Rodzaje wad odlewów i sposoby zapobiegania im w produktach

Produkcja odlewów to złożony, wieloetapowy proces. Poziom umiejętności w każdym procesie jest bardzo zróżnicowany. Umiejętności pracownika, zarządzanie jakością oraz metody testowania i sprzęt wpływają na ostateczną jakość odlewu. Jeśli chcesz dowiedzieć się, jakie są rodzaje wad odlewniczych i metody zapobiegania im, ten przewodnik zapewni Ci przegląd wszystkich wad odlewniczych.

Gdy metal dostanie się do gazu podczas procesu odlewania i zestali się, spowoduje to powstanie porowatości. Najczęstszymi gazami tworzącymi porowatość są azot, tlen lub wodór. Chociaż forma pozwala na ucieczkę gazu, wiele czynników może spowodować, że gaz nie ucieknie. Powoduje to powszechną wadę powierzchni odlewu w odlewnictwie inwestycyjnym. Istnieją trzy typowe wady odlewnicze związane z porowatością.

1. Wada odlewu z otworem

Pinhole casting defect to inne określenie stomii. Dziurki są najbardziej rozpowszechnionymi wadami odlewów metalowych i mogą być spowodowane wszelkimi trudnościami z systemem operacyjnym. Wady odlewnicze typu pinhole są często widoczne gołym okiem w pobliżu powierzchni odlewu lub w skupiskach.

Odlewanie i przyczyny wad odlewniczych

1. Stosowany jest piasek o wysokiej zawartości wilgoci.
2. Odlewanie stali z wilgotnej kadzi lub nieodpowiednie gazowanie
3. Stopiony metal pochłania wodór lub tlenek węgla.

Środki

1. Poprzez zmniejszenie zawartości wilgoci w piasku
2. Zwiększenie przepuszczalności piasku
3. Należy stosować dobre topniki i metody topienia
4. Przez szybkie zestalenie

2. Szparki

Większe wgłębienie niż otwór nazywane jest porowatością w wadach odlewów. Często znajdują się one we wnętrzu odlewu. Przed obróbką są one trudne do zidentyfikowania i wymagają badania harmonicznego, ultradźwiękowego, magnetycznego lub rentgenowskiego.

Odlewanie i przyczyny wad odlewniczych

1. W piasku jest dużo wody.
2. Piasek ma niską przepuszczalność.
3. Ziarno piasku jest zbyt małe.
4. Zbyt mocno zagęszczony piasek
5. Niewystarczająca wentylacja

Środki

1. Zawartość wilgoci w piasku musi być kontrolowana i utrzymywana na wymaganym poziomie
2. Należy stosować piasek o wysokiej przepuszczalności
3. Należy stosować piasek o odpowiedniej wielkości
4. Nie należy nadmiernie zagęszczać
5. Należy zapewnić odpowiednią wentylację

3. Otwarte otwory

Porowatość w wadach odlewów jest trudniejsza do zauważenia niż otwarte otwory, które pojawiają się na powierzchni odlewu. W większości przypadków na powierzchni odlewu pojawia się pęknięty otwór. Wady te są generowane przez powietrze uwięzione w formie podczas wylewania metalu.

Przyczyny wad powierzchni odlewu

1. Słabe odpowietrzanie form i rdzeni
2. Niewystarczające suszenie form i rdzeni

Środki

1. Suchy i oddychający piasek, aby uniknąć otworów
2. Wybierz gruboziarnisty piasek. Im grubszy piasek, tym lepsza przepuszczalność
3. Upewnij się, że forma i rdzeń są suche

Ponieważ metal ma mniejszą gęstość jako ciecz niż ciało stałe, kurczy się. Podczas procesu schładzania często występują problemy ze skurczem. Skurcz krzepnięcia stopu jest typowy, ale nierównomierny skurcz powoduje wady powierzchni odlewu.
Podczas procesu krzepnięcia skurcz powoduje wgłębienie w odlewie. Przestrzenie skurczowe mają ostre krawędzie zamiast gładkiej powierzchni pustek gazowych. Pustki często występują w połączeniu z pęknięciami lub szczelinami dendrytycznymi. Duże pustki skurczowe mogą zagrozić integralności odlewu i spowodować jego pęknięcie pod wpływem ciśnienia. Wady odlewów mogą wynikać ze skurczu na dwa sposoby.

1. Otwarte wady skurczowe

Wgłębienie (znane również jako powierzchnia wgłębiona) lub dziura tworzy się na powierzchni odlewanego produktu z powodu otwartego skurczu (zwanego również rurą). Gdy metal kurczy się nierównomiernie, zasysa powietrze do formy w tym miejscu, powodując powstawanie takich wad.

2. Zamknięte wady skurczowe

Wady skurczu zamkniętego, znane również jako poluzowanie skurczowe, to wady odlewu, które powodują powstawanie zamkniętych otworów skurczowych. Z drugiej strony, mikroskopijny skurcz nie jest widoczny dla ludzkiego oka.
Zamknięte defekty skurczowe są najczęściej spotykane w pobliżu wierzchołków gorących punktów lub izolowanych zbiorników gorącej cieczy.

Przyczyny wad odlewów metalowych

Gdy temperatura ciekłego metalu w formie nie jest taka sama, pojawiają się wady skurczowe. Wady skurczowe mogą wystąpić, jeśli metal jest wlewany do formy zbyt gorący lub jeśli metal krzepnie nierównomiernie. Gdy projekt formy ignoruje kierunkowy wzór krzepnięcia, nierównomierne krzepnięcie jest powszechne.

Środki

Obróbka cieplna stopów żelaza w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych w szczególności pomaga zapobiegać wypaczeniom. Prostowanie odlewu między procesami hartowania i starzenia zapobiega watowaniu stopów aluminium. Zapobiega to również watowaniu, umożliwiając bardziej spójne chłodzenie obiektu poprzez zapewnienie, że znaczące części mają bardziej użebrowane kształty, takie jak pofałdowania.

1. Projektowanie systemów prowadzenia (bramkowania) opartych na pionach w celu umożliwienia nieprzerwanego przepływu stopionego metalu.
2. Aby zwiększyć lokalne rozpraszanie ciepła, należy włożyć wewnętrzne chłodnice, radiatory lub cewki chłodzące.
3. Obniż temperaturę odlewania, aby ograniczyć całkowity deficyt objętości.

1. Cięcie i szorowanie

Gdy ciekły metal eroduje część formy podczas zalewania, a piasek nie ma wystarczającej wytrzymałości termicznej, aby to wytrzymać, następuje cięcie i szorowanie. Czyszczenie i cięcie pojawiają się jako niskie nierówności na końcowej powierzchni, które pochylają się w kierunku jednego końca, gdzie stopiony metal wpływa z większą siłą.

Przyczyny wad odlewów

Cięcie i bruzdowanie może być spowodowane nadmiernym przepływem metalu przez bramę z powodu przepływu stopionego metalu z dużą prędkością.

Środki

1. Ulepszenie konstrukcji systemu nalewania
2. Wzmocnienie formy i rdzenia
3. Dodaj spoiwo do piasku wykończeniowego i piasku rdzeniowego.

2. Utrwalanie

Kiedy cząsteczki piasku łączą się ze stopionym metalem, nazywa się to stapianiem. Na powierzchni odlewu fuzja wygląda jak szklana skorupa. Wydaje się, że jest to cienka, krucha, szklista skorupa, która ściśle przylega do odlewu. Dzieje się tak, gdy część piasku w formie topi się i łączy z odlewem.

Przyczyny wad odlewów metalowych

1. Glina lub piasek o niskiej ogniotrwałości
2. Ciecz metalowa o wysokiej temperaturze krzepnięcia

Środki

Zdolność materiału do formowania do wytrzymania temperatury cieczy, tak aby nie stopiła się z metalem, znana jest jako ogniotrwałość. Ogniotrwałość piasku kwarcowego jest najwyższa. Aby zapobiec fuzji, możemy poprawić ogniotrwałość materiału formierskiego lub obniżyć temperaturę wlewania stopionego metalu.

3. Penetracja metalu

Penetracja metalu to wyciek ciekłego metalu z formy, skutkujący niekompletnymi lub brakującymi odlewami.

Przyczyny wad odlewniczych

1. Należy używać piasku o niskiej wytrzymałości i wysokiej przepuszczalności.
2. Użycie grubego lub dużego ziarna: im grubsze ziarno, tym silniejsza penetracja psychiczna.
3. Nieodpowiednie usuwanie pleśni
4. Miękki piasek

Środki

Aby uniknąć takich wad odlewniczych, należy upewnić się, że forma odlewnicza jest dobrze zaprojektowana. Przed odlewaniem należy sprawdzić i wymienić wszelkie uszkodzone formy.
Wysokie temperatury mogą powodować nadmierne zużycie form. Do produkcji form należy używać wysokiej jakości surowców, które są odporne na wysokie temperatury.

4. Obrzęk

Gdy forma jest zbyt miękka, ciężar ciekłego metalu wyciąga piasek na zewnątrz, powodując wady pęcznienia. Pęcznienie zwykle pojawia się jako mały, gładki garb na pionowej stronie odlewu.

Przyczyny wad odlewniczych

Wady ekspansji są zwykle spowodowane niewłaściwym użyciem formy lub formami o niskiej wytrzymałości.

Środki

1. Aby uniknąć takich wad odlewniczych, należy upewnić się, że forma odlewnicza jest dobrze zaprojektowana. Przed odlewaniem należy sprawdzić i wymienić wszelkie uszkodzone formy.
2. Wysokie temperatury mogą powodować nadmierne zużycie formy. Do produkcji form należy używać wysokiej jakości surowców, które są odporne na wysokie temperatury.

5. Kapanie

Gdy piasek wpada do metalowego odlewu, gdy jest jeszcze mokry, kapie. Krople pojawiają się na górze odlewu jako nierówne grudki. Dzieje się tak, gdy forma nie jest wystarczająco mocna, a piasek dostaje się do ciekłego metalu. Krople wody mogą potencjalnie zanieczyścić powierzchnię metalu.

Przyczyny wad odlewniczych

1. Piasek o niskiej wytrzymałości
2. Miękkie taranowanie
3. Niewystarczający topnik dla stopionego metalu
4. Występy piasku w sklepieniu z niewystarczającym wzmocnieniem

Środki

1. Używany jest piasek o wyższej wytrzymałości na rozciąganie.
2. Zapewnia trudniejsze ubijanie.
3. Może usuwać zanieczyszczenia ze stopionego metalu, jeśli jest odpowiednio topiony.
4. Aby wzmocnić występy piasku, użyj gwoździ lub szczypiec.

6. Ogon szczura

Szczurze ogony lub żyłki mogą objawiać się jako nierówne linie lub pęknięcia w odlewie, gdy powierzchnia piasku formy zapina się. Szczurze ogony najczęściej występują na dolnej powierzchni formy, która jest często pokryta stopionym materiałem. Wyboczenie to rodzaj szczurzego ogona, który jest bardziej dotkliwy.

Przyczyny wad odlewów ciśnieniowych

1. Słaba ekspansja piasku
2. Gorąca temperatura nalewania
3. Słaba konstrukcja formy

Środki

Dobrym sposobem na uniknięcie tych problemów jest upewnienie się, że forma ma wystarczającą ilość wytłoczeń, aby pomieścić stopiony metal. Należy również upewnić się, że odlewany metal nie jest zbyt gorący. Jeśli to nie zadziała, możemy zastosować powyższe procedury, aby rozwiązać problem.

1. Dodawanie palnych dodatków do piasku
2. Niższa temperatura odlewania metalu
3. Forma nie powinna być również zbyt twarda

Temperatura przechłodzenia metalu, gdy dociera on do wnętrza formy, powoduje wszystkie wady wylewanego metalu. Może generować te wady poprzez umieszczenie metalu w formie, która nie jest wystarczająco gorąca. Nawet jeśli metal jest wylewany w odpowiedniej temperaturze, wadliwa metoda może spowodować, że metal ostygnie zbyt szybko przed wejściem do formy lub sekcja formy może być zbyt cienka, powodując wady. Małe części mogą stwardnieć i zablokować inne sekcje formy ze względu na ich niewielki rozmiar.

1. Pęknięcia pod wpływem ciepła

Niektóre pęknięcia są widoczne bez powiększenia, podczas gdy inne tego wymagają. Pęknięcia pojawiają się po zestaleniu, gdy odlew stygnie.

Przyczyny wad odlewów ciśnieniowych

Zerwanie na gorąco wystąpi, jeśli zestalony metal nie jest wystarczająco mocny, aby wytrzymać naprężenia rozciągające podczas procesu krzepnięcia.

Środki

1. Ulepszony projekt formy
2. Modyfikacja formy w celu poprawy składalności

2. Gorące punkty/twarde punkty

Twarde punkty to inna nazwa gorących obszarów. Wady te pojawiają się, gdy poszczególne sekcje odlewu stygną szybciej niż otaczający je obszar. Dzieje się tak, ponieważ stygną one szybciej niż otaczający je materiał. W rezultacie powstają bardziej ścisłe zespoły odlewu. Mogą one powodować zużycie narzędzia i utrudniać operację obróbki. Trudne obszary mogą blokować obróbkę i prowadzić do zwiększonego zużycia narzędzia.

Przyczyny wad odlewów metalowych

Gorące punkty są spowodowane niewłaściwym chłodzeniem

Środki

1. Prawidłowe nawyki chłodzenia
2. Rozważ zmianę składu chemicznego metalu

Temperatura przechłodzenia metalu, gdy dociera on do wnętrza formy, powoduje wszystkie wady wylewanego metalu. Zwykłe uruchomienie metalu, gdy nie jest on wystarczająco gorący, może skutkować takimi problemami, nawet jeśli metal jest wylewany w prawidłowej temperaturze na początku. Później, wadliwy mechanizm zalewania może spowodować, że metal ostygnie zbyt mocno przed wejściem do formy. Alternatywnie, część formy może być zbyt cienka, co może skutkować wadami.

1. Wada odlewania na zimno

---

Wada powierzchniowa to wada odlewu na zimno. Na powierzchni odlewu widoczne są linie lub szczeliny o zaokrąglonych krawędziach. Gdy dwa strumienie stopionego metalu spotykają się w temperaturze poniżej ich temperatury topnienia, nie łączą się i nie krzepną, tworząc wadę odlewu zamkniętego na zimno. W rezultacie wydaje się, że jest to pęknięcie z zaokrągloną krawędzią. Wady odlewu można zaobserwować gołym okiem.

Przyczyny wad odlewów ciśnieniowych

1. Słaby system nalewania
2. Niska temperatura topnienia
3. Brak płynności

Środki

1. Optymalizacja systemu nalewania
2. Właściwa temperatura nalewania
3. Poprawa przepuszczalności powietrza przez formę

2. Mis-Run

---

Nieprawidłowy przebieg ma miejsce, gdy stopiony metal twardnieje przed wypełnieniem komory formy, pozostawiając lukę w odlewie. Wnęka formy nie jest całkowicie wypełniona ciekłym metalem.

Odlewanie i przyczyny wad odlewniczych

1. Stopiony metal ma niską płynność.
2. Płynność stopionego metalu zmniejsza się w niskich temperaturach.
3. Nieodpowiedni system zalewania i zbyt cienki przekrój poprzeczny

Środki

1. Optymalizacja projektu formy i systemu kontroli drzwi
2. Zwiększenie przepływu metalu
3. Unikaj zbyt cienkiego przekroju.

3. Włączenie żużla

---

Rozpryskiwanie podczas nalewania płynów może powodować powstawanie stałych granulek. Kuleczki te zostają uwięzione w odlewie podczas zamarzania. Zimny śrut jest często kulisty, w kształcie łzy lub perły i jest rozproszony w całym metalu. Żużel i grzechotka są ze sobą ściśle powiązane i często występują razem. Zazwyczaj usunięcie skorupy ujawnia grzechotkę znajdującą się pod spodem.

Odlewanie i przyczyny wad odlewniczych

Żużel występuje, gdy stopiony metal zawierający cząstki jest wlewany do gniazda formy i zestala się

Środki

1. Topienie metalu za pomocą topnika w próżni lub atmosferze obojętnej.
2. Użyj specjalnej łyżki do nalewania metalu od dołu.
3. Dodanie filtrów ceramicznych do systemu nalewania

Wady formy odlewniczej powodują przemieszczenie lub latające krawędzie. Ponieważ wady kształtu zwykle wymagają ponownego przygotowania istniejącej formy, są one najłatwiejsze do naprawienia.

1. Przemieszczenie/niedopasowanie

---

Gdy oddzielne części odlewu są źle wyrównane, zwykle poziomo, występuje niedopasowanie, znane również jako przesunięcie. Górna i dolna część formy nie są wyrównane, co powoduje przesunięcie formy. Przesunięcie formy najczęściej objawia się jako przesunięcie poziome. Jeśli wystąpi przesunięcie pionowe, rdzeń, a nie forma, nie jest wyrównany.

Odlewanie i przyczyny wad odlewniczych

1. Podczas przygotowywania formy górny i dolny element nie zostały prawidłowo wyrównane.
2. Niewłaściwe ustawienie piaskownicy
3. Niedbałość o szczegóły podczas montażu górnej pokrywy na oporze, co spowodowało niewspółosiowość

Środki

Sprawdź instalację i wyrównanie pasującego wzoru płyty, jeśli masz przesunięcie. Upewnij się, że używasz odpowiedniej skrzynki formierskiej i kołków zamykających.

2. Fly Edge

---

Jedną z najbardziej rozpowszechnionych wad odlewniczych są latające krawędzie. Żebra odlewnicze, zadziory i wypływki to terminy określające latające krawędzie. Latające krawędzie pojawiają się jako dodatkowy materiał przylegający do odlewu, zwykle w postaci płatków w miejscu styku części formy. Złom, który przetapia się i wytwarza żużel, jest znany jako krawędź latająca.

Przyczyny wad odlewów

Pęknięcia lub dziury na powierzchni rdzenia generują latające krawędzie na powierzchni odlewu. Szczeliny mogą być spowodowane niewystarczającą masą formy lub słabym mocowaniem w piaskownicy.

Środki

Możemy rozwiązać ten problem poprzez ponowne złożenie formy i rdzenia. Na górnej części formy powinna znajdować się wystarczająca waga, aby obie części ściśle do siebie przylegały.
Wady mogą być od niewielkich do bardzo poważnych. Jeśli nie jest on bardzo poważny, producent może go usunąć, odłamując go młotkiem lub szczypcami i spiłowując do linii podziału. Może to być jednak kosztowny proces.

3. Wypaczenie

---

Wypaczenie to wada odlewu występująca podczas lub po krzepnięciu.

Przyczyny wad odlewów

Różne szybkości krzepnięcia w innych obszarach często powodują wypaczenia. W wyniku tego sąsiednie ściany są naprężone. Wypaczenie jest bardziej prawdopodobne w przypadku dużych, płaskich części.

Środki

Części żeliwne mogą skorzystać z normalizującej obróbki cieplnej w celu usunięcia naprężeń szczątkowych. Odlewy aluminiowe mogą wymagać prostowania pomiędzy operacjami hartowania i starzenia.

4. Plaster miodu lub gąbczasty

---

Jest to wada zewnętrzna, w której wiele małych pustych przestrzeni w metalowym odlewie bezpośrednio ze sobą sąsiaduje.

Przyczyny wad odlewów

1. W zawiesinie stopionego metalu powstają mechanicznie przytrzymywane szczątki i płatki skóry.
2. Powoduje to nieprawidłowe odtłuszczanie w kadzi.

Środki

1. Zapobiega przedostawaniu się brudu i płatków do stopionego metalu.
2. Unika się wypłukiwania piasku.
3. Prawidłowe odtłuszczanie w kadzi w celu usunięcia resztek żużla ze stopionego metalu.

Zarządzanie jakością odlewów wymaga dogłębnego zrozumienia wad odlewów i ich przyczyn. Aby pomóc dostawcom w zrozumieniu standardów jakości, przed rozpoczęciem produkcji należy określić tolerancje błędów i oczekiwania jakościowe.
Tolerancje dla wad różnią się w zależności od produktu i rodzaju problemu odlewniczego. Określenie tolerancji dla tych wad odlewniczych pomoże dostawcom w zrozumieniu oczekiwań i uniknięciu przyszłych nieporozumień i problemów z jakością.