Colataè diventato un metodo importante per la produzione di getti grezzi nella produzione meccanica e occupa una posizione significativa nella produzione industriale. Con lo sviluppo della società, la concorrenza nel settore della fusione è diventata sempre più intensa. Il modo in cui ottenere un punto d'appoggio nel mercato in un contesto di concorrenza così accanita ha posto elevate esigenze all'industria della fusione stessa, compreso l'aggiornamento delle attrezzature, i progressi tecnologici e il miglioramento dei nuovi processi. Nella produzione di fusioni, le increspature sono un difetto superficiale caratteristico delle parti in ghisa solida-stampate ed è uno dei fattori principali che incidono sulla qualità della fusione e ostacolano la produzione di ghisa.
Difetti delle rughe e il loro meccanismo di formazione
In genere, i difetti dovuti a increspature si riscontrano comunemente sulla parte superiore del getto, negli angoli morti o sulle superfici verticali dei getti a pareti sottili-con spessori inferiori a 15 mm. In base all'aspetto, esistono quattro tipi principali di difetti legati alle rughe: ramificati, tagliati a freddo-, a forma di goccioline- e scorie-incluse. Tra questi, l'increspatura ramificata è meno profonda, mentre l'increspatura-del taglio a freddo, a forma di gocciolina-e e delle scorie-incluse sono più profonde. Le superfici di tali difetti sono spesso ricoperte da scaglie di carbonio leggere e lucenti, mentre i recessi dei difetti sono riempiti di carbonio fuligginoso. La presenza di tali difetti e residui solidi di polistirolo compromette gravemente la qualità superficiale delle parti in ghisa. Nella fusione in stampo solido, se la plastica espansa non riesce a vaporizzare completamente, i suoi prodotti di decomposizione possono ispessire le membrane originariamente sottili a nido d'ape-della struttura della schiuma, distruggendo la struttura della schiuma e formando una crosta spessa e dura. Durante la solidificazione del ferro fuso, la tensione superficiale del polistirene liquido residuo differisce da quella del ferro fuso, provocandone la contrazione. Dopo che il liquido metallico si raffredda e si solidifica, questo forma rughe ondulate discontinue. I difetti della pelle rugosa-separati dal freddo e simili a goccioline- si verificano principalmente nei punti di convergenza di due o più flussi di ferro fuso sottoraffreddato o sulla superficie superiore dove rimangono residui di polistirene liquido o solido non vaporizzato. Dopo che la fusione si è raffreddata e solidificata, questi residui carboniosi rimangono intrappolati sulla superficie della fusione, formando inclusioni irregolari sotto forma di difetti della pelle rugosa.
Fattori che influenzano i difetti della pelle rugosa
Influenza del materiale del modello: quando il metallo fuso scorre su modelli riscaldati, la gassificazione e la decomposizione della plastica espansa sono incomplete, lasciando parte del materiale allo stato liquido. Anche a temperature sufficientemente elevate, il tempo necessario per la completa gassificazione del materiale del modello supera sempre il tempo di riempimento del metallo. Questi materiali residui del modello liquido possono accumularsi sulla superficie del metallo fuso o aderire alle pareti dello stampo, formando potenzialmente vari difetti di fusione in condizioni di processo sfavorevoli. Pertanto, il materiale di stampaggio è il fattore principale che causa o influenza i difetti di increspatura nella ghisa. Meno sono i prodotti di decomposizione ad alta-temperatura della plastica espansa in forma liquida (o solida), minore è la probabilità che si verifichino difetti.
Influenza delle leghe: l'esperienza di produzione dimostra che l'acciaio fuso e l'alluminio fuso hanno una migliore qualità superficiale e non presentano difetti dovuti a grinze; la ghisa malleabile presenta meno difetti della ghisa grigia; la ghisa di alta-gradazione presenta meno difetti rispetto alla ghisa di bassa-gradazione, il che potrebbe essere correlato al contenuto di carbonio della lega. La pratica dimostra anche che maggiore è il contenuto di carbonio nella lega, più gravi sono i difetti; al contrario, minore è il contenuto di carbonio, minori saranno i difetti.
Influenza della temperatura e della velocità di colata: la pratica dimostra che i difetti di increspatura della ghisa diminuiscono con l'aumento della temperatura di colata del liquido metallico, mentre i difetti di adesione della sabbia diventano più gravi; al contrario, più bassa è la temperatura di colata, più gravi saranno i difetti di raggrinzimento. Acciaio fuso, ghisa, alluminio fuso e altre leghe versate a temperature diverse daranno come risultato getti con qualità superficiali significativamente diverse. La plastica espansa subisce una serie di reazioni quando esposta al metallo fuso ad alta-temperatura nello stampo, la più significativa delle quali è la reazione endotermica di vaporizzazione. Ciò riduce inevitabilmente la temperatura e la fluidità del metallo fuso, influenzando la sua capacità di riempire lo stampo. Durante la colata di leghe diverse, si è osservato che la plastica espansa subisce trasformazioni diverse tra il metallo fuso e lo stampo. Se la temperatura di colata è prossima al punto di vaporizzazione del materiale plastico espanso, durante il colaggio si produce solo fumo bianco, senza formazione di prodotti di decomposizione neri; quando la temperatura sale fino a quella di colata della ghisa, dalle giunture della sabbiera fuoriescono sostanze oleose e si produce una grande quantità di fumo nero; e quando la temperatura continua a salire fino alla temperatura di colata dell'acciaio, la plastica può subire un'altra trasformazione che aiuta a migliorare i difetti.
L'aumento della velocità di colata può anche consentire alla plastica espansa di assorbire più calore dal metallo fuso durante il breve periodo di riempimento del metallo, compensando la rapida velocità di raffreddamento dei getti stampati in solido- e accelerando al tempo stesso la velocità di vaporizzazione dello stampo di plastica espansa.
Influenza del sistema di colata e della posizione di colata: Un sistema di colata progettato in modo improprio o una posizione di colata inadeguata possono causare cavità da ritiro e porosità. Anche una scelta inadeguata dei parametri dimensionali dei canali di colata nel sistema di colata può portare a tali difetti. Quando il canale di colata interno si trova nella parte più spessa della parete di colata, le dimensioni del canale di colata interno vengono selezionate per essere più spesse. Dopo che il getto è stato versato, il flusso di liquido nel canale di colata interno rimane allo stato liquido per un periodo prolungato. Quando si utilizzano processi convenzionali per la ghisa (come il sistema di colata a pioggia-) per versare parti solide in ghisa, i difetti come inclusioni, incrostazioni, fori di gas e grinze sono gravi e la qualità è costantemente insoddisfacente.
L'effetto della permeabilità della sabbia di stampaggio: la vaporizzazione della plastica espansa avviene principalmente nelle aree direttamente adiacenti al metallo fuso. Una volta che si forma uno strato di gas di decomposizione ad alta-temperatura tra la plastica espansa e il metallo fuso, la velocità di vaporizzazione della plastica espansa dipende principalmente dalla velocità con cui questo gas di decomposizione ad alta-temperatura permea la sabbia di stampaggio e si dissipa. Migliorare la permeabilità della sabbia di formatura aiuta ad aumentare la distanza della fase gassosa, consentendo al gas di dissiparsi attraverso la sabbia di formatura su un'area più ampia. Gli esperimenti indicano inoltre che il miglioramento della permeabilità della sabbia di formatura è un fattore importante per garantire la qualità dei getti.
Influenza della forma del getto: getti di diverse forme e dimensioni hanno effetti diversi sulla qualità della superficie. Sebbene questa influenza segua determinati modelli, ciò non significa che forme più complesse comportino una qualità superficiale inferiore o che forme più semplici garantiscano una qualità migliore. Piuttosto, maggiore è il rapporto tra area superficiale e volume, o maggiore è l’area superficiale superiore, maggiore è la probabilità che la superficie superiore sviluppi difetti concavi diffusi. Per i componenti in ghisa, i difetti legati alle grinze sono particolarmente comuni. Anche se confrontati con getti cilindrici dello stesso volume, i componenti di piastre piane con forme semplici spesso mostrano una qualità superficiale inferiore (soprattutto sulla superficie superiore) a causa della loro area superficiale maggiore o del rapporto area superficiale-/volume più elevato. In condizioni di produzione identiche, la qualità della superficie dei componenti a piastra piana è generalmente inferiore a quella dei pezzi fusi cilindrici.
