Литье металла - это сложный процесс, который включает в себя применение высокого давления к расплавленному металлу, что делает его склонным к нескольким нежелательным явлениям, которые могут поставить под угрозу качество конечной продукции. Это дефекты литья, и они вызывают серьезную озабоченность у производителей.

Дефекты, связанные с литьем, бывают разных типов. Каждый из них имеет свои особенности, причины и способы предотвращения. Ключ к освоению литья - понимание различных дефектов и их причин. Таким образом, вы сможете заблаговременно избегать этих дефектов и поставлять клиентам высококачественную продукцию.

Дефекты литья - это недостатки или неровности, которые нарушают качественные характеристики детали. Существуют различные причины и источники дефектов литья, начиная от дефекта материала и заканчивая оборудованием для литья или неоптимизированной процедурой.

Дефекты холодного закрытия - это трещины с круглыми краями. Они возникают, когда металл поступает в форму более чем из одной точки. Однако металл слишком холодный и не может слиться должным образом, чтобы сформировать идеальную деталь. Таким образом, холодный затвор возникает как трещины с закругленными краями через середину заготовки, создавая слабое место на отливке.

Существует 7 типов дефектов литья, вызванных неподходящим материалом формы.

Здесь мы рассмотрим основы дефектов, которые могут возникать при различных видах литья, включая конкретные примеры дефектов, которые могут появиться в ваших отливках. Вы также узнаете о различных причинах возникновения этих дефектов литья и способах устранения каждой из них.

Хотя с некоторыми из этих дефектов можно мириться или пренебрегать ими, некоторые дефекты поверхности отливки приводят к слабому литью, странным формам и плохой функциональности. Поэтому их необходимо устранить или предотвратить, чтобы обеспечить лучшее функционирование конечного продукта.

Существуют различные типы дефектов литья, но в целом они делятся на четыре категории, а именно:

• Металлургические дефекты
• Дефекты, вызванные нагревом
• Дефекты материала формы
• Дефекты формы отливки

Рассмотрим различные дефекты в каждой группе, их причины и способы устранения.

Это внутренние дефекты литья под давлением, которые обычно трудно обнаружить. Обычно они обнаруживаются там, где в металле есть небольшие отверстия, пустоты или воздушные карманы. Как правило, пористость возникает, когда в процессе литья в металл попадает воздух. В результате этого в верхней части формы могут образовываться зазоры, или форма может заполняться слишком медленно. Таким образом, полученный компонент может иметь ослабленную структурную прочность. Существует два основных дефекта пористости: газовая пористость, пористость при усадке.

Когда литой металл застывает в форме, он не может удерживать столько газа, как в жидком состоянии. Поэтому металл имеет тенденцию выделять газ. Неспособность газа легко проходить через форму приводит к образованию пузырьков внутри металла. Эти пузырьки выглядят следующим образом:

Отверстия. Это небольшие отверстия, которые появляются в верхней части отлитой под давлением детали. Обычно их можно увидеть (при визуальном осмотре) группами у поверхности отливки.

Отверстия. Это более крупные отверстия, которые возникают внутри литой заготовки. В отличие от точечных отверстий, они не видны невооруженным глазом. Поэтому для их обнаружения потребуется рентгеновский, ультразвуковой, гармонический или магнитный анализ.

Открытые отверстия. Это типы отверстий, которые появляются на поверхности заготовки. Они возникают из-за захвата воздуха при заливке металла в форму. Шрамы - это неглубокие формы открытых отверстий.
Эти дефекты выглядят круглыми или овальными на поверхности отливок. Часто они имеют гладкую поверхность ярко-желтого или ярко-белого цвета. В результате дефект газовой пористости в отливке можно выявить путем визуального осмотра после процесса литья. С другой стороны, для проверки наличия этого дефекта на необработанных поверхностях необходим рентгеновский аппарат.

Причины. Литье металла предполагает заполнение литейных форм расплавленным металлическим сплавом под высоким давлением и с высокой скоростью. Поэтому неспособность расплавленного сплава течь стабильно и упорядоченно может вызвать турбулентность с участием газов. Турбулентности часто возникают из-за глухих зон в литниковой системе, нерациональных параметров литья и неправильной конструкции отстойников. Таким образом, из-за этих турбулентностей можно заметить некоторые дефекты пористости.

Выделяющийся водород из расплавленного сплава. Это одна из основных причин возникновения пористости при литье. Влага, содержащаяся в воздухе или плавильных инструментах, может попасть в расплавленный металл или стальной сплав, в результате чего он разлагается на водород. При охлаждении и затвердевании отливки растворимость водорода уменьшается, что приводит к его выделению и образованию газовых пористостей.

Газы, образующиеся в результате действия разделительных агентов. При контакте расплавленный металлический сплав часто нагревает разделительные агенты. В результате они разлагаются и выделяют газ, который в конечном итоге вызывает дефекты пористости. Аналогично, использование слишком большого количества разделительных агентов может привести к улетучиванию газа.

Способы устранения. Убедитесь, что используются чистые и сухие слитки металлических сплавов, чтобы предотвратить образование водорода.
Используйте подходящие параметры литья, включая скорость и давление впрыска. Контролируйте температуру плавки, чтобы предотвратить перегрев. Используйте литники и бегунки достаточной длины - более 50 мм. Таким образом, вы обеспечите стабильный и достаточный поток газов. Разделительный агент для пресс-формы должен быть самого высокого качества и контролируемого количества.

Усадочная пористость отличается от круглых, гладких поверхностей газовой пористости; она проявляется в виде зазубрин с угловатыми краями. Усадка металлов при охлаждении и затвердевании является нормальным явлением. Однако если усадочная полость неравномерна, искажает форму детали или создает внутренние отверстия, она становится дефектом. Распространенными дефектами усадочной пористости являются:открытые и закрытые усадочные дефекты.

Открытые усадочные дефекты. Они появляются на поверхности литого изделия в виде углублений (впадин) или отверстий (труб). Воздух, всасываемый внутрь формы при неравномерной усадке металлического сплава, создает открытую усадку.

Дефекты закрытой усадки. Они проявляются в виде отверстий внутри отливки при неравномерном нагреве расплавленного металла. Они могут проявляться в микро- и макроформах. Макроусадки выглядят как неровные линии или следы и видны на глаз. С другой стороны, микроотверстия выглядят угловатыми и видны в микроскоп.
Деформация. Эта усадка происходит во время или после затвердевания металла, изменяя форму и размеры детали. Они вызывают искривление металла на плоских или больших участках.

Причины:

• Высокая концентрация металла в определенных областях пресс-формы.
• Слишком низкое давление впрыска.
• Плохая конструкция бегунков и литников.
• Неравномерное затвердевание металла.
• Разница температур в разных частях расплавленного металла.
• Чрезвычайно высокая температура заливки.

Способы устранения. Используйте простые геометрии отливок с улучшенной конструкцией бегунов и литников. Обеспечьте оптимальное заполнение полостей за счет усовершенствования бегунов с помощью программного обеспечения для моделирования. Увеличьте давление впрыска металла. Вставьте охлаждающие змеевики, ребра или внутренние охладители для обеспечения надлежащего отвода тепла. Очистите поверхность металла от загрязнений.

Раковина - это удар при вдавливании в поверхность отливки, который не точно повторяет дизайн формы. Раковины появляются на поверхности отливки при наличии подповерхностной полости. Эти углубления возникают вдоль толстостенных участков на поверхности металла. Поскольку раковины отражают свет, вы можете легко определить эти дефекты поверхности отливки путем визуального осмотра.

Причины. Неодинаковая толщина стенок отливок часто приводит к неравномерной усадке при затвердевании. Частично перегретая литейная форма приводит к медленному затвердеванию отливки в перегретых зонах. Недостаточная вентиляция полости литейной формы, в результате чего газ сжимается между поверхностью жидкого металла и поверхностью полости. Низкое давление впрыска. Плохой эффект подачи из-за короткого времени удержания давления.

Способы устранения. Оптимизируйте конструкцию отливки, чтобы обеспечить равномерную толщину стенок. Улучшить вентиляционные характеристики полости пресс-формы. Избегайте перегрева полости формы и дайте металлу больше времени для удержания давления. Увеличить давление впрыска металла.

Шлаковые включения прочно прикрепляются к отливке, снижая механические характеристики конечного продукта. Обычно это происходит, когда неметаллические материалы образуют неравномерные корки на поверхности отливки. Дефект отливки представляет собой лентообразный унос или карман с острыми краями и неправильной формой. Кроме того, к другим видам включений относятся песок, гвозди, грязь или оксиды. Хотя их толщина составляет всего несколько миллиметров, их можно увидеть невооруженным глазом.

Причины. Заливка и застывание жидкого металла, содержащего частицы шлака. Неправильная литниковая система. Образование нерастворимых интерметаллических соединений в процессе затвердевания, что приводит к их сегрегации в остаточной жидкости. Добавление сплава, который не полностью растворился в расплаве.

Способы устранения. Тщательная и регулярная очистка матрицы. Улучшить конструкцию литниковой системы. Используйте чистый расплавленный металл. Нанесите небольшой кусочек сплава и наблюдайте за изменением свойств сплава.

Шлак - это потеря металла, которая происходит во время разливки цветных металлов. При плавлении металла он окисляется, образуя слои примесей и окалины, которые всплывают на поверхность металла. Примеси образуются из-за смешивания оксида основного металла и других металлов на поверхности.

Причины. Термитная реакция. Слишком высокая температура металла.
Образование оксидов в результате реакции, происходящей между воздухом в форме и высокотемпературным жидким металлом.

Способы устранения. Избегайте перемешивания, которое может привести к окислению и термитной реакции. Снизить температуру металла. Уменьшите время плавления.

Пайка - распространенный дефект литья в процессе отливки. Он возникает, когда расплавленный металл прилипает к поверхности полости формы и остается там после извлечения отливки. В результате на некоторых участках отлитых деталей не хватает материала или его избыток. Вы можете определить пайку путем визуального осмотра.

Причины. Повреждения, недостаточная твердость или низкая шероховатость полости пресс-формы. Неправильный механизм выталкивания, вызывающий наклонный впрыск. Перегрев расплавленного металлического сплава или штампа. Использование разделительных агентов низкого качества. Недостаточное количество железного элемента в сплаве.

Способы устранения. Устраните все повреждения полости пресс-формы и улучшите ее шероховатость. Отрегулируйте углы вытяжки и конструкцию затвора. Обеспечьте сбалансированное выталкивание, оптимизировав механизм выталкивания. Контролируйте и управляйте температурой матрицы и расплавленного сплава. Используйте высококачественные средства для удаления окисла.

Дефекты, вызванные нагревом

Существует несколько дефектов литья, вызванных нагревом, включая горячие разрывы, холодное замыкание и термическую усталость.

Горячие разрывы являются одними из значительных аномалий литья, которые возникают из-за нагрева. Этот дефект возникает во время затвердевания металлической отливки. На этом этапе в металле возникают термически индуцированные растягивающие деформации и напряжения. Горячий разрыв возникает, когда металл сжимается при затвердевании. Обычно на отлитых под давлением деталях они выглядят как неровные или линейные узоры.

Причины.Термические сжатия на поверхности металла. Недостаточная температура заливки металла. Неправильный процесс затвердевания и размещение литников.

Способы устранения. Используйте хорошую галтель в местах соединения.
Точно размещайте литники вблизи штампа. Используйте стандартные методы затвердевания. Обеспечьте равномерную толщину по всему материалу.

Причины. Неправильная конструкция литниковой системы.
Низкая температура жидкого металла. Пониженная текучесть расплавленного металла. Тонкие участки отливки.

Способы устранения. Оптимизируйте литниковую систему для предотвращения узких перекрестных путей и обеспечения надлежащего потока металла. Улучшить газопроницаемость формы. Повысить температуру заливки металла для предотвращения раннего затвердевания.

Этот дефект широко распространен при литье алюминия под давлением, поскольку штампы подвергаются высоким термическим нагрузкам. Термические напряжения возникают из-за тепловых градиентов, возникающих при нагреве и охлаждении поверхности во время впрыска, выталкивания и распыления смазки. Поскольку штампы для литья под давлением подвержены высоким тепловым и механическим нагрузкам, многократное воздействие на них циклов очень низких и высоких температур приводит к ослаблению структуры и появлению трещин в компоненте.

Причины. Постоянное воздействие на штамп высокой температуры. Кромки и углы со слишком малым радиусом. Температурный градиент слишком близко к затвору.

Способы устранения. Придайте углам и кромкам допустимые радиусы. Уменьшите градиент температуры вблизи затвора. Дайте пресс-форме остыть в течение некоторого времени.

Это участки избыточного металла, которые возникают, когда расплавленный металл вымывает часть формовочной смеси. Когда это происходит, песок не обладает достаточной прочностью, чтобы противостоять эрозии. Срезы и размывы выглядят как невысокие выпуклости вдоль поверхности заготовки. Обычно они наклоняются в ту сторону, где давление жидкого металла было больше.

Причины. Избыток металла в некоторых участках формы. Высокоскоростное течение расплавленного металла приводит к тому, что избыток металла проходит через литник.

Способы устранения. Обеспечьте правильную конструкцию литниковой системы. Повысить прочность стержня и формы. Добавьте в стержневую смесь больше связующих веществ.

Сплавление - еще один дефект песчаного литья, который возникает, когда песчинки сплавляются с текущим жидким металлом. В результате на отливке образуется тонкий слой твердой, стекловидной корки, прочно прикрепленной к отливке. Основная причина этого дефекта - низкая тугоплавкость песка. Из-за низкой тугоплавкости песка он не может противостоять высокой температуре жидкого металла. Таким образом, возникает дефект плавления.

Причины. Низкая тугоплавкость песка или глины. Смешивание металла с песчинками. Слишком высокая температура заливки металла.

Способы устранения. Повысьте тугоплавкость формовочных материалов. Снизить температуру заливки расплавленного металла.

Вытекание происходит, когда расплавленный металл вытекает из формы. В результате этого полость формы заполняется не полностью. Поэтому, как правило, получаются недостающие или неполные литые детали. В большинстве случаев они выглядят гладкими, но иногда можно получить неровные и шероховатые биения.

Причины. Неисправная пресс-форма или машина для литья под давлением.

Способы устранения. Разрабатывайте формы для литья с высокой точностью. Проверяйте формы перед литьем и заменяйте дефектные. Используйте для изготовления форм высококачественное сырье, способное выдерживать высокие температуры.

Металлостатические силы часто вызывают смещение стенок формы назад, что приводит к увеличению размеров заготовки. Это означает, что отливка увеличится сверх желаемого объема, проявляясь в виде небольших плавных выпуклостей. В результате возрастают требования к ее подаче и обработке, что может привести к потерям металла.

Причины. Низкая прочность формы. Неправильная трамбовка песчаной формы.

Способы устранения. Конструируйте формы, выдерживающие давление расплавленного металла, чтобы предотвратить смещение стенок формы назад. Используйте более прочные, хорошо утрамбованные формы.

Эти дефекты возникают, когда отливка еще находится в расплавленном состоянии. Они возникают, когда с поверхности отливки в полость формы падают куски или комки рыхлой формовочной смеси. В результате на поверхности отливки образуется выступ ненормальной и неправильной формы. Капли также могут придать поверхности металла грязный вид и сделать ее непригодной для использования.

Причины. Низкая прочность песка. Недостаточное флюсование расплавленного металла. Мягкая трамбовка. Отсутствие усиления выступа песка в кокиле.

Способы устранения. Использовать песок с более высокой прочностью.
Удаление примесей расплавленного металла с помощью правильного флюсования. Обеспечьте более жесткую трамбовку. Усиление выступов песка с помощью кляпов или гвоздей.

Это происходит в тех случаях, когда расплавленный металл проникает в отверстия или зазоры в формовочной смеси. Основная причина этого - слишком крупная зернистость формовочной смеси, препятствующая правильному течению жидкого металла. В результате вы получите неровную и шероховатую поверхность отливки, что снижает ее эстетичность. Эффект проникновения металла можно легко заметить невооруженным глазом.

Причины. Использование песка с высокой проницаемостью и низкой прочностью. Мягкая трамбовка песка. Использование крупнозернистого или крупнозернистого песка приводит к более сильному проникновению металла. Недостаточная промывка формы.

Способы устранения. Используйте мелкозернистый высокопрочный песок. Обеспечьте жесткую трамбовку и низкую проницаемость песка.

Крысиные хвосты выглядят как неровные трещины или линии на отливках. Эти дефекты возникают из-за разрушения при сжатии поверхности полости формы при чрезмерном нагреве расплавленного металла. Под воздействием тепла расплавленный песок расширяется, в результате чего стенки формы смещаются назад и выходят из строя. При этом на поверхности отливки образуется небольшой след от линии. Если такой сбой происходит неоднократно в процессе литья, на поверхности детали можно заметить пересекающиеся мелкие линии.

Причины. Плохая способность песка к расширению. Неправильная конструкция формы. Повышенная температура заливки металла.

Способы устранения. Добавьте в формовочную смесь горючие добавки.
Снизить температуру заливки металла. Спроектируйте форму менее твердой, чтобы обеспечить достаточное расширение.

Несовпадения - это дефекты литья, которые возникают из-за несоответствия нижней и верхней частей формы. Это может произойти, если перед заливкой металла неправильно выровнять конус и волочение формы. Существует два типа несоответствий, а именно смещение формы и смещение стержня. Сдвиг формы - это результат несоосности формы, и он часто проявляется в виде горизонтального смещения. С другой стороны, смещение стержня происходит из-за несоосности стержня и проявляется как вертикальное смещение.

Причины. Ослабленные коробчатые штифты. Неправильно подобранные штифты. Неправильное размещение верхней и нижней частей формы приводит к смещению.

Способы устранения. Убедитесь в правильном выравнивании и установке шаблона спичечной пластины. Используйте правильную формовочную коробку и закрывающие штифты.

Вспышки - это любой избыточный или нежелательный материал, который появляется в виде тонких, неправильной формы образований на линии раздела деталей, полученных литьем под давлением. Как правило, это тонкий лист металла, образующийся на гранях раздела и превращающийся в окалину после повторной плавки. Поскольку вспышки часто имеют большие размеры, их можно заметить при визуальном осмотре.

Причины. Недостаточное усилие зажима. Недостаточная очистка поверхности раздела. Слишком высокая скорость впрыска и температура заполнения. Недостаточная прочность материала матрицы. Деформированные или изношенные шарниры литьевой машины.

Способы устранения. Отрегулируйте параметры литья, такие как скорость впрыска, температура заполнения и усилие зажима. Обеспечьте регулярное техническое обслуживание литьевых машин. Очистите полость формы и разделительную поверхность.

Процесс литья металлов сложен и может привести к появлению различных дефектов поверхности. Лучшее понимание этих дефектов литья даст вам больше шансов для контроля качества отливок. Знание всех дефектов литья и способов их устранения обеспечит высокое качество вашей отливки.