درمان تخلخل شدید در هسته‌های ماسه‌ای لوله‌ای استوانه‌ای در حین تولید قطعات چدن شکل‌پذیر با استفاده از فناوری قالب‌گیری ماسه سبز

امروز یک مورد از عیوب تخلخلی را که در هسته شنی پوشش‌داده‌شده یک جزء آهن شکل‌پذیر رخ می‌دهد، تحلیل خواهیم کرد. این ماده GGG40 است که با استفاده از خط تولید عمودی تولید می شود.

به دلیل وجود ناحیه جامد در قسمت پایینی هسته ماسه ای ریخته گری، تخلیه گاز داخل لوله گرد ریخته گری مشکل است. بنابراین، گاز تولید شده توسط هسته ماسه در مرحله انجماد آهن مذاب در منطقه انجماد نهایی (نقطه داغ) در داخل ریخته‌گری به دام می‌افتد و نمی‌تواند به آرامی تخلیه شود. در زیر دلایل دقیق شکل گیری و راه حل های سیستماتیک آورده شده است:

تجزیه و تحلیل علت هسته: اوج انتشار گاز از هسته ماسه با زمان انجماد آهن مذاب مطابقت ندارد. هنگامی که هسته ماسه پوشش داده شده با آهن مذاب با دمای بالا مواجه می شود، چسب رزین به سرعت می سوزد و تجزیه می شود و مقدار زیادی گاز تولید می کند. اگر این گازها نتوانند به آرامی تخلیه شوند، به آهن مذاب حمله کرده و منافذی را در سطح جامد نهایی ایجاد می کنند.

راه حل:

1. خود هسته شنی را بهینه کنید (مهمتر از همه!): تولید گاز هسته شنی را کاهش دهید: مارک و مدل ماسه روکش شده مورد استفاده را بررسی کنید. توصیه می شود به شن و ماسه پوشش داده شده با گاز کم انتشار بروید که معمولاً از رزین گاز کم انتشار و عامل پخت استفاده می کند. بهبود تنفس هسته شنی: با تامین کننده شن و ماسه پوشش داده شده ارتباط برقرار کنید تا به طور مناسب مقاومت مورد نیاز هسته ماسه را کاهش دهید. استحکام بیش از حد به این معنی است که مقدار زیادی رزین اضافه شده و تولید گاز زیاد است. هرچه استحکام کمتر باشد، بهتر است، در حالی که الزامات یک ظاهر طراحی و ریخته گری را برآورده می کند. بررسی کنید که آیا فشردگی هسته ماسه خیلی زیاد است. هنگام ساخت هسته، فشار تزریق ماسه نباید خیلی زیاد باشد تا از چگالی بیش از حد هسته ماسه جلوگیری شود. اطمینان از خروج صاف هسته های شن و ماسه: هنگام ساخت هسته های شنی، کانال های اگزوز باید ساخته شوند! برای این هسته کوچک با قطر 3 سانتی متر، می توان چندین سوراخ خروجی کوچک را در مرکز هسته شنی با یک سوزن تهویه سوراخ کرد، یا می توان از نخ های مومی از پیش تعبیه شده برای ذوب شدن و تشکیل کانال های اگزوز در حین ریختن استفاده کرد. فاصله مناسب سر هسته شنی را بررسی کنید تا مطمئن شوید که کانال اگزوز در سر هسته صاف و بدون مانع است و اجازه می دهد گاز به آرامی از سر هسته و به داخل قالب یا سیستم خروجی شن و ماسه خارج شود.

2. توالی انجماد و تله گاز: چدن داکتیل دارای ویژگی انجماد خمیری است و پس از تشکیل پوسته، داخل آن برای مدت طولانی در حالت مایع باقی می ماند. ضخامت دیواره ریخته گری یکنواخت است، اما ناحیه مرکزی دیواره داخلی منطقه انجماد نهایی است. گازی که تخلیه نمی شود فشار زیادی را در داخل حفره قالب ایجاد می کند و در لحظه ضعیفی که سطح پوسته آهن مذاب یا شروع به جامد شدن می کند (معمولاً دیواره داخلی قسمت های میانی و بالایی) به فلزی که هنوز در حالت مایع است حمله می کند. به دلیل انبساط و فشار انجماد گرافیت، این گازها در نهایت در ناحیه انجماد نهایی "قفل" می شوند و منافذ زیرپوستی یا منافذ مهاجم را تشکیل می دهند.

3. خواص شیمیایی آهن مذاب وضعیت را تشدید می‌کند: محتوای بیش از حد منیزیم باقیمانده (Mg) می‌تواند کشش سطحی آهن مذاب را افزایش دهد و شناور شدن و فرار حباب‌های مهاجم را دشوارتر کند. اکسیداسیون مایع آهن (میزان اکسیژن بالا) یا شارژ ناقص کوره (زنگ، لکه های روغن) تمایل منافذ خود رسوبی را افزایش می دهد و منافذ شدید را همراه با گازهای مهاجم تشکیل می دهد.

2- راه حل های سیستماتیک باید به ترتیب از اولیه به ثانویه بررسی و آزمایش شوند:

1. بهینه سازی هسته شن و ماسه (مستقیم ترین و موثرترین اقدام) برای کاهش تولید گاز: فوراً با تامین کننده ماسه پوشش داده شده تماس بگیرید و به ماسه با پوشش کم گاز تغییر دهید. این ماده به طور خاص برای حل چنین مشکلاتی با استفاده از رزین ها و مواد افزودنی ویژه برای کاهش تولید گاز و به تاخیر انداختن تولید گاز در اوج طراحی شده است. اطمینان حاصل کنید که خروجی خروجی هسته شنی کاملاً بدون مانع است (بیشترین اهمیت!): برای هسته های ماسه ای با قطر 30 میلی متر، یک سیستم اگزوز باید در طول فرآیند ساخت هسته نصب شود. بهترین روش: از سیم اگزوز واکس از پیش تعبیه شده استفاده کنید. یک یا چند سیم موم در طول فرآیند ساخت هسته تعبیه می‌شوند و سیم‌های موم در طول ریخته‌گری ذوب می‌شوند و یک کانال اگزوز کامل را تشکیل می‌دهند. روش ساده: یک سوراخ دریچه را از طریق (یا نزدیک) مرکز هسته شنی یا با یک سوزن تهویه وارد کنید. اطمینان حاصل کنید که این کانال ها به سر هسته متصل هستند. بهینه سازی طراحی هسته: موقعیت هسته را در قالب بررسی کنید تا مطمئن شوید که شکاف بین هسته و قالب ماسه ای پس از قرار دادن هسته شنی که کانال نهایی خروج گاز به خارج از قالب است، به طور کامل بسته نمی شود. در صورت لزوم می توان فاصله بین سرهای هسته را افزایش داد یا شکاف های مخصوص اگزوز ایجاد کرد.

2. بهینه سازی فرآیند (تنظیم تعامل بین آهن مذاب و هسته ماسه) برای افزایش دمای ریختن: این سریعترین و موثرترین اقدام موقت در محل است. افزایش مناسب دمای ریختن (مانند 1380 درجه سانتیگراد → 1400-1420 درجه سانتیگراد) می تواند زمان مایع ماندن آهن مذاب را طولانی کند و زمان بیشتری برای تخلیه گاز بدهد. سطح سینتر هسته شنی را سریعتر انجام دهید تا یک پوسته سخت "شیشه ای" تشکیل شود و از ادامه انتشار گاز رزین عمیق جلوگیری کنید. توجه: دمای بیش از حد ممکن است باعث مشکلات دیگری (مانند چسبیدن شن) شود و باید یک نقطه تعادل پیدا کرد. سرعت ریختن را تسریع کنید: زمان پر شدن را کوتاه کنید و از تلاطم جلوگیری کنید. فشار استاتیک فلزی که به سرعت ایجاد می شود می تواند نفوذ گاز و خروج کامل اگزوز را قبل از انجماد پایین بهتر سرکوب کند. از ریختن صاف اطمینان حاصل کنید: برای جلوگیری از شستشوی مستقیم هسته ماسه توسط آهن مذاب، کاهش تلاطم و پیچ خوردگی، یک سیستم ریختن پایین را انتخاب کنید. 3. ذوب و کنترل مایع آهن (برای از بین بردن مشکلات خود و جلوگیری از اضافه کردن توهین به آسیب) به شدت محتوای منیزیم باقیمانده را کنترل کنید: باقیمانده منیزیم بیش از حد "کاتالیزور" منافذ است. اطمینان حاصل کنید که مقدار منیزیم باقیمانده پس از درمان کروی در محدوده پایین مورد نیاز فرآیند (مانند 0.03٪ -0.04٪) کنترل می شود و نباید خیلی زیاد باشد. از مواد تمیز کوره استفاده کنید: ضایعات فولاد و مواد بازیافتی با زنگ زدگی شدید و لکه های روغن را از بین ببرید و از تجزیه آنها برای تولید گازهای [H]، [O] و CO جلوگیری کنید. سرباره را به طور کامل حذف کنید: قبل از عملیات کروی سازی و ریختن، سرباره باید به طور کامل حذف شود تا از غلتش سرباره به داخل حفره قالب جلوگیری شود.

خلاصه و توصیه های اولویت اقدام

1. اولویت اول (بازرسی فوری): بررسی کنید که آیا هسته شنی مجرای اگزوز دارد یا خیر! اگر نه، این مشکلی است که باید ابتدا حل شود. سعی کنید نخ های مومی را دفن کنید یا سوراخ های تهویه را ببندید.

2. اولویت دوم (تست سریع): دمای ریختن را 30-20 درجه سانتیگراد افزایش دهید و بهبود تخلخل را مشاهده کنید. اگر اثر قابل توجه باشد، به شدت به مشکل تولید گاز در هسته شنی اشاره می کند.

3. اولویت سوم (تماس با تامین کنندگان): درخواست نمونه های ماسه پوشش داده شده با گاز کم انتشار برای آزمایش مقایسه ای، که اغلب کلید حل مشکل است.

4. اولویت چهارم (تشخیص و ضبط): مقدار منیزیم باقیمانده در مایع آهن را پس از کروی شدن بررسی کنید تا مطمئن شوید که در محدوده پایین معقولی قرار دارد.