compattezza dello stampo deve essere uniforme e la resistenza sufficiente; la sabbia nello stampo deve essere soffiata via durante l'assemblaggio dello stampo.

3. Difetto di porosità

1. La porosità è solitamente un difetto comune nelle fusioni e spesso rappresenta una percentuale elevata di scarti di fusione.

Nelle moderne condizioni di produzione, i pori reattivi e i pori di precipitazione sono relativamente rari, mentre i pori invasivi sono più comuni. Di seguito è riportata un'analisi dei pori invasivi:

2. Cause dei pori

(1) Lo scarico della cavità è insufficiente e la sezione trasversale totale dello scarico è troppo piccola;

(2) Bassa temperatura di colata;

(3) La velocità di colata è troppo lenta; il ferro fuso non riempie lo stampo in modo uniforme e c'è del gas coinvolto;

(4) Il contenuto di umidità della sabbia da stampaggio è troppo elevato; il contenuto di cenere nella sabbia da stampaggio è elevato e la sabbia da stampaggio ha una scarsa permeabilità all'aria;

(5) Una progettazione non corretta del sistema di colata provoca l'aspirazione del gas nel ferro fuso;

(6) L'inoculante non è essiccato e la dimensione delle particelle è inappropriata; il ferro fuso non è completamente descorificato e la scoria non è bloccata durante il versamento, causando porosità della scoria;

(7) Mancata accensione tempestiva del fuoco durante il getto.

3. Misure per prevenire i pori

(1) Un numero sufficiente di perni di sfiato o piastre di scarico con sezioni trasversali appropriate sono posizionati in posizioni più alte sul modello. Di solito, la sezione trasversale di scarico dovrebbe essere circa 1.5-1.8 volte l'area trasversale totale degli ingressi;

(2) Il sistema di colata deve essere impostato secondo il principio semi-aperto e semi-chiuso e deve essere aggiunto un dispositivo di filtro in ceramica espansa nel canale di colata. Il filtro in ceramica espansa ha un effetto rettificante e il ferro fuso è relativamente stabile quando riempie lo stampo e non avrà impatto sullo stampo né produrrà schizzi o gas trascinato. La dimensione della sezione trasversale del sistema di colata è più adatta se calcolata in base a una velocità di colata di 8-10 kg/s;

(3) La temperatura di fusione del ferro fuso non deve essere inferiore a 1500 gradi e la temperatura di colata della scatola finale deve essere controllata a circa 1400~C durante la colata manuale (può essere regolata in modo appropriato a seconda delle dimensioni e dello spessore della parete della fusione). È meglio utilizzare la colata automatica e l'errore della temperatura di colata deve essere entro 20 gradi;

(4) Per un buon sistema di lavorazione della sabbia adatto allo stampaggio ad alta pressione, il contenuto di umidità della sabbia di stampaggio deve essere controllato al 2,2%, il tasso di compattazione deve essere compreso tra il 5% e la temperatura e la resistenza alla pressione devono raggiungere i 6 kpa (tutti si riferiscono al campionamento e al test sulla macchina di stampaggio). Per ottenere questi indicatori, è necessario monitorare il contenuto di ceneri della sabbia di stampaggio, la quantità di materiali ausiliari aggiunti, la dimensione appropriata delle particelle di sabbia originale, la temperatura della sabbia circolante e l'efficienza di miscelazione della sabbia;

(5) Prestare attenzione alla rimozione delle scorie di ferro fuso, al blocco delle scorie e all'accensione durante il versamento e all'essiccazione dell'inoculante.
 

4. Difetti di chiusura a freddo
 

1. Cause dei difetti di chiusura a freddo
 

(1) La temperatura di colata è troppo bassa e la capacità di riempimento del ferro fuso diventa debole;

(2) La permeabilità all'aria dello stampo di sabbia è scarsa, la pressione del gas nella sabbia è troppo alta e il ferro fuso non riesce a riempire lo stampo in tempo;

(3) La progettazione del sistema di distribuzione non è ragionevole e l'area della sezione trasversale del canale e del canale interno è piccola;

(4) I residui aderiscono alla tazza di versamento, provocando un calo della temperatura di versamento.

2. Contromisure per difetti di chiusura a freddo
 

(1) Ottimizzare la progettazione del sistema di colata, aumentare l'area del filtro ceramico in schiuma e aumentare la portata del ferro fuso;

(2) Migliorare la permeabilità all'aria della sabbia di formatura e aggiungere condotti di scarico;

(3) Aumentare la temperatura di fusione;

(4) Pulire l'area del contenitore di versamento.