Behandeling van ernstige porositeit in cilindrische buisvormige zandkernen tijdens de productie van nodulair gietijzeren onderdelen met behulp van groene zandvormtechnologie

Vandaag zullen we een geval analyseren van porositeitsdefecten die optreden bij de gecoate zandkern van een nodulair gietijzeren onderdeel. Het materiaal is GGG40, geproduceerd met behulp van een verticale productielijn.

Vanwege het vaste gebied in het onderste deel van de zandkern van het gietstuk is het moeilijk om het gas in de ronde buis van het gietstuk af te voeren. Daarom wordt het door de zandkern gegenereerde gas "opgesloten" in het uiteindelijke stollingsgebied (hete plek) in het gietstuk tijdens het stollingsproces van het gesmolten ijzer, en kan het niet soepel worden afgevoerd. Hieronder volgen gedetailleerde redenen voor de vorming en systematische oplossingen:

Kernoorzaakanalyse: De piekgasemissie van de zandkern komt niet overeen met de timing van het stollen van het gesmolten ijzer. Wanneer de gecoate zandkern in aanraking komt met gesmolten ijzer op hoge temperatuur, zal het harsbindmiddel snel verbranden en ontleden, waardoor een grote hoeveelheid gas ontstaat. Als deze gassen niet soepel kunnen worden afgevoerd, zullen ze het gesmolten ijzer binnendringen en poriën vormen op het uiteindelijke gestolde oppervlak.

Oplossing:

1. Optimaliseer de zandkern zelf (het allerbelangrijkste!): verminder de gasontwikkeling van de zandkern: controleer het merk en model van het gecoate zand dat u gebruikt. Het wordt aanbevolen om over te schakelen op met gas gecoat zand met een lage emissie, waarbij gewoonlijk hars en verharder met een lage emissie worden gebruikt. Verbeter het ademend vermogen van de zandkern: Communiceer met de leverancier van gecoat zand om de sterkte-eisen van de zandkern op passende wijze te verminderen. Overmatige sterkte betekent dat er een grote hoeveelheid hars wordt toegevoegd en een hoge gasontwikkeling. Hoe lager de sterkte, hoe beter, terwijl wordt voldaan aan de eisen voor styling en gieten. Controleer of de compactheid van de zandkern te hoog is. Bij het maken van de kern mag de zandinjectiedruk niet te hoog zijn om te voorkomen dat de zandkern te dicht wordt. Zorg voor een soepele afvoer van zandkernen: Bij het maken van zandkernen moeten er afvoerkanalen gemaakt worden! Voor deze kleine kern met een diameter van 3 cm kunnen met een ventilatienaald meerdere kleine uitlaatgaten in het midden van de zandkern worden geprikt, of er kunnen vooraf ingebedde wasdraden worden gebruikt om tijdens het gieten uitlaatkanalen te smelten en te vormen. Controleer de speling van de zandkernkop om ervoor te zorgen dat het uitlaatkanaal bij de kernkop glad en onbelemmerd is, waardoor gas soepel door de kernkop en in de mal of het zanduitlaatsysteem kan ontsnappen.

2. Stollingsvolgorde en gasvanger: Nodulair gietijzer heeft een pasta-achtige stollingseigenschap en het interieur blijft lange tijd in vloeibare toestand nadat de schaal is gevormd. De wanddikte van het gietstuk is uniform, maar het centrale gebied van de binnenwand is de uiteindelijke stollingszone. Het gas dat niet kan worden afgevoerd, vormt een hoge druk in de vormholte en op het zwakke moment waarop het oppervlak van de gesmolten ijzerkorst begint te stollen (meestal de binnenwand van het midden- en bovenste gedeelte), dringt het het metaal binnen dat zich nog in vloeibare toestand bevindt. Als gevolg van de expansie- en stollingsdruk van grafiet worden deze gassen uiteindelijk "opgesloten" in het uiteindelijke stollingsgebied, waardoor onderhuidse poriën of invasieve poriën worden gevormd.

3. De chemische eigenschappen van gesmolten ijzer verergeren de situatie: een overmatig resterend magnesiumgehalte (Mg) kan de oppervlaktespanning van het gesmolten ijzer verhogen, waardoor het voor binnendringende bellen moeilijker wordt om te drijven en te ontsnappen. Oxidatie van ijzervloeistoffen (hoog zuurstofgehalte) of onvolledige ovenvulling (roest, olievlekken) zullen de neiging tot zelfneergeslagen poriën vergroten, waardoor ernstige poriën worden gevormd samen met invasieve gassen.

2. Systematische oplossingen moeten worden onderzocht en getest, van primair naar secundair:

1. Optimalisatie van de zandkern (de meest directe en effectieve maatregel) om de gasproductie te verminderen: Neem onmiddellijk contact op met de leverancier van gecoat zand en schakel over op gasarm gecoat zand. Dit materiaal is speciaal ontworpen om dergelijke problemen op te lossen door gebruik te maken van speciale harsen en additieven om de gasproductie te verminderen en de piekgasproductie te vertragen. Zorg ervoor dat de afvoer van de zandkern absoluut onbelemmerd is (van het grootste belang!): Voor zandkernen met een diameter van 30 mm moet tijdens het kernmaakproces een afvoersysteem worden geïnstalleerd. Beste methode: gebruik vooraf ingebedde uitlaatwasdraad. Tijdens het kernmaakproces worden een of meer wasdraden ingebed en de wasdraden smelten tijdens het gieten en vormen een perfect uitlaatkanaal. Eenvoudige methode: Steek een ontluchtingsgat door (of nabij) het midden van de zandkern of met een ontluchtingsnaald. Zorg ervoor dat deze kanalen zijn verbonden met de kernkop. Optimaliseer het kernontwerp: controleer de positie van de kern in de mal om ervoor te zorgen dat de opening tussen de kern en de zandvorm niet volledig kan worden afgedicht nadat de zandkern is geplaatst, wat het laatste kanaal is waar gas buiten de mal kan ontsnappen. Indien nodig kan de opening tussen de kernkoppen worden vergroot of kunnen er speciale uitlaatgleuven worden gemaakt.

2. Procesoptimalisatie (aanpassing van de interactie tussen gesmolten ijzer en zandkern) om de giettemperatuur te verhogen: Dit is de snelste en meest effectieve tijdelijke maatregel ter plaatse. Het op de juiste manier verhogen van de giettemperatuur (zoals 1380 ° C → 1400-1420 ° C) kan de tijd verlengen waarin het gesmolten ijzer vloeibaar blijft en meer tijd geven om het gas te laten ontsnappen. Laat het oppervlak van de zandkern sneller sinteren om een ​​"verglaasde" harde schaal te vormen, waardoor wordt voorkomen dat de diepe hars gas blijft uitstoten. Let op: een te hoge temperatuur kan andere problemen veroorzaken (zoals het vastzitten van zand) en er moet een evenwichtspunt worden gevonden. Versnel de schenksnelheid: verkort de vultijd en vermijd turbulentie. De snel gevestigde statische metaaldruk kan de gasinvasie en volledige uitlaat beter onderdrukken vóór de lagere stolling. Zorg voor een soepel gieten: gebruik een bodemgietsysteem om direct doorspoelen van de zandkern door gesmolten ijzer te voorkomen, turbulentie en krullen te verminderen. 3. Controle van smelt- en ijzervloeistoffen (om zelfproblemen te elimineren en te voorkomen dat er nog meer letsel ontstaat) controleert strikt het resterende magnesiumgehalte: overmatige Mg-residuen zijn de "katalysator" voor de poriën. Zorg ervoor dat het resterende Mg-gehalte na de sferoïdisatiebehandeling binnen de ondergrens wordt gehouden die door het proces wordt vereist (zoals 0,03% -0,04%) en niet te hoog mag zijn. Gebruik schone ovenmaterialen: Elimineer schrootstaal en gerecyclede materialen met ernstige roest- en olievlekken en voorkom dat hun ontleding leidt tot de productie van [H]-, [O]- en CO-gassen. Slakken grondig verwijderen: Vóór de sferoïdisatiebehandeling en het gieten moet de slak grondig worden verwijderd om te voorkomen dat de slak in de vormholte wordt gerold.

Samenvatting en aanbevelingen voor actieprioriteit

1. Eerste prioriteit (onmiddellijke inspectie): Controleer of de zandkern een afvoerkanaal heeft! Als dit niet het geval is, is dit het probleem dat eerst moet worden opgelost. Probeer wasdraden te begraven of ventilatiegaten te dichten.

2. Tweede prioriteit (snel testen): Verhoog de giettemperatuur met 20-30 ° C en observeer de verbetering van de porositeit. Als het effect significant is, wijst dit sterk op het probleem van de gasontwikkeling in de zandkern.

3. Derde prioriteit (contact opnemen met leveranciers): Verzoek om met gas gecoate zandmonsters met lage emissie voor vergelijkende tests, wat vaak de sleutel is tot het oplossen van het probleem.

4. Vierde prioriteit (detectie en registratie): Controleer het resterende Mg-gehalte in de ijzervloeistof na sferoïdisatie om er zeker van te zijn dat dit binnen een redelijk laag bereik ligt.