Analiza wad odlewniczych i formujących w materiałach metalowych

 

I Wady odlewnicze w materiałach metalowych

 

Wady odlewnicze w materiałach metalowych i środki zapobiegawcze

 

Porowatość gazowa

 

 

 

 

Charakterystyka:

Porowatość gazowa odnosi się do wnęk powstających w odlewach, gdy gazy nie mogą uciec z roztopionego metalu przed jego zestaleniem. Te wady mają zazwyczaj gładkie, jasne ścianki wewnętrzne, czasami z lekkim zabarwieniem utleniania.

 

Uderzenie:

Porowatość gazowa zmniejsza efektywną powierzchnię nośną odlewu, zmniejszając jego odporność na uderzenia i wytrzymałość zmęczeniową. Ma również negatywny wpływ na odporność odlewu na korozję i odporność cieplną.

 

Środki zapobiegawcze:

Zmodyfikuj nieracjonalne systemy bramkowe i wznośne, aby zapewnić płynny przepływ metalu i uniknąć uwięzienia gazu.

Przed nałożeniem powłok należy podgrzać formy i rdzenie, a przed użyciem upewnić się, że są dokładnie wysuszone.

Projektuj formy i rdzenie z odpowiednimi środkami odpowietrzającymi, aby umożliwić ucieczkę gazu.

 

Porowatość skurczowa

 

 

 

 

Porowatość skurczową dzieli się na dwa typy: skurcz skoncentrowany i skurcz rozproszony.

 

Charakterystyka:

Pustki powstające w procesie odlewania na skutek kurczenia się ciekłego metalu podczas krzepnięcia.

Podczas krzepnięcia metalu następuje skurcz objętościowy, a stopiony metal nie jest w stanie tego skompensować, co prowadzi do powstania jam skurczowych w ostatnich zestalonych obszarach. Porowatość skurczowa może być sklasyfikowana na dwa typy: skurcz skoncentrowany i skurcz rozproszony.

 

Uderzenie:

Obniża właściwości mechaniczne i wytrzymałość odlewu.

 

Środki zapobiegawcze:

Poprawa jakości topienia i zmniejszenie zawartości gazów.

Podwyższyć temperaturę wlewania i opóźnić czas krzepnięcia.

Zoptymalizuj układ wlewowy, aby zminimalizować zbyt długie ścieżki wlewu.

Nie należy wyjmować odlewu z formy zbyt wcześnie, aby zapobiec zakłóceniom przed całkowitym skrzepnięciem.

 

Włączenia

 

 

 

 

Charakterystyka:

Zanieczyszczenia lub substancje obce, takie jak tlenki i krzemiany, obecne w procesie odlewania.

 

Uderzenie:

Powoduje obniżenie wytrzymałości i kruchości odlewu, co pogarsza jego właściwości mechaniczne.

 

Środki zapobiegawcze:

Wzmocnij kontrolę nad surowcami i czystością, kontroluj temperaturę topienia i wlewania materiału odlewniczego.

Upewnij się, że piec i narzędzia są czyste, wolne od tlenków, podgrzane i że powłoka jest sucha po nałożeniu.

 

Zimne zamknięcie i niewystarczające nalewanie

 

Charakterystyka:

Niepełne lub słabe wypełnienie formy z powodu niewystarczającej zdolności ciekłego metalu do płynięcia i prawidłowego wypełnienia formy, co skutkuje częściowym wypełnieniem lub stopieniem odlewu.

 

Uderzenie:

Niekompletny kształt odlewu i pogorszenie właściwości mechanicznych.

 

Środki zapobiegawcze:

Zwiększ temperaturę i prędkość wlewania.

Zoptymalizuj konstrukcję układu wlewowego, aby zapewnić płynny przepływ metalu.

 

Spękanie

 

 

 

 

Charakterystyka:

Liniowe lub nieregularnie zakrzywione szczeliny na powierzchni lub wewnątrz odlewu.

 

Uderzenie:

Bezpośrednio zmniejsza wytrzymałość i stabilność odlewu.

 

Środki zapobiegawcze:

Aby zmniejszyć naprężenia wewnętrzne, należy unikać lokalnego przegrzania w samym układzie bramkowym.

Upewnij się, że kąty pochylenia formy i rdzenia są większe niż 2 stopnie, a następnie wyjmij rdzeń i otwórz formę po stwardnieniu wlewu.

Kontroluj grubość powłoki, aby zapewnić równomierne tempo chłodzenia wszystkich części odlewu.

 

Dziury piaskowe

 

Małe otwory wypełnione piaskiem formierskim (rdzeniowym) na powierzchni lub wewnątrz odlewu, co stanowi częstą wadę odlewów, często prowadzącą do odrzucenia odlewu.

 

Włączenie piasku

 

Powierzchnia odlewu jest częściowo lub całkowicie pokryta mieszanką metalu (lub tlenków metali) i piasku (lub powłoki) lub wypalonym piaskiem formierskim, co sprawia, że ​​powierzchnia odlewu jest szorstka.

 

 

 

Wady kształtu i formy odlewów wynikające z różnych przyczyn, w tym z braku wypełnień, niekompletnego wypełnienia, nieszczelności formy i pożarów kanałów dolotowych.

 

Niewypełnienia (niekompletne wypełnienia)

 

Odlewy są niekompletne lub mają niedoskonałe kontury, często wydają się zaokrąglone i błyszczące na krawędziach i rogach, szczególnie w obszarach oddalonych od wlewu i w cienkich ściankach. Układ wlewowy jest wypełniony. Górna część odlewu ma brakujące mięso, z lekko zaokrąglonymi krawędziami, a górna powierzchnia wlewu jest równa z odlewem.

 

Istnieje wiele rodzajów wad odlewniczych w materiałach metalowych, ale większości z nich można zapobiec i ograniczyć, optymalizując procesy odlewnicze, poprawiając jakość surowców i usprawniając konserwację sprzętu. Przedsiębiorstwa odlewnicze powinny skupić się na innowacjach procesowych i postępie technologicznym, aby stale poprawiać jakość odlewów, aby sprostać wymaganiom rynku i klientów.

 

II Przetwarzanie i formowanie wad materiałów metalowych

 

Podczas obróbki i formowania materiałów metalowych mogą wystąpić różne wady, które znacząco wpływają na właściwości materiału i jakość produktu.

 

Przegrzanie i wypalenie

 

Przegrzanie:Gdy metal jest podgrzewany lub przetwarzany przez dłuższy czas w wysokich temperaturach, powstaje gruboziarnista struktura i duże ziarna. Przegrzanie może powodować szorstkie plamy, skórkę pomarańczową i powiększone ziarna na powierzchni. Podczas gdy wytrzymałość przegrzanych stopów nieznacznie spada, ich udarność i ciągliwość w temperaturze pokojowej znacznie się zmniejszają, co sprawia, że ​​materiał staje się kruchy.

 

 

 

(Stal T10A, przegrzana mikrostruktura 400X)

 

Mikrostruktura w pobliżu pęknięcia w zahartowanym elemencie obrabianym ze stali T10A, pokazana na powyższym zdjęciu, składa się z czarnego perlitu wzdłuż granic ziaren, grubych listew martenzytu o wysokiej zawartości węgla, białego austenitu szczątkowego i minimalnej ilości wydzielonych węglików.

 

Wypalenie:Gdy metal jest podgrzewany blisko lub w temperaturze topnienia przez dłuższy czas lub nadmiernie, następuje lokalne topienie składników o niskiej temperaturze topnienia lub osłabienie granic ziaren, znane jako wypalenie. Wypalenie powoduje szorstką powierzchnię, zgrubienie i prostowanie granic ziaren, strzępienie się granic ziaren, a nawet może prowadzić do pękania. Wypalenie znacznie zmniejsza wytrzymałość wiązania metalu.

 

 

 

(Wypalona mikrostruktura W18Cr4V 400X)

 

Mikrostruktura pokazana na powyższym zdjęciu to zahartowana i przegrzana struktura stali W18Cr4V, składająca się z szarobiałej, drobno igłowatej matrycy martenzytu i szczątkowego austenitu, jasnych, białych węglików sieciowych wzdłuż granic ziaren oraz czarnego troostytu.

 

Środki zapobiegawcze w przypadku przegrzania

 

Odpowiednie metody ogrzewania i szybkość ogrzewania: Wybierz odpowiednie metody ogrzewania i szybkości ogrzewania w oparciu o właściwości i formę materiału. Na przykład, użyj jednolitych metod ogrzewania lub ogrzewania etapowego, aby uniknąć lokalnych wysokich temperatur.

 

Regulacja parametrów sprzętu: Moc urządzenia grzewczego, precyzję kontroli temperatury podczas ogrzewania, prędkość ruchu materiału itp. należy dostosować do rzeczywistych warunków produkcji i właściwości materiału, aby zapewnić równomierne ogrzewanie i precyzyjną kontrolę temperatury.

 

Kontrola składu gazu piecowego:Zredukuj nadmiar powietrza w piecu, aby stworzyć atmosferę słabo utleniającą, zwłaszcza podczas nagrzewania odkuwek ze stali nierdzewnej.

 

Kontrola temperatury grzania i czasu utrzymywania:Ustaw odpowiednie temperatury nagrzewania i czasy wygrzewania dla różnych materiałów metalowych i wymagań przetwarzania, aby zapobiec nadmiernemu nagrzewaniu i wydłużonemu czasowi wygrzewania.

Podczas ogrzewania w piecu płomieniowym należy zachować pewną odległość między wlewkiem a dyszą palnika, aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi płomieni z wlewkiem. W przypadku ogrzewania w piecu oporowym należy kontrolować odległość między wlewkiem a drutem oporowym, aby uniknąć lokalnego przegrzania.

 

Wybór i odrzucenie materiałów: Należy zachować ostrożność podczas podgrzewania stali wysokowęglowej i stali stopowej niskowęglowej podatnej na przegrzanie, aby zapobiec przegrzaniu.Stal, która uległa już przegrzaniu lub lokalnemu przegrzaniu, powinna zostać bezzwłocznie odrzucona, aby zapobiec zanieczyszczeniu gotowych produktów i uniknąć większych strat.

 

Sterowanie urządzeniami do obróbki cieplnej:Modyfikacja konstrukcji i charakterystyk urządzeń do obróbki cieplnej, np. poprzez zastosowanie nowoczesnych pieców do odpuszczania, w celu uniknięcia przegrzania podczas obróbki cieplnej.

 

Pęknięcia i szczeliny

 

Pęknięcia przetwarzania: Niewłaściwe metody przetwarzania lub wady proceduralne mogą powodować pęknięcia przetwarzania. Pęknięcia te można podzielić na pęknięcia termiczne i pęknięcia zimne, o różnych formach, takich jak pęknięcia podłużne, pęknięcia poprzeczne i pęknięcia boczne.

 

 

(Pęknięcia spowodowane nadmierną temperaturą podczas szlifowania)

 

Pęknięcia powstałe w wyniku obróbki cieplnej:Gdy w stopie występują znaczne naprężenia szczątkowe, takie jak naprężenia cieplne wywołane przez ogrzewanie, które pokrywają się z wytrzymałością metalu i ją przekraczają, może dojść do pękania. Ponadto podczas procesu ogrzewania stopy mogą wytrącać drugie fazy wzdłuż granic ziaren, tworząc naprężenia wtórne lub doświadczać znacznych zmian objętości z powodu przemiany fazowej, co również może prowadzić do pękania.

 

 

((gaszenie pęknięć)

 

Aby zapobiegać tym wadom i je ograniczać, konieczne jest ścisłe kontrolowanie takich czynników, jak temperatura nagrzewania, metody przetwarzania, skład stopu itp. podczas procesu obróbki i formowania materiałów metalowych. Ponadto kluczowe znaczenie ma poprawa kontroli jakości produktu. Ponadto stosowanie zaawansowanych technik testowania nieniszczącego, takich jak przemysłowe skanowanie CT, może skutecznie wykrywać i kontrolować wady wewnętrzne w materiałach metalowych.