Tipi di difetti di fusione e come prevenirli nei prodotti

La produzione di fusioni è un processo complesso a più fasi. Il livello di competenza in ogni processo varia notevolmente. Le competenze dei lavoratori, la gestione della qualità, i metodi e le attrezzature di prova influiscono sulla qualità finale della colata. Se volete sapere quali sono i tipi di difetti di fusione e i metodi per prevenirli, questa guida vi fornirà una panoramica di tutti i difetti di fusione.

Quando il metallo entra nel gas durante il processo di fusione e si solidifica, produce porosità. I gas più comuni che formano porosità sono azoto, ossigeno o idrogeno. Sebbene lo stampo consenta la fuoriuscita del gas, molti fattori possono causare la mancata fuoriuscita del gas. Ciò si traduce in un comune difetto della superficie di colata nella microfusione. Esistono tre difetti di colata comuni legati alla porosità.

1. Difetto di fusione del foro stenopeico

Difetto di fusione con foro di spillo è un altro termine per indicare lo stoma. I fori di spillo sono i difetti di fusione dei metalli più diffusi e possono essere causati da qualsiasi difficoltà del sistema operativo. I difetti di colata con fori sono spesso visibili a occhio nudo vicino alla superficie della colata o in gruppi.

Cause della colata e dei difetti di colata

1. Si utilizza sabbia con un elevato contenuto di umidità.
2. Versamento dell'acciaio da una siviera umida o gassatura inadeguata
3. Il metallo fuso assorbe idrogeno o monossido di carbonio.

Misure

1. Riducendo il contenuto di umidità della sabbia
2. Aumentare la permeabilità della sabbia
3. È necessario utilizzare buoni fondenti e metodi di fusione.
4. Per solidificazione rapida

2. Stomi

Una cavità più grande di un foro di spillo è chiamata porosità nei difetti di fusione. Si trovano spesso all'interno della colata. Prima della lavorazione, sono difficili da identificare e richiedono un'indagine armonica, a ultrasuoni, magnetica o a raggi X.

Cause della colata e dei difetti di colata

1. C'è molta acqua nella sabbia.
2. La sabbia ha una bassa permeabilità.
3. Il granello di sabbia è troppo piccolo.
4. Sabbia troppo compattata
5. Ventilazione insufficiente

Misure

1. Il contenuto di umidità della sabbia deve essere controllato e mantenuto al livello richiesto.
2. Si deve utilizzare sabbia ad alta permeabilità
3. Utilizzare sabbia di dimensioni adeguate
4. Non compattare eccessivamente
5. È necessario garantire un'adeguata ventilazione

3. Fori aperti

La porosità nei difetti di fusione è più difficile da notare rispetto ai fori aperti, che appaiono sulla superficie della fusione. Nella maggior parte dei casi, sulla superficie della colata si verifica un'apertura fessurata. Questi difetti sono generati dall'aria intrappolata nello stampo durante la colata del metallo.

Cause dei difetti della superficie di colata

1. Scarsa ventilazione di stampi e anime
2. Asciugatura insufficiente di stampi e anime

Misure

1. Sabbia asciutta e traspirante per evitare aperture
2. Scegliere una sabbia grossolana. Più grossolana è la sabbia, migliore è la permeabilità.
3. Assicurarsi che lo stampo e il nucleo siano asciutti

Poiché il metallo è meno denso come liquido che come solido, si restringe. Durante il processo di raffreddamento, i problemi di ritiro sono comuni. Il ritiro di solidificazione della lega è tipico, ma un ritiro non uniforme causa difetti della superficie di colata.
Durante il processo di solidificazione, il ritiro provoca una depressione nella colata. Gli spazi di ritiro hanno bordi taglienti invece della superficie liscia dei vuoti di gas. I vuoti si trovano spesso insieme a fratture o cricche dendritiche. Grandi vuoti da ritiro possono compromettere l'integrità del getto e causarne la rottura sotto pressione. I difetti della colata possono derivare dal ritiro in due modi.

1. Difetti di restringimento aperti

Sulla superficie di un prodotto fuso si forma una depressione (detta anche superficie depressa) o un foro a causa di un ritiro aperto (detto anche tubo). Quando il metallo si ritira in modo non uniforme, aspira aria nello stampo in quel punto, dando origine a difetti come questi.

2. Difetti di restringimento chiusi

I difetti di ritiro chiusi, noti anche come allentamenti da ritiro, sono difetti della colata che causano fori di ritiro chiusi. I ritiri microscopici, invece, non sono visibili all'occhio umano.
Le faglie da ritiro chiuse si riscontrano più comunemente in prossimità delle sommità dei punti caldi o delle pozze isolate di liquido caldo.

Cause dei difetti di fusione dei metalli

Quando la temperatura del metallo liquido nello stampo non è la stessa, si verificano difetti di ritiro. I difetti di ritiro possono verificarsi se il metallo viene versato troppo caldo nello stampo o se il metallo si solidifica in modo non uniforme. Quando la progettazione dello stampo ignora lo schema di solidificazione direzionale, è frequente una solidificazione non uniforme.

Misure

Il trattamento termico delle leghe ferrose per ridurre le tensioni residue, in particolare, aiuta a prevenire la deformazione. Il raddrizzamento della colata tra i processi di tempra e invecchiamento previene il wattaggio nelle leghe di alluminio. Inoltre, inibisce il wattaggio, consentendo un raffreddamento più coerente dell'oggetto, assicurando che porzioni significative abbiano forme più nervate, come le ondulazioni.

1. Progettazione di sistemi di scorrimento (gating) basati su riser per consentire il flusso ininterrotto di metallo fuso
2. Per aumentare la dissipazione locale del calore, inserire dissipatori interni, dissipatori di calore o serpentine di raffreddamento.
3. Abbassare la temperatura di colata per limitare il deficit di volume totale.

1. Taglio e smerigliatura

Quando il metallo liquido erode parte dello stampo durante la colata e la sabbia non ha la resistenza termica necessaria per resistere, si verificano tagli e scorie. La pulizia e il taglio si manifestano come protuberanze basse sulla superficie finale che si inclinano verso un'estremità, dove il metallo fuso fluisce con maggiore forza.

Cause dei difetti di fusione

Il taglio e la rigatura possono essere causati da un flusso eccessivo di metallo attraverso la porta a causa dell'alta velocità del metallo fuso.

Misure

1. Migliorare il design del sistema di versamento
2. Rafforzare lo stampo e il nucleo
3. Aggiungere il legante alla sabbia di finitura e alla sabbia per anime.

2. Fondere

Quando le particelle di sabbia si fondono con il metallo fuso, si parla di fusione. Sulla superficie della colata, la fusione appare come un guscio di vetro. Sembra una crosta sottile, fragile e vetrosa che si attacca saldamente alla colata. Ciò avviene quando parte della sabbia dello stampo si scioglie e si fonde con la colata.

Cause dei difetti di fusione dei metalli

1. Argilla o sabbia con bassa refrattarietà
2. Liquido metallico ad alta temperatura di colata

Misure

La capacità del materiale da stampaggio di resistere alla temperatura di un liquido in modo da non fondersi con il metallo è nota come refrattarietà. La refrattarietà della sabbia di silice è la più elevata. Per evitare la fusione, possiamo migliorare i refrattari del materiale di stampaggio o abbassare la temperatura di colata del metallo fuso.

3. Penetrazione del metallo

La penetrazione del metallo è la fuoriuscita di metallo liquido dallo stampo, che provoca fusioni incomplete o mancanti.

Cause dei difetti di fusione in fonderia

1. Utilizzare sabbia a bassa resistenza e alta permeabilità.
2. L'uso di una grana grossa o enorme: più grossa è la grana, più grave è la penetrazione mentale.
3. Rimozione inadeguata della muffa
4. Sabbia soffice che batte

Misure

Per evitare tali difetti di colata, assicurarsi che lo stampo di colata sia ben progettato. Prima della colata, ispezionare e sostituire eventuali stampi danneggiati.
Le temperature elevate possono causare un'usura eccessiva degli stampi. Per i vostri stampi, utilizzate materie prime di alta qualità in grado di resistere alle alte temperature.

4. Gonfiore

Quando lo stampo è troppo morbido, il peso del metallo liquido tira la sabbia verso l'esterno, causando difetti di rigonfiamento. Il rigonfiamento si presenta normalmente come una piccola gobba liscia sul lato verticale della colata.

Cause dei difetti di fusione in fonderia

I difetti di espansione sono solitamente causati da un uso improprio dello stampo o da stampi a bassa resistenza.

Misure

1. Per evitare tali difetti di colata, assicurarsi che lo stampo di colata sia ben progettato. Prima della colata, ispezionare e sostituire eventuali stampi danneggiati.
2. Le temperature elevate possono causare un'usura eccessiva dello stampo. Per il vostro stampo, utilizzate materie prime di alta qualità in grado di resistere alle alte temperature.

5. Gocciolamento

Quando la sabbia cade in una colata di metallo ancora bagnata, gocciola. Le gocce appaiono sulla parte superiore della colata come grumi irregolari. Si verificano quando lo stampo non è abbastanza resistente e la sabbia finisce nel metallo liquido. Le gocce d'acqua possono contaminare la superficie del metallo.

Cause dei difetti di fusione in fonderia

1. Sabbia a bassa resistenza
2. Ammorsamento morbido
3. Flusso insufficiente per il metallo fuso
4. Sporgenze di sabbia nella volta con rinforzo insufficiente

Misure

1. Si utilizza sabbia con una maggiore resistenza alla trazione.
2. Fornire un rincalzo più difficile.
3. Può rimuovere le impurità dal metallo fuso se adeguatamente flussato.
4. Per rinforzare le sporgenze della sabbia, utilizzare chiodi o pinze.

6. Coda di ratto

Le code di topo o le vene possono manifestarsi come linee irregolari o fessure nella colata quando la superficie della sabbia dello stampo si deforma. Le code di topo si trovano più comunemente sulla superficie inferiore dello stampo, che è spesso coperta di materiale fuso. Il buckling è un tipo di coda di topo più grave.

Cause dei difetti di pressofusione

1. Scarsa espansione della sabbia
2. A Temperatura di versamento a caldo
3. Scarsa progettazione dello stampo

Misure

Assicurarsi che lo stampo abbia un'impronta sufficiente a contenere il metallo fuso è un buon metodo per evitare questi problemi. Inoltre, bisogna assicurarsi che il metallo da versare non diventi troppo caldo. Se non funzionano, possiamo applicare le procedure di cui sopra per risolvere il problema.

1. Aggiunta di additivi combustibili alla sabbia
2. Abbassare la temperatura di colata del metallo
3. Lo stampo non deve essere troppo duro

La temperatura di sottoraffreddamento del metallo quando raggiunge l'interno dello stampo causa tutti i difetti del metallo colato. Può generare questi difetti l'inserimento del metallo in uno stampo non sufficientemente caldo. Anche se il metallo viene versato alla temperatura corretta, un metodo difettoso può far sì che il metallo si raffreddi troppo rapidamente prima di entrare nello stampo, oppure che la sezione dello stampo sia troppo sottile, generando difetti. Le parti più piccole possono indurire e bloccare altre sezioni dello stampo a causa delle loro dimensioni ridotte.

1. Crepe/incrinature da calore

Alcune crepe sono visibili senza ingrandimento, mentre altre lo richiedono. Le crepe compaiono dopo la solidificazione, quando la colata si raffredda.

Cause dei difetti di pressofusione

Lo strappo a caldo si verifica se il metallo solidificato non è abbastanza forte da resistere alla tensione di trazione durante il processo di solidificazione.

Misure

1. Migliorare la progettazione degli stampi
2. Modificare lo stampo per migliorare la piegabilità

2. Punti caldi/punti difficili

I punti duri sono un altro nome per le aree calde. Questi difetti compaiono quando determinate sezioni di colata si raffreddano più rapidamente dell'area circostante. Questo perché si raffreddano più velocemente del materiale circostante. Di conseguenza, si formano squadre più rigide della colata. Queste possono causare l'usura dell'utensile e ostacolare la lavorazione. Le aree difficili possono bloccare la lavorazione e portare a una maggiore usura dell'utensile.

Cause dei difetti di fusione dei metalli

I punti caldi sono causati da un raffreddamento non corretto

Misure

1. Corrette abitudini di raffreddamento
2. Considerare la possibilità di modificare la composizione chimica del metallo

La temperatura di sottoraffreddamento del metallo quando raggiunge l'interno dello stampo è la causa di tutti i difetti del metallo colato. Il semplice passaggio del metallo quando non è abbastanza caldo può causare questi problemi, anche se il metallo viene versato alla temperatura corretta all'inizio. In seguito, un meccanismo di colata difettoso può far raffreddare troppo il metallo prima che entri nello stampo. In alternativa, la parte dello stampo potrebbe essere eccessivamente sottile, con conseguenti difetti.

1. Difetto di colata a freddo

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Un difetto di superficie è un difetto di fusione a freddo. Si notano linee o fessure con bordi arrotondati sulla superficie di colata. Quando due flussi di metallo fuso si incontrano a una temperatura inferiore al loro punto di fusione, non si fondono e non si solidificano per produrre un difetto di fusione a freddo. Di conseguenza, sembra una frattura con un bordo arrotondato. I difetti nella colata possono essere osservati a occhio nudo.

Cause dei difetti di pressofusione

1. Scarso sistema di versamento
2. Bassa temperatura di fusione
3. Mancanza di fluidità

Misure

1. Ottimizzazione del sistema di versamento
2. Temperatura di versamento adeguata
3. Migliorare la permeabilità all'aria dello stampo

2. Corsa sbagliata

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Un errore di colata si verifica quando il metallo fuso si indurisce prima di riempire la camera dello stampo, lasciando un vuoto nella colata. La cavità dello stampo non è completamente riempita di metallo liquido.

Cause della colata e dei difetti di colata

1. Il metallo fuso ha una bassa fluidità.
2. La fluidità del metallo fuso si riduce a basse temperature.
3. Sistema di colata inadeguato e sezione trasversale troppo sottile

Misure

1. Ottimizzare la progettazione dello stampo e del sistema di controllo della porta
2. Aumentare il flusso di metallo
3. Evitare la sezione trasversale troppo sottile.

3. Inclusione delle scorie

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Gli schizzi durante il versamento dei liquidi possono causare la formazione di palline solide. Queste palline rimangono intrappolate nella colata quando si congelano. I pallini freddi sono spesso sferici, a forma di goccia o di perla e si disperdono nel metallo. Le croste e i rantoli sono strettamente collegati e si verificano spesso insieme. Di solito, la rimozione della crosta rivela la coda di topo sottostante.

Cause della colata e dei difetti di colata

La cedevolezza si verifica quando il metallo fuso contenente particelle viene versato nella cavità dello stampo e si solidifica.

Misure

1. Fondere il metallo con il flussante nel vuoto o in atmosfera inerte.
2. Utilizzare un cucchiaio speciale per versare il metallo dal fondo.
3. Aggiunta di filtri ceramici al sistema di versamento

I difetti nella forma della colata causano spostamenti o bordi volanti. Poiché i difetti di forma di solito richiedono la riattrezzatura dello stampo esistente, sono i più facili da risolvere.

1. Smarrimento/scomparsa

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Quando le porzioni di colata separate sono disallineate, di solito orizzontalmente, si verifica un disallineamento, noto anche come offset. La parte superiore e inferiore dello stampo non sono allineate, causando lo spostamento dello stampo. Lo spostamento dello stampo si manifesta più comunemente come spostamento orizzontale. Se si verifica uno spostamento verticale, è l'anima, non lo stampo, a essere disallineata.

Cause della colata e dei difetti di colata

1. Durante la preparazione dello stampo, i componenti superiori e inferiori non sono stati allineati correttamente.
2. Disallineamento della sandbox
3. La disattenzione per i dettagli durante l'installazione del coperchio superiore sulla resistenza ha provocato un disallineamento.

Misure

Controllare l'installazione e l'allineamento del modello di piastra corrispondente se si dispone di un offset. Assicurarsi di utilizzare la scatola di modanatura e i perni di chiusura corretti per il lavoro.

2. Bordo di volo

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Uno dei difetti di fusione più diffusi sono i bordi volanti. Alette di colata, bave e bagliori sono tutti termini che indicano i bordi volanti. I bordi volanti si presentano come materiale aggiuntivo aderente alla colata, di solito sotto forma di scaglie nel punto in cui le porzioni di stampo si incontrano. Uno scarto che si rifonde e produce scorie è noto come bordo volante.

Cause dei difetti di fusione

Crepe o fori sulla superficie del nucleo generano bordi volanti sulla superficie di colata. I vuoti possono essere causati da un peso insufficiente sullo stampo o da un cattivo serraggio della sabbiera.

Misure

Possiamo risolvere questo problema riassemblando lo stampo e l'anima. La parte superiore dello stampo deve avere un peso sufficiente a far sì che le due parti si incastrino saldamente.
Le scossette possono essere da lievi a molto gravi. Se non è molto grave, il produttore può rimuovere la scossalina rompendola con un martello o una pinza e limandola fino alla linea di demarcazione. Tuttavia, questo procedimento può essere costoso.

3. Deformazione

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La deformazione è un difetto di fusione che si verifica durante o dopo la solidificazione.

Cause dei difetti di fusione

Velocità di solidificazione diverse in altre aree causano spesso deformazioni. Le pareti adiacenti vengono così sollecitate. La deformazione è più probabile nelle porzioni piane e di grandi dimensioni.

Misure

I pezzi in ghisa possono beneficiare di un trattamento termico di normalizzazione per eliminare le tensioni residue. I getti di alluminio possono necessitare di essere raddrizzati tra le operazioni di tempra e invecchiamento.

4. A nido d'ape o spugnoso

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Si tratta di un difetto esterno in cui più piccoli vuoti nella fusione di metallo sono immediatamente adiacenti.

Cause dei difetti di fusione

1. Nella sospensione del metallo fuso, i detriti trattenuti meccanicamente e le scaglie di pelle lo producono.
2. La causa è una scrematura non corretta nel mestolo.

Misure

1. Impedisce a sporco e scaglie di finire nel metallo fuso.
2. Si evita il lavaggio della sabbia.
3. Una corretta scrematura nella siviera per rimuovere i detriti di scoria dal metallo fuso.

La gestione della qualità della colata richiede una conoscenza approfondita dei difetti di colata e delle loro cause. Per aiutare i fornitori a comprendere i vostri standard di qualità, dovreste creare tolleranze di errore specifiche e aspettative di qualità prima della produzione.
Le tolleranze per i difetti variano a seconda del prodotto e del tipo di problema di fusione. Determinare la vostra tolleranza per questi difetti di fusione aiuterà i vostri fornitori a comprendere le vostre aspettative e ad evitare future incomprensioni e difficoltà di qualità.