Prima che la superficie del getto si solidifichi in un guscio, i materiali di stampaggio come stampi e anime di sabbia vengono riscaldati per produrre gas. I gas non si dissolvono nel metallo fuso, ma invadono il metallo fuso sotto pressione formando bolle e pori. Attualmente, la maggior parte dei difetti dei pori riscontrati negli stabilimenti di colata in stampo umido nel mio paese appartengono a questo tipo di "pori intrusivi".
È meglio che il gas emesso dallo stampo e dall'anima in sabbia venga scaricato attraverso i pori della sabbia. Tuttavia, le capacità di ventilazione delle forme e delle anime di sabbia sono limitate ed è particolarmente difficile creare passaggi di scarico per anime di sabbia complesse. All'aumentare della quantità di gas generato, la pressione del gas di interfaccia alla fonte del gas (chiamata "contropressione") continua ad aumentare. Se la velocità di colata è elevata, la pressione statica del metallo fuso supera la contropressione del gas e il gas non può invadere il metallo fuso. Se il metallo fuso sull'interfaccia non riesce a stabilire in tempo una pressione statica sufficiente a superare la contropressione della generazione di gas, il gas penetrerà attraverso la superficie non solidificata del pezzo fuso e penetrerà nel metallo fuso formando bolle. Il volume riscaldato delle bolle perforate nel metallo fuso tende a continuare ad espandersi. Inoltre, alcune fonti di gas trasportano continuamente gas e nel metallo fuso compaiono strisce di bolle. La forma degli stomi invasori è sferica o a forma di pera. La direzione indicata dalla sua punta è la direzione della fonte d'aria. La dimensione dei pori invasori varia. Possono galleggiare e rimanere non molto al di sopra della fonte di gas nel getto, oppure possono raccogliersi sotto la pelle della superficie superiore del getto per formare una forma piatta. Se la temperatura di colata è elevata e la viscosità del metallo fuso è bassa, le bolle d'invasione potrebbero fuoriuscire dalla superficie superiore dello stampo in sabbia o fluire nel montante di troppopieno insieme al metallo fuso. La fonte dei pori varia a seconda dello stampo o del nucleo della sabbia.
1. I difetti stomatici possono essere prevenuti aumentando la capacità di ventilazione della parete e riducendo la generazione di gas della sabbia di modellatura. Le cause specifiche e le misure preventive sono le seguenti:
1. Lo stampo in sabbia verde ha una grande quantità di gas: l'umidità della sabbia di stampaggio è troppo elevata, soprattutto quando il contenuto di carbone polverizzato è eccessivo, una grande quantità di gas potrebbe essere emessa improvvisamente quando il metallo fuso viene versato all'interno la cavità dello stampo. Se allo stesso tempo lo scarico non è regolare, la pressione del gas supererà la pressione statica locale del metallo fuso e penetrerà improvvisamente nel metallo fuso, formando uno spruzzo esplosivo. Questo di solito viene chiamato "fuoco soffocante", che formerà bolle più grandi nella fusione. Pertanto, durante la colata di sabbia verde, il tasso di compattazione e il contenuto di umidità della sabbia di formatura devono essere rigorosamente controllati e il tasso di generazione di gas non deve essere troppo elevato. L'effettivo contenuto di carbone polverizzato della sabbia di formatura dovrebbe essere controllato principalmente in base alla morfologia superficiale del getto. Se sulla superficie del getto si attacca una leggera sabbia, è possibile aumentare leggermente la quantità di carbone polverizzato. Se la superficie del getto è diventata blu, la quantità effettiva di carbone polverizzato dovrebbe essere ridotta per evitare un'eccessiva generazione di gas.
2. Le impurità nella sabbia verde emetteranno gas quando riscaldate: piccole palline di argilla, palline di carta sminuzzate, mozziconi di sigaretta, frammenti di sabbia che assorbono l'umidità e altre sostanze organiche mescolate nella sabbia di stampaggio emetteranno gas quando riscaldate e cambieranno dopo assorbendo acqua nella sabbia verde. Migliora le prestazioni di produzione intensa di gas. Queste impurità sono esposte sulla superficie della cavità dello stampo e diventeranno inevitabilmente punti di emissione di gas concentrato. Nella produzione della fusione, molti difetti inspiegabili dei pori sono per lo più causati da impurità mescolate nella sabbia di formatura. A volte le bolle si generano una dopo l'altra e diventano una serie di pori nella sezione trasversale della fusione.
3. L'anima di sabbia e il ferro di raffreddamento interno nello stampo umido sono influenzati dall'umidità: dopo lo stampaggio in una determinata fonderia di valvole, l'anima di sabbia della scatola del nucleo freddo e la scatola della fibbia vengono immediatamente chiuse e il forno viene aperto per la colata il giorno successivo . Un gran numero di difetti dei pori nei getti sono causati dall’assorbimento di umidità nell’anima della sabbia. Il nucleo freddo della sabbia della scatola di carotaggio assorbe facilmente l'umidità. Durante la colata, l'acqua assorbita dal nucleo di sabbia evapora immediatamente in vapore acqueo quando viene riscaldata ed entra nel metallo fuso formando bolle. Le fabbriche che non possono aprire il forno lo stesso giorno, possono chiudere la scatola senza prima inserire le anime e attendere fino al giorno di apertura prima di aprire lo stampo in sabbia, posizionare l'anima, chiudere lo stampo e versare per evitare un eccessivo assorbimento di umidità. lo stampo di sabbia. Dovresti stare più attento quando modelli con la sabbia calda. Se si attende un certo periodo di tempo dopo lo stampaggio prima di versare, il vapore acqueo emesso continuamente dalla sabbia calda si condenserà nella cavità dello stampo e installerà un'anima di sabbia fredda, un supporto per l'anima o un ferro di raffreddamento interno. Ad esempio, la Figura 28 mostra una fusione cilindrica con un diametro interno di 4 pollici (ф101,6 mm). Il contenuto di umidità della sabbia di stampaggio a caldo è del 3,5%, la temperatura è di 58 gradi, la temperatura interna e quella interna della sabbia sono di 18 gradi e la fusione viene lasciata per 80 minuti dopo lo stampaggio. Dopo il raffreddamento, la pulizia e la lavorazione, i getti vicino alla superficie superiore dell'anima in sabbia presentano difetti dei pori a nido d'ape diffusamente distribuiti, che si formano a causa della condensazione del vapore acqueo sulla superficie dell'anima in sabbia.
4. La capacità di scarico dello stampo in sabbia è insufficiente: la sabbia verde ha un'elevata permeabilità all'aria, che aiuta a scaricare la contropressione sull'interfaccia. Tuttavia, non dovrebbe essere troppo alto per evitare l'adesione meccanica della sabbia o la rugosità superficiale della fusione. Maggiore è la compattezza della forma in sabbia, minore è lo spazio tra i granelli di sabbia e peggiore è la capacità di ventilazione della forma in sabbia durante la fusione. Per evitare difetti dei pori, di solito non è possibile fare affidamento solo sulla permeabilità all'aria dello stampo in sabbia, ma anche prevedere ulteriori canali di scarico per migliorare la capacità di scarico. Durante lo stampaggio manuale e lo stampaggio a macchina semplice, al fine di migliorare la capacità di ventilazione dello stampo in sabbia, l'addetto allo stampaggio utilizza un trapano appuntito per creare fori di sfiato non penetranti dal retro dello stampo in sabbia. La profondità del foro di sfiato è a circa 4-5 mm di distanza dal modello, il che può evitare di danneggiare il modello e può penetrare o essere vicino allo strato di coesione dell'umidità della sabbia di stampaggio per ridurre la resistenza allo scarico. È anche comune praticare fori di ventilazione direttamente nell'atmosfera sullo stampo in sabbia. Le macchine per lo stampaggio con un grado di meccanizzazione più elevato utilizzano canali di scarico a forma di lamiera piatta e a forma di foro rotondo sulla dima e sono dotate di aghi di scarico che non sono aperti all'atmosfera su ciascuna sporgenza dello stampo. Anche se l'altezza del perno di sfiato è solo la metà dello spessore dello stampo in sabbia, il valore di permeabilità all'aria in quella posizione sarà raddoppiato. Alcune linee di produzione di modellismo sono dotate di foratrici speciali per forare bocchette diritte o semipassanti. Ho visto una fonderia all'estero che utilizzava una linea di formatura ad alta pressione per produrre blocchi cilindri per motori diesel. Dopo l'apertura dello stampo superiore in sabbia, i lavoratori hanno utilizzato un trapano elettrico a mano lunga per praticare più fori di scarico dalla cavità dello stampo. Nella cavità dello stampo dello stampaggio a iniezione con divisione verticale sono presenti parti che trattengono l'aria e il gas può essere scaricato utilizzando scanalature di scarico della lamiera.
5. Bassa pressione e temperatura del ferro fuso: la quantità di sabbia consumata sulla superficie superiore della cavità dello stampo della scatola di sabbia superiore non deve essere troppo piccola. Da un lato impedisce al ferro fuso di rompere lo stampo di sabbia. D'altro canto, aumenta la pressione statica del ferro fuso per inibire lo sviluppo della forma e dell'anima in sabbia. Contropressione dell'aria. Anche il posizionamento degli anelli del cancello e degli anelli montanti sullo stampo in sabbia può aumentare la pressione idraulica del metallo. L'aumento della temperatura di colata del ferro fuso può ridurre la viscosità del metallo fuso, facilitando il galleggiamento e lo scarico delle bolle dal ferro fuso. Prestare particolare attenzione alla temperatura effettiva di colata dell'ultimo tipo di ferro fuso nello stesso mestolo di colata. Aumentare opportunamente la temperatura di colata non solo è utile per prevenire l'intrusione nei pori, ma aiuta anche a prevenire difetti come l'intrappolamento dei pori e di altri pori, l'isolamento dal freddo e il versamento insufficiente. L'apertura di una colonna montante di troppopieno può far fuoriuscire il ferro fuso misto a bolle e inclusioni fuori dalla cavità dello stampo.
2. Il nucleo di sabbia emette gas
Indipendentemente dal legante utilizzato per realizzare l'anima in sabbia, è più probabile che la produzione di getti produca difetti di porosità intrusivi. Poiché il nucleo di sabbia è circondato da ferro fuso e riscaldato violentemente, il legante si decompone e produce una grande quantità di gas. L'anima in sabbia è collegata alla sede dell'anima in sabbia attraverso la testa dell'anima e il gas viene scaricato dalla sede dell'anima fuori dallo stampo. È difficile rendere liscio il sistema di scarico. La stragrande maggioranza dei difetti di porosità spesso riscontrati nelle fonderie che producono pezzi fusi con anime multi-sabbia, come blocchi cilindri e testate di motori di automobili, sono causati dal degassamento dell'anima di sabbia. L'Istituto Centrale di Ricerca della Toyota Corporation in Giappone ha studiato la contropressione e il meccanismo di generazione dei pori nell'interfaccia quando si versa il ferro fuso nel nucleo del guscio di sabbia di resina fenolica per le fusioni di automobili. Un sensore di pressione con diaframma in silicio viene utilizzato in un punto in cui è probabile che si formino dei pori per misurare la variazione della pressione del gas (in cm Fe) del nucleo del guscio nel tempo dopo la fusione. Allo stesso tempo, è stato anche misurato che la pressione del ferro fuso (sempre in cm Fe) aumenta all'aumentare del livello del liquido versato. I risultati mostrano che ci sono tre picchi nella pressione del gas nel nucleo di sabbia (vedere la curva nella Figura 29). I è la contropressione quando il ferro fuso copre appena il nucleo di sabbia; II è il picco più alto della contropressione dopo 10-30 secondi; III ha un valore di picco inferiore e la durata dipende dal contenuto di legante resinoso del nucleo di sabbia. Se la pressione del ferro fuso A dopo il versamento è maggiore della contropressione di generazione del gas del nucleo del guscio, la curva sarà uniforme e non si verificheranno difetti nei pori. Se la pressione del ferro fuso di colata è B, il picco della pressione del gas II oscilla in modo significativo, poiché il gas del nucleo di sabbia supera la pressione del ferro fuso e invade il ferro fuso, ovvero il fenomeno delle bolle. Se il tempo di formazione delle bolle è breve e il tempo di pre-solidificazione è lungo, sebbene non necessariamente si verifichino difetti nei pori, ci saranno più difetti nei pori rispetto a quando la pressione del ferro fuso è A. Alcuni difetti nei fori d'aria possono verificarsi nella produzione di massa. Se la pressione effettiva del ferro fuso è solo C, la contropressione del gas del nucleo di sabbia supera la pressione del ferro fuso e appariranno delle bolle immediatamente dopo che il ferro fuso copre il nucleo di sabbia. Continuare fino a quando la superficie del getto si solidifica e i picchi I, II e III della curva scompaiono, indicando che devono esserci dei difetti nei pori sul getto. Dalla curva tempo-pressione si può vedere che se la pressione del ferro fuso supera la contropressione dell'interfaccia in qualsiasi momento dopo il versamento, non ci saranno bolle che perforano il ferro fuso dal nucleo di sabbia.
3. I metodi comunemente utilizzati per prevenire l'intrusione di pori dal nucleo di sabbia sono i seguenti:
1. Migliorare la capacità di scarico del nucleo di sabbia: ove possibile, dovrebbe esserci un foro di scarico liscio al centro del nucleo di sabbia. Se lo spazio tra la testa del nucleo e la sede del nucleo è ampio, la testa del nucleo in sabbia deve essere racchiusa con materiali sigillanti come feltrini in fibra refrattaria, strisce di fango, corde di amianto, ecc. per garantire che il metallo fuso non penetri nello scarico canale. Per le carote di sabbia spesse e di grande sezione, queste devono essere scavate o scavate a metà in una cavità interna a forma di griglia e quindi incollate. Il metodo di scarico più comunemente utilizzato per le anime in sabbia autoindurente in resina consiste nell'utilizzare tubi flessibili intrecciati in nylon, che possono essere facilmente incorporati nell'anima in sabbia lungo qualsiasi forma dell'anima in sabbia. Per le anime in sabbia di getti complessi come testate cilindri e blocchi motore di motori a combustione interna, è necessario prestare particolare attenzione alla capacità di scarico dell'anima in sabbia. Le casse d'anima calde, le casse d'anima fredde e le anime a guscio vengono tutte sparate integralmente. I tubi di scarico non possono essere pre-incorporati, ma è possibile posizionare e realizzare aghi o aste di ventilazione durante la realizzazione del carotaggio (alcuni devono essere estratti prima del carotaggio). Più spesso, dopo che il nucleo di sabbia si è indurito, viene utilizzata una punta da trapano in carburo per forare la testa del nucleo per facilitare lo scarico. Una volta ho visto una fabbrica straniera di fusione di automobili prodotta in serie. Durante la produzione di un'anima in sabbia con camicia d'acqua a testa cilindrica multicilindrica, è stata utilizzata una speciale macchina di perforazione multitesta per praticare simultaneamente fori ciechi per ciascuna testa del nucleo del canale dell'acqua di raffreddamento dell'anima in sabbia con camicia d'acqua dal basso verso l'alto. Sebbene la profondità di perforazione non sia elevata, è molto vantaggioso lo scarico.
2. Ridurre il più possibile la generazione di gas dell'anima di sabbia resinosa: scegliere un legante con elevata forza di adesione, bassa generazione di gas e generazione lenta di gas, ridurre la quantità di legante aggiunto e cuocere con cura l'anima di sabbia e altre misure possono ridurre la generazione di gas del nucleo di sabbia. Volume di gas e velocità di generazione del gas.
3. Aumentare la velocità di colata e la temperatura di colata: partendo dal presupposto che non si verificherà turbolenza, il gas verrà intrappolato e lo stampo non verrà eroso, la velocità di colata dovrebbe essere aumentata per aumentare rapidamente la pressione del liquido metallico per impedire l'intrusione di gas. Inoltre, è meglio aumentare la temperatura di colata per ridurre la viscosità del ferro fuso, in modo che le bolle in entrata possano galleggiare facilmente ed essere scaricate nel montante di troppopieno insieme al flusso di metallo. Questo è il motivo per cui quando i getti presentano difetti dei pori intrappolati o invasivi, è possibile eliminare i difetti dei pori aumentando la temperatura di colata di 30-50 gradi. Durante la produzione, è necessario controllare la temperatura effettiva dell'ultima scatola di ferro fuso in ciascun pacchetto di colata. Poiché la temperatura del ferro fuso finale diminuisce, è probabile che si verifichino difetti nei pori.
4. Accensione della testa del nucleo: durante il versamento, accendere l'uscita del gas del sistema di scarico del nucleo di sabbia sulla parte superiore dello stampo di sabbia per accendere il gas che fuoriesce dal nucleo di sabbia. Può migliorare la forza di estrazione dell'uscita del gas e aumentare la velocità di scarico del gas del nucleo di sabbia.
