Анализ дефектов литья и формовки металлических материалов

 

I Дефекты литья металлических материалов

 

Дефекты литья металлических материалов и меры их предупреждения

 

Газовая пористость

 

 

 

 

Характеристики:

Газовая пористость относится к полостям, образующимся внутри отливок, когда газы не выходят из расплавленного металла до его затвердевания. Эти дефекты обычно имеют гладкие, блестящие внутренние стенки, иногда с легкой окраской окисления.

 

Влияние:

Газовая пористость уменьшает эффективную несущую поверхность отливки, снижает ее ударную вязкость и усталостную прочность, а также отрицательно влияет на коррозионную стойкость и жаропрочность отливки.

 

Профилактические меры:

Пересмотреть нецелесообразные литниковые и подъемные системы, чтобы обеспечить плавный поток металла и избежать попадания газа.

Перед нанесением покрытий предварительно прогрейте формы и стержни и тщательно просушите их перед использованием.

Проектируйте формы и стержни с надлежащими вентиляционными устройствами для выхода газа.

 

Усадка Пористость

 

 

 

 

Усадочная пористость подразделяется на два типа: концентрированная усадка и рассеянная усадка.

 

Характеристики:

Полости, образовавшиеся в процессе литья из-за усадки жидкого металла при затвердевании.

В процессе затвердевания металла происходит объемная усадка, которую расплавленный металл не компенсирует, что приводит к образованию усадочных раковин в последних затвердевших областях. Усадочную пористость можно разделить на два типа: концентрированная усадка и рассеянная усадка.

 

Влияние:

Снижает механические свойства и прочность отливки.

 

Профилактические меры:

Улучшить качество плавки и снизить газосодержание.

Увеличьте температуру заливки и увеличьте время затвердевания.

Оптимизируйте литниковую систему, чтобы минимизировать чрезмерно длинные пути заливки.

Не извлекайте отливку из формы слишком рано, чтобы не допустить помех до ее полного затвердевания.

 

Включения

 

 

 

 

Характеристики:

Примеси или посторонние вещества, такие как оксиды и силикаты, присутствующие в процессе литья.

 

Влияние:

Приводит к снижению прочности и хрупкости отливки, снижению ее механических свойств.

 

Профилактические меры:

Усилить контроль и чистоту сырья, контролировать температуру плавления и заливки литейного материала.

Убедитесь, что печь и инструменты чистые, свободны от окислов, предварительно нагреты, а покрытие высохло после нанесения.

 

Холодное закрытие и недостаточная заливка

 

Характеристики:

Неполное или плохое заполнение формы из-за недостаточной способности жидкого металла течь и заполнять форму должным образом, что приводит к неполному заполнению или расплавлению отливки.

 

Влияние:

Неполная форма отливки и ухудшение механических свойств.

 

Профилактические меры:

Увеличьте температуру и скорость заливки.

Оптимизировать конструкцию литниковой системы для обеспечения плавного течения металла.

 

Трещины

 

 

 

 

Характеристики:

Линейные или нерегулярно изогнутые зазоры на поверхности или внутри отливки.

 

Влияние:

Непосредственно снижает прочность и устойчивость отливки.

 

Профилактические меры:

Избегайте локального перегрева в литниковой системе, чтобы снизить внутреннее напряжение.

Убедитесь, что углы уклона формы и стержня превышают 2 градуса, после затвердевания литника извлеките стержень и откройте форму.

Контролируйте толщину покрытия, чтобы обеспечить равномерную скорость охлаждения на всех участках отливки.

 

Песчаные ямы

 

Небольшие отверстия, заполненные формовочной (стержневой) смесью на поверхности или внутри отливки, являются распространенным дефектом литья, который часто приводит к браковке отливки.

 

Включение песка

 

Поверхность отливки частично или полностью покрывается смесью металла (или оксидов металлов) и песка (или покрытием), либо пригоревшим формовочным песком, что делает поверхность отливки шероховатой.

 

 

 

Дефекты формы и вида отливок, возникающие по разным причинам, включая незаполнение, неполное заполнение, протечку формы и возгорание литников.

 

Незаполненные пломбы (неполные пломбы)

 

Отливки неполные или имеют несовершенные контуры, часто выглядят закругленными и блестящими по краям и углам, особенно в областях, удаленных от литника, и в тонких стенках. Система заливки заполнена. Верхняя часть отливки имеет недостающее мясо, со слегка закругленными краями, а верхняя поверхность литника находится на одном уровне с отливкой.

 

Существует множество типов дефектов литья металлических материалов, но большинство из них можно предотвратить и сократить путем оптимизации процессов литья, улучшения качества сырья и улучшения обслуживания оборудования. Литейные предприятия должны сосредоточиться на инновациях в процессах и технологическом прогрессе, чтобы постоянно улучшать качество литья для удовлетворения потребностей рынка и клиентов.

 

II Дефекты обработки и формовки металлических материалов

 

В процессе обработки и формовки металлических материалов могут возникать различные дефекты, существенно влияющие на свойства материала и качество продукции.

 

Перегрев и выгорание

 

Перегрев:Когда металл подвергается нагреву или обработке в течение длительного времени при высоких температурах, это приводит к образованию крупнозернистой структуры и крупных зерен. Перегрев может привести к появлению шероховатостей, апельсиновой корки и увеличенных зерен на поверхности. Хотя прочность перегретых сплавов несколько снижается, их ударная вязкость и пластичность при комнатной температуре значительно снижаются, что делает материал хрупким.

 

 

 

(Сталь Т10А перегретая микроструктура 400X)

 

Микроструктура вблизи трещины в закаленной заготовке из стали Т10А, как показано на изображении выше, состоит из черного перлита по границам зерен, грубых пластин мартенсита с высоким содержанием углерода, белого остаточного аустенита и минимального количества выделившихся карбидов.

 

Выгорание:Когда металл нагревается до температуры плавления или близкой к ней в течение длительного периода времени или чрезмерно, происходит локальное плавление компонентов с низкой температурой плавления или ослабление границ зерен, известное как выгорание. Выгорание приводит к образованию шероховатой поверхности, огрублению и выпрямлению границ зерен, истиранию границ зерен и даже может привести к растрескиванию. Выгорание значительно снижает прочность связи металла.

 

 

 

(W18Cr4V обожженная микроструктура 400X)

 

Микроструктура, показанная на изображении выше, представляет собой закаленную и перегретую структуру стали W18Cr4V, состоящую из серо-белой тонкой игольчатой ​​мартенситной и остаточной аустенитной матрицы, ярко-белых сетчатых карбидов по границам зерен и черного троостита.

 

Меры профилактики перегрева

 

Подходящие методы и скорость нагрева: Выберите соответствующие методы и скорости нагрева, исходя из свойств и формы материала. Например, используйте методы равномерного нагрева или поэтапный нагрев, чтобы избежать локализованных высоких температур.

 

Настройка параметров оборудования: В зависимости от фактических условий производства и характеристик материала отрегулируйте мощность нагревательного оборудования, точность регулирования температуры при нагреве, скорость перемещения материала и т. д., чтобы обеспечить равномерный нагрев и точный контроль температуры.

 

Контроль состава дымовых газов:Уменьшите избыток воздуха в печи, чтобы создать слабоокислительную атмосферу, особенно при нагреве поковок из нержавеющей стали.

 

Контроль температуры нагрева и времени выдержки:Установите разумные температуры нагрева и время выдержки для различных металлических материалов и требований к обработке, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев и длительное время выдержки.

При нагреве в пламенной печи необходимо поддерживать определенное расстояние между заготовкой и соплом горелки, чтобы исключить прямой контакт пламени с заготовкой. При нагреве в печи сопротивления необходимо контролировать расстояние между заготовкой и проволокой сопротивления, чтобы избежать локального перегрева.

 

Отбор и отбраковка материалов: Соблюдайте осторожность при нагревании высокоуглеродистой стали и низкоуглеродистой легированной стали, склонной к перегреву, чтобы не допустить перегрева.Сталь, которая уже подверглась перегреву или локальному перегреву, следует немедленно отбраковывать, чтобы предотвратить загрязнение готовой продукции и избежать больших потерь.

 

Контроль оборудования для термообработки:Измените структуру и характеристики оборудования для термообработки, например, используя современные печи для отпуска термообработки, чтобы избежать перегрева во время термообработки.

 

Трещины и разломы

 

Трещины обработки: Неправильные методы обработки или дефекты процедуры могут вызвать трещины обработки. Эти трещины можно разделить на термические и холодные, с различными формами, такими как продольные трещины, поперечные трещины и боковые трещины.

 

 

(Трещины, вызванные чрезмерными температурами во время шлифования)

 

Трещины при термообработке:Когда в сплаве существуют значительные остаточные напряжения, например, когда термические напряжения, вызванные нагревом, совпадают с прочностью металла и превышают ее, может возникнуть трещина. Кроме того, в процессе нагрева сплавы могут выделять вторые фазы вдоль границ зерен, создавая вторичные напряжения, или испытывать значительные изменения объема из-за фазового превращения, что также может привести к трещине.

 

 

(Закалка трещин)

 

Для предотвращения и уменьшения этих дефектов необходимо строго контролировать такие факторы, как температура нагрева, методы обработки, состав сплава и т. д., в процессе обработки и формовки металлического материала. Кроме того, решающее значение имеет усиление контроля и проверки качества продукции. Кроме того, использование передовых методов неразрушающего контроля, таких как промышленное КТ-сканирование, может эффективно обнаруживать и контролировать внутренние дефекты в металлических материалах.