Prije nego što se površina odljevka skrutne u ljusku, materijali za kalupljenje poput pješčanih kalupa i pješčanih jezgri se zagrijavaju da bi se proizveli plinovi. Plinovi se ne otapaju u rastaljenom metalu, već prodiru u rastaljeni metal pod pritiskom, stvarajući mjehuriće i pore. Trenutačno, većina nedostataka pora koji se pojavljuju u tvornicama za mokri kalup za lijevanje u mojoj zemlji pripadaju ovoj vrsti "intruzivnih pora".
Najbolje je da se plin koji emitira pješčani kalup i jezgra ispušta kroz pore pijeska. Međutim, ventilacijske mogućnosti pješčanih kalupa i pješčanih jezgri su ograničene, a posebno je teško stvoriti ispušne prolaze za složene pješčane jezgre. Kako se količina proizvedenog plina povećava, tlak plina na sučelju na izvoru plina (nazvan "povratni tlak") nastavlja rasti. Ako je brzina izlijevanja velika, statički tlak rastaljenog metala tamo premašuje protutlak plina, a plin ovdje ne može prodrijeti u rastaljeni metal. Ako rastaljeni metal na sučelju ne može na vrijeme uspostaviti dovoljan statički tlak da premaši povratni tlak stvaranja plina, plin će prodrijeti kroz nestvrdnutu površinu odljevka i prodrijeti u rastaljeni metal stvarajući mjehuriće. Zagrijani volumen mjehurića izbušenih u rastaljeni metal ima tendenciju daljeg širenja. Štoviše, neki izvori plina neprekidno prenose plin, pa se u rastaljenom metalu pojavljuju nizovi mjehurića. Oblik invazivnih stomata je sferičan ili kruškolik. Smjer na koji pokazuje njegov vrh je smjer izvora zraka. Veličina invazivnih pora varira. Mogu lebdjeti i ostati nedaleko od izvora plina u odljevku ili se mogu skupiti ispod kože gornje površine odljevka kako bi formirali ravni oblik. Ako je temperatura izlijevanja visoka, a viskoznost rastaljenog metala niska, prodorni mjehurići mogu pobjeći s gornje površine pješčanog kalupa ili teći u preljevni otvor s rastaljenim metalom. Izvor pora varira ovisno o pješčanom kalupu ili jezgri.
1. Defekti stomaka mogu se spriječiti povećanjem ventilacijskog kapaciteta stijenke i smanjenjem stvaranja plina kalupnog pijeska. Specifični uzroci i preventivne mjere su sljedeći:
1. Kalup za zeleni pijesak ima veliku količinu plina: vlažnost pijeska za kalupljenje je previsoka, posebno kada je sadržaj ugljenog praha prevelik, može se iznenada ispustiti velika količina plina kada se rastaljeni metal ulije u šupljinu kalupa. Ako ispušni plin nije istovremeno gladak, tlak plina će premašiti lokalni statički tlak rastaljenog metala i iznenada prodrijeti u rastaljeni metal, stvarajući eksplozivno prskanje. To se obično naziva "zagušljiva vatra", koja će stvoriti veće mjehuriće u odljevku. Stoga, tijekom lijevanja u zeleni pijesak, stopa zbijanja i sadržaj vlage u kalupnom pijesku moraju biti strogo kontrolirani, a stopa stvaranja plina ne smije biti previsoka. Učinkoviti sadržaj ugljenog praha u kalupnom pijesku treba se uglavnom kontrolirati na temelju morfologije površine odljevka. Ako se malo pijeska zalijepi na površinu odljevka, količina ugljenog praha može se malo povećati. Ako je površina odljevka postala plava, učinkovitu količinu ugljenog praha treba smanjiti kako bi se izbjeglo prekomjerno stvaranje plina.
2. Nečistoće u zelenom pijesku će emitirati plin kada se zagriju: male glinene kuglice, isjeckane papirnate kuglice, opušci cigareta, fragmenti jezgre pijeska koji upijaju vlagu i druge organske tvari pomiješane u pijesku za kalupljenje će emitirati plin kada se zagriju, i promijenit će se nakon upijajući vodu u zeleni pijesak. Poboljšajte performanse intenzivne proizvodnje plina. Ove nečistoće su izložene na površini šupljine kalupa i neizbježno će postati koncentrirane točke emisije plinova. U proizvodnji odljevaka, mnoga neobjašnjiva oštećenja pora uglavnom su uzrokovana nečistoćama umiješanim u kalupni pijesak. Ponekad se mjehurići stvaraju jedan za drugim i postaju niz pora u presjeku odljevka.
3. Vlaga utječe na pješčanu jezgru i unutarnje rashladno željezo u mokrom kalupu: nakon kalupljenja u određenoj ljevaonici ventila, jezgra pješčane jezgre kutije s hladnom jezgrom i kutija s kopčom odmah se zatvaraju, a peć se otvara za izlijevanje sljedeći dan . Velik broj nedostataka pora u odljevcima uzrokovan je upijanjem vlage u pješčanoj jezgri. Pješčana jezgra s hladnom jezgrom lako upija vlagu. Tijekom izlijevanja, voda koju apsorbira jezgra pijeska odmah isparava u vodenu paru kada se zagrije i ulazi u rastaljeni metal stvarajući mjehuriće. Za tvornice koje ne mogu otvoriti peć istog dana, mogu zatvoriti kutiju bez prethodnog umetanja jezgri i pričekati do dana otvaranja prije otvaranja pješčanog kalupa, postavljanja jezgre, zatvaranja kalupa i izlijevanja kako bi se izbjeglo prekomjerno upijanje vlage pješčani kalup. Trebali biste biti oprezniji kod modeliranja vrućim pijeskom. Ako pričekate određeno vrijeme nakon kalupljenja prije izlijevanja, vodena para koja se neprestano emitira iz vrućeg pijeska kondenzirat će se u šupljini kalupa i ugraditi jezgru hladnog pijeska, nosač jezgre ili unutarnje rashladno željezo. Na primjer, slika 28 prikazuje cilindrični odljevak s unutarnjim promjerom od 4 inča (f101,6 mm). Sadržaj vlage u vrućem pijesku za kalupljenje je 3,5%, temperatura je 58 stupnjeva, unutarnja temperatura i temperatura jezgre pijeska su 18 stupnjeva, a odljevak se ostavlja 80 minuta nakon kalupljenja. Nakon hlađenja, čišćenja i strojne obrade, odljevci u blizini gornje površine pješčane jezgre pojavljuju se difuzno raspoređeni defekti pora u obliku saća, koji nastaju zbog kondenzacije vodene pare na površini pješčane jezgre.
4. Ispušni kapacitet pješčanog kalupa je nedostatan: Zeleni pijesak ima visoku propusnost zraka, što pomaže u odzračivanju protutlaka na sučelju. Međutim, ne smije biti previsok kako bi se izbjeglo mehaničko lijepljenje pijeska ili hrapavost površine na odljevku. Što je veća kompaktnost pješčanog kalupa, to je manji razmak između zrna pijeska i lošiji je ventilacijski kapacitet pješčanog kalupa tijekom lijevanja. Kako bi se spriječili nedostaci pora, obično se nije moguće osloniti samo na propusnost zraka pješčanog kalupa, već također osigurati dodatne ispušne kanale za poboljšanje ispušnog kapaciteta. Tijekom ručnog oblikovanja i jednostavnog strojnog oblikovanja, kako bi se poboljšala sposobnost prozračivanja pješčanog kalupa, radnik za oblikovanje koristi šiljastu bušilicu kako bi izbušio neprobojne ventilacijske rupe sa stražnje strane pješčanog kalupa. Dubina otvora za ventilaciju je otprilike 4 do 5 mm udaljena od uzorka, čime se može izbjeći oštećenje uzorka i može prodrijeti ili biti blizu sloja kohezije vlage kalupnog pijeska kako bi se smanjio otpor ispuha. Također je uobičajeno bušenje rupa za ventilaciju izravno u atmosferu na pješčanom kalupu. Strojevi za kalupljenje s višim stupnjem mehanizacije koriste odvodne kanale u obliku plosnatog lima i okruglog otvora na šabloni, a opremljeni su odvodnim iglama koje nisu otvorene prema atmosferi na svakom vrhu kalupa. Čak i ako je visina otvora za ventilaciju samo polovica debljine pješčanog kalupa, vrijednost propusnosti zraka na tom mjestu bit će udvostručena. Neke proizvodne linije za modeliranje imaju posebne strojeve za bušenje za bušenje ravnih ili poluprolaznih otvora. Vidio sam ljevaonicu u inozemstvu koja je koristila liniju za livenje pod visokim pritiskom za proizvodnju blokova cilindra dizel motora. Nakon što je gornji pješčani kalup otvoren, radnici su koristili dugačku električnu bušilicu da izbuše više ispušnih otvora iz šupljine kalupa. Postoje dijelovi koji drže zrak u šupljini kalupa kod vertikalnog odvajanja injekcijskim prešanjem, a plin se može ispuštati pomoću ispušnih žljebova lima.
5. Niski tlak i temperatura rastaljenog željeza: Količina pijeska pojedena na gornjoj površini šupljine kalupa gornje kutije s pijeskom ne smije biti premala. S jedne strane, sprječava rastaljeno željezo da razbije pješčani kalup. S druge strane, povećava statički tlak rastaljenog željeza kako bi spriječio razvoj pješčanog kalupa i pješčane jezgre. Povratni tlak zraka. Postavljanje zapornih prstenova i usponskih prstenova na pješčani kalup također može povećati hidraulički tlak metala. Povećanje temperature izlijevanja rastaljenog željeza može smanjiti viskoznost rastaljenog metala, što olakšava plutanje mjehurića i njihovo ispuštanje iz rastaljenog željeza. Obratite posebnu pozornost na stvarnu temperaturu lijevanja posljednje vrste rastaljenog željeza u istom lijevu. Odgovarajuće povećanje temperature izlijevanja nije samo korisno za sprječavanje upada u pore, već također pomaže u sprječavanju nedostataka kao što su zarobljavanje pora i drugih pora, hladna izolacija i nedovoljno izlijevanje. Otvaranje preljevnog otvora može ispustiti rastaljeno željezo pomiješano s mjehurićima i inkluzijama iz šupljine kalupa.
2. Pješčana jezgra emitira plin
Bez obzira na vezivo korišteno za izradu pješčane jezgre, veća je vjerojatnost da će proizvodnja odljevaka proizvesti intruzivne defekte poroznosti. Budući da je pješčana jezgra okružena rastaljenim željezom i jako se zagrijava, vezivo se raspada i proizvodi veliku količinu plina. Pješčana jezgra povezana je sa sjedištem pješčane jezgre kroz glavu jezgre, a plin se ispušta iz ležišta jezgre iz kalupa. Teško je ispušni sustav učiniti glatkim. Velika većina nedostataka poroznosti koji se često susreću u ljevaonicama koje proizvode odljevke s više pješčanih jezgri, kao što su blokovi cilindra i glave motora automobilskih motora, uzrokovani su ispuštanjem plina iz pješčane jezgre. Središnji istraživački institut Toyotine korporacije u Japanu proučavao je protutlak i mehanizam stvaranja pora na sučelju prilikom ulijevanja rastaljenog željeza u jezgru školjke od fenolne smole za automobilske odljevke. Senzor tlaka od silikonske dijafragme koristi se na mjestu gdje su pore sklone pojavi za mjerenje promjene tlaka plina (u cm Fe) jezgre ljuske tijekom vremena nakon lijevanja. U isto vrijeme, također je izmjereno da se tlak rastaljenog željeza (također u cm Fe) povećava kako raste razina tekućine za izlijevanje. Rezultati pokazuju da postoje tri vrha u tlaku plina u jezgri pijeska (vidi krivulju na slici 29). I je protutlak kada rastaljeno željezo samo prekriva jezgru pijeska; II je najviši vrh povratnog tlaka nakon 10 do 30 sekundi; III ima nižu vršnu vrijednost, a vremensko trajanje ovisi o sadržaju smolnog veziva u pješčanoj jezgri. Ako je tlak rastaljenog željeza A nakon izlijevanja veći od povratnog tlaka stvaranja plina jezgre ljuske, krivulja će biti glatka i neće doći do oštećenja pora. Ako je tlak izlijevanja rastaljenog željeza B, vršni tlak plina II značajno oscilira, što je zato što plin pješčane jezgre nadvladava tlak rastaljenog željeza i prodire u rastaljeno željezo, to jest, fenomen mjehurića. Ako je vrijeme puhanja mjehurića kratko, a vrijeme prethodnog skrućivanja dugo, iako se defekti pora ne moraju nužno pojaviti, bit će više defekata pora nego kada je tlak rastaljenog željeza A. Neki defekti zračnih otvora mogu se pojaviti u masovnoj proizvodnji. Ako je efektivni tlak rastaljenog željeza samo C, protutlak plina pješčane jezgre premašuje tlak rastaljenog željeza, a mjehurići će se pojaviti odmah nakon što rastaljeno željezo prekrije pješčanu jezgru. Nastavite sve dok se površina odljevka ne skrutne, a vrhovi I, II i III krivulje nestanu, što ukazuje da na odljevku moraju postojati oštećenja pora. Iz krivulje vremena i tlaka može se vidjeti da ako tlak rastaljenog željeza premašuje povratni tlak površine u bilo kojem trenutku nakon izlijevanja, neće biti mjehurića koji buše u rastaljeno željezo iz pješčane jezgre.
3. Uobičajeno korištene metode za sprječavanje prodora pora iz jezgre pijeska su sljedeće:
1. Povećajte ispušni kapacitet pješčane jezgre: Gdje je moguće, u sredini pješčane jezgre trebao bi postojati glatki ispušni otvor. Ako je razmak između glave jezgre i ležišta jezgre velik, glavu jezgre s pijeskom treba zatvoriti materijalima za brtvljenje kao što su jastučići od vatrostalnog filca, trake od blata, azbestna užad itd. kako bi se osiguralo da rastaljeni metal ne prodre u ispuh kanal. Za debele i velike pješčane jezgre, treba ih izdubiti ili ukopati napola u unutarnju šupljinu u obliku rešetke i zatim zalijepiti. Najčešće korištena metoda ispuha za smolaste samostvrdnjavajuće pješčane jezgre je korištenje najlonskih pletenih crijeva, koja se mogu lako umetnuti u pješčanu jezgru duž bilo kojeg oblika pješčane jezgre. Za pješčane jezgre složenih odljevaka kao što su glave cilindra motora s unutarnjim izgaranjem i blokovi motora, posebnu pozornost treba obratiti na ispušni kapacitet pješčane jezgre. Kutije s vrućom jezgrom, kutije s hladnom jezgrom i ljuskaste jezgre su integralno snimljene. Ispušne cijevi ne mogu se unaprijed ugraditi, ali ventilacijske igle ili šipke mogu se postaviti i izraditi tijekom izrade jezgre (neke je potrebno izvaditi prije vađenja jezgre). Češće, nakon što se pješčana jezgra stvrdne, svrdlo od karbida koristi se za bušenje glave jezgre radi lakšeg ispuha. Jednom sam vidio inozemnu tvornicu za masovnu proizvodnju automobila. Prilikom proizvodnje višecilindrične pješčane jezgre s vodenom košuljicom glave cilindra, korišten je poseban stroj za bušenje s više glava za istovremeno bušenje slijepih rupa za svaku glavu jezgre kanala vode za hlađenje pješčane jezgre s vodenom košuljicom odozdo prema gore. Iako dubina bušenja nije velika, vrlo je korisno za iscrpljivanje.
2. Smanjite stvaranje plina u jezgri smolastog pijeska što je više moguće: Odaberite vezivo s visokom snagom vezivanja, malim stvaranjem plina i sporim stvaranjem plina, smanjite količinu dodanog veziva i pažljivo pecite pješčanu jezgru i druge mjere mogu smanjiti stvaranje plina pješčane jezgre. Volumen plina i brzina stvaranja plina.
3. Povećajte brzinu izlijevanja i temperaturu izlijevanja: Pod pretpostavkom da neće doći do turbulencije i da će plin biti zarobljen i kalup neće biti erodiran, brzinu izlijevanja treba povećati kako bi se brzo povećao tlak metalne tekućine kako bi se spriječio prodor plina. Osim toga, također je najbolje povećati temperaturu izlijevanja kako bi se smanjila viskoznost rastaljenog željeza, tako da nadolazeći mjehurići mogu lako plutati i ispuštati se u preljevnu cijev zajedno s protokom metala. To je razlog zašto kada odljevci imaju zarobljene ili invazivne defekte pora, moguće je eliminirati defekte pora povećanjem temperature lijevanja za 30 do 50 stupnjeva. Tijekom proizvodnje treba kontrolirati stvarnu temperaturu zadnje kutije rastaljenog željeza u svakom paketu za izlijevanje. Budući da se temperatura konačnog rastaljenog željeza smanjuje, vjerojatno će doći do oštećenja pora.
4. Paljenje glave jezgre: Tijekom izlijevanja, zapalite izlaz plina ispušnog sustava jezgre s pijeskom na vrhu pješčanog kalupa kako biste zapalili plin koji izlazi iz jezgre s pijeskom. Može povećati snagu izvlačenja plina na izlazu i povećati brzinu ispuštanja plina iz pješčane jezgre.
