1. Huokoisuusvirheiden luokittelu ja ominaisuudet
1.1. Tunkeutuva huokoisuus (paikallinen huokoisuus):
Sulan metallin lämpökäsittelyn aikana muotin (tai sydämen) synnyttämät kaasut tunkeutuvat rautasesteeseen, mikä johtaa paikalliseen huokoisuuteen valun tietyillä alueilla jäähdytysprosessin aikana. On korostettava, että sulan metallin ja muotin/ytimen välinen vuorovaikutus tapahtuu vain valun aikana, jolloin muotin/ytimen korkeissa lämpötiloissa tuottamat kaasut voivat tunkeutua rautasesteeseen. (Fysikaalinen reaktio)
◆Ingressihuokoisuuden ominaisuudet:
- Ilmenee paikallisena huokoisuutena, joka esiintyy valun tietyillä alueilla.
- Huokosten pinta on suhteellisen sileä, esiintyen yksittäisinä tai kennomaisina onteloina.
- Huokosten väri on valkoinen tai niissä voi olla tumma kerros, toisinaan hapettuneen ihon peitossa.
- Kyhmymäisen/tiivistetyn grafiittiraudan tapauksessa siitä saattaa tulla karbidia muistuttavaa hajua.Katso kuva 1.
Kutistumishuokoisuus:
- Sillä on kutistumisen ja huokoisuuden ominaisuuksia.
- Katso kuva 2.
1.2 Sateen huokoisuus (seulamainen huokoisuus):
Nesteeseen liuenneet kaasut muodostavat huokosia jäähdytyksen aikana niiden liukoisuuden heikkeneessä. Näillä huokosilla on usein pyöreitä, elliptisiä tai neulamaisia muotoja. On olennaista huomata, että kaasun muodostuminen rautanesteessä tapahtuu sulatus- ja käsittelyvaiheissa. Rautanesteen lämpötilan noustessa kaasujen liukoisuus kasvaa, mikä lisää kaasupitoisuutta sulatusprosessin aikana tapahtuvien fysikaalisten ja kemiallisten reaktioiden seurauksena. (Kaasun esiintyminen rautanesteessä on seurausta fysikaalisista ja kemiallisista reaktioista, joissa on mukana kaikki sulatusprosessiin osallistuvat aineet).
Sateen huokoisuuden ominaisuudet:
Tunnusomaista on, että sitä on lukuisia, hajallaan ja suhteellisen tasaisesti koko valun poikkileikkauksen tai merkittävän osan poikkileikkauksesta. Katso kuva 3.
1.3 Reaktion huokoisuus:
Huokoisuus, joka syntyy sulan metallin ja muotin rajapinnan välisten kemiallisten reaktioiden seurauksena. Tässä prosessissa rautaneste käy läpi jäähdytysvaiheen, jolloin kaasut vapautuvat ja jäävät loukkuun pelkästään valun pinnalle.
Reaktion huokoisuuden ominaisuudet:
Tämän tyyppinen huokoisuus esiintyy pääasiassa valun pinnalla, noin 1-3 mm etäisyydellä valupinnasta. Se esiintyy tiheästi jakautuneena kuviona pienistä, lähekkäin sijaitsevista huokosista, jotka tulevat selvemmiksi lämpökäsittelyn ja suihkupuhalluksen jälkeen. Tyypillisesti näillä huokosilla on neulamainen tai nuijapäämainen muoto. Se tunnetaan myös pinnanalaisena huokoisuutena. Katso kuva 4.
A. Sferoidoivan aineen kuonatyyppi**
Vian ominaisuudet: Valupinnalle ilmestyy pallomaisia syvennyksiä, jotka sisältävät sulkeumia. Näitä painaumia esiintyy usein lähellä sisäporttijärjestelmää. Pyyhkäisevä elektronimikroskopia paljastaa epätasaisia pintoja huokosten sisällä. Huokospitoisuuden spektrianalyysi havaitsee Si:n, Mg:n, Al:n, Ba:n ja O:n. Sferoidointiaineille ominaisen Mg:n läsnäolo osoittaa, että sulkeumat ovat kuonaa, joka muodostuu sferoidisoivien aineiden osallistumisesta. CO-kaasureiät syntyvät rautanesteessä olevan hiilen ja kuonan välisestä reaktiosta.
B. Kuonatyyppi, joka johtuu siirrostusaineen viasta Ominaisuudet: Poikkileikkauksessa on useita painaumia. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi ja spektrianalyysi paljastavat epätasaiset sisäpinnat syvennyksissä sekä Si:n, Ca:n, Ba:n ja O:n läsnäolon sulkeumuksissa. Ba on siirrostusaineen ainutlaatuinen elementti. Tämä osoittaa, että pii-rauta-ympärejäännös muodostaa kuonaa, ja rautanesteen hiilen ja kuonassa olevan oksidin välinen reaktio johtaa CO-kaasun muodostumiseen, mikä aiheuttaa reikävirheitä. Syy: Ympätysaineen epätäydellinen sulaminen virtauksen aikana johtaa kuonan muodostumiseen. Vastatoimenpiteet: Käytä kuivia inokulantteja estääksesi rautanesteen roiskumisen ja kuonan huokoisuuden siirrostuksen aikana.
C Vika: Kuona- ja hiekkasulkeumatyyppi Vika Ulkonäkö: Useita syvennyksiä valun pinnassa kanavan lähellä. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi osoittaa kuonan ja hiekan läsnäolon painaumien sisällä. Spektrianalyysi osoittaa Si:n, O:n, Al:n läsnäolon hiekassa ja alkuaineita, kuten Mg, Ce, Mn kuonassa. Tämä viittaa siihen, että vika muodostuu ymppäysaineen ja hiekan välisestä vuorovaikutuksesta. Ratkaisu: Kasvata syöttökanavan poikkipinta-alaa ja vähennä virtausnopeutta kanavassa.
D Vika: Kosteuden aiheuttama hiekkamuottivirhe Vika Ulkonäkö: painaumat valun pinnassa koneistuksen jälkeen. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi ei paljasta syvennyksissä olevia vikoja. Spektrianalyysi osoittaa, että pääelementit ovat C, O, Si ja Fe. Tämä on neulanreikävika, joka johtuu märkätyyppisessä muotissa kosteudesta syntyvästä vesihöyrystä. Ratkaisu: Vähennä muottihiekan kosteuspitoisuutta, paranna muovaushiekan läpäisevyyttä ja lisää hiilijauheen osuutta valuhiekassa. Vähennä hartsin kosteuspitoisuutta kylmälaatikon ytimen valmistusprosessissa.
2.1 Analyysi invasiivisen huokoisuuden syistä:
1. Syitä invasiiviseen huokoisuuteen:
- Kaatojärjestelmän kohtuuton suunnittelu, joka johtaa huonoon kaasun poistoon tai pyörteen muodostumiseen, mikä johtaa kaasujen juuttumiseen kaatamisen aikana.
- Hiekkamuotin liiallinen tiiviys, mikä vähentää sen läpäisevyyttä.
- Riittämätön kaasunpoisto hiekkaytimen tai ilmakanavien tukos.
- Muovaushiekan (ytimen) korkea kosteuspitoisuus. Kosteissa sääolosuhteissa muotti/ydin voi imeä kosteaa ilmaa ja reagoida sulan raudan kanssa, jolloin muodostuu suuri määrä kaasua, joka jää loukkuun muotin onteloon.
- Sydäntuen ja sydänraudan saastuminen öljyllä.
- Muovaushiekassa on liikaa haihtuvia aineita.
- Korkea hartsityppipitoisuus (N) päällystetyssä hiekassa, mikä johtaa NH3:n hajoamiseen ja N- ja H-kaasujen muodostumiseen.
- Epätasainen kaato, riittämätön täyttö, mikä johtaa suuren kaasumäärän sisäänpääsyyn.
- Muovaushiekan korkea savipitoisuus, huono läpäisevyys, mikä aiheuttaa "puhaltusreikiä" valun pintaan, jota pidetään myös invasiivisena huokoisuutena.
2.2 Huokoisuuden syiden analyysi:
1. Korkea kaasupitoisuus, voimakas korroosio ja liiallinen pintarasva uunipanoksessa johtavat korkeampaan kaasupitoisuuteen sulassa raudassa.
2. Sulan rautamuotin riittämätön kuivuminen.
3. Seoksen riittämätön kuivuminen.
4. Pii ja harvinaiset maametallit uunipanoksessa voivat helposti muodostaa vetykaasun reikiä, kun taas alumiini tai alumiinioksidi voivat muodostaa kaasua.
5. Alhainen kaatolämpötila, jolloin syntyvällä kaasulla ei ole tarpeeksi aikaa nousta ja poistua.
6. Epävakaa kaato.
7. Yli 35 astetta korkea hiekan lämpötila tai korkea ydinlämpötila voi johtaa kosteuden imeytymiseen muotin ontelon pinnalle ja liialliseen vesipitoisuuteen pintakerroksessa.
8. Reaktion huokoisuus: Kaasu, joka syntyy kemiallisesta reaktiosta sulan raudan kemiallisten alkuaineiden ja muotin/ytimen välillä, tunkeutuu nesteeseen. Kaasuhuokoset muodostuvat jäähdytysprosessin aikana, kun kaasulla ei ole tarpeeksi aikaa vapautua.
9. Korkea magnesiumjäännöspitoisuus: Liiallinen magnesiumpitoisuus pahentaa sulan raudan vetyabsorptiotaipumusta. Magnesiumin jäännöspitoisuus, joka on suurempi kuin 0.05 % sulassa raudassa voi aiheuttaa ihonalaisen kaasuhuokoisuuden. Paljon nikkeliä sisältävä austeniittinen pallografiittirauta, jonka jäännösmagnesiumpitoisuus on yli 0,07 %, on alttiimpi ihonalaisen kaasun huokoisuudelle.
10. Matala kaatolämpötila.
11. Korkea rikkipitoisuus sulassa raudassa: Kun rikkipitoisuus ylittää 0,094 %, syntyy ihonalaista kaasuhuokoisuutta, ja mitä korkeampi rikkipitoisuus on, sitä vakavampi on ihonalaisen kaasun huokoisuus.
12. Harvinaisten maametallien pitoisuus: Liiallinen harvinaisten maametallien pitoisuus lisää sulan raudan oksidipitoisuutta, mikä johtaa vieraiden kuplien ytimien lisääntymiseen ja ihonalaisen kaasun huokoisuuden lisääntymiseen. Harvinaisen maametallin jäännöspitoisuus tulisi säätää rajoissa 0,043 %.
13. Alumiinipitoisuus: Sulan raudan sisältämä alumiini on pääasiallinen syy vetykaasun huokoisuuteen valukappaleissa. Kun alumiinin jäännöspitoisuus märkätyyppisessä pallografiittiraudassa on välillä 0.03 % - 0,05 %, ilmaantuu ihonalaista kaasuhuokoisuutta.
14. Valuseinän paksuus: Ohutseinäiset ja paksuprofiiliset valukappaleet ovat vähemmän alttiita ihonalaiselle kaasuhuokoisuudelle.
15. Muottihiekan kosteus: Kosteuspitoisuuden kasvaessa nodulaarisen valuraudan taipumus tuottaa ihonalaista kaasuhuokoisuutta kasvaa. Kun muottihiekan kosteuspitoisuus säädetään alle 4,8 %, ihonalaisen kaasun huokoisuusaste lähestyy nollaa.
Lisäksi muovaushiekan tiiviys ja valulämpötila vaikuttavat myös.
Sulasta raudasta karkaava magnesiumhöyry ja sulan raudan pinnalla oleva magnesiumsulfidi reagoivat muotissa olevan vesihöyryn kanssa seuraavasti: Mg + H2O → MgO + 2[H] ja MgS + H2O → MgO + H2O. Syntyneet vety-, magnesiumoksidi- ja magnesiumsulfidikaasut voivat mahdollisesti tunkeutua valukappaleeseen sulan raudan pinnan kautta.
3. Menetelmät huokoisuusvirheiden ehkäisemiseksi:
1. Puhdista uunipanos huolellisesti liiallisen kaasupitoisuuden, voimakkaan korroosion ja pintarasvan poistamiseksi ennen käyttöä.
2. Valvo tiukasti sulan raudan lämpötilaa, kun se otetaan pois uunista ja kaatamisen aikana. Vältä liian alhaisia kaatolämpötiloja.
3. Kuivaa täysin uuniupokas, kauha ja sula rautamuotit. Esilämmitä kauha ennen käyttöä.
4. Esilämmitä sferoidisoivat aineet ja ymppäysaineet riittävästi harvinaisten maametallien ja ferrosipiin syöttämän kaasun määrän vähentämiseksi.
5. Suunnittele kaatojärjestelmä oikein varmistaaksesi tasaisen tuuletuksen muotin ontelossa ja tasaisen virtauksen onteloon.
6. Varmista muovaushiekan tasainen tiiviys välttäen liiallista tiiviyttä.
7. Vähennä ydinhiekan savipitoisuutta asianmukaisesti ja lisää sen läpäisevyyttä.
8. Varmista hiekkaytimen asianmukainen ilmaus ja tiivistä hylsyjen väliset raot estääksesi sulan raudan pääsyn ilmakanaviin ja tukkimasta niitä.
9. Aseta nousuputket tai tuuletusaukot valun korkeimpiin kohtiin. Kiinnitä huomiota tuuletukseen suurten valukappaleiden kaatamisen aikana.
10. Kallista valukappaletta hieman suuria litteitä valukappaleita varten siten, että tuuletusaukot on sijoitettu hieman korkeammalle tuuletuksen helpottamiseksi.
11. Kuivaa ja puhdista sipulit ja kylmälaukut varmistaen, että niissä ei ole ruostetta ja öljyä.
12. Vähennä muottihiekan kosteuspitoisuutta, luo tuuletusrakoja jakopinnoille ja lisää tarvittaessa lisättävän hiilijauheen määrää.
13. Vähennä sideainepitoisuutta asianmukaisesti. Suuria valukappaleita varten lisää läpäisevyyttä lisääviä materiaaleja, kuten sahanpurua.
14. Käytä pyöreitä hiekkajyviä läpäisevyyden parantamiseksi.
15. Vähennä jäännösmagnesiumia varmistaen samalla kunnollisen nodularisoinnin. Minimoi alkuperäisen sulan raudan rikkipitoisuus.
16. Säädä hiekan lämpötilaa ja kaada mahdollisimman pian muotin sulkemisen jälkeen.
17. Käytä kuivattuja hiekkaytimiä ja estä kosteuden imeytyminen muotin sisään. Älä käytä hiekkahylsyjä, jotka imevät voimakkaasti kosteutta.
18. Suihkuta hiilipitoisia materiaaleja, kuten harkkoöljyä, muotin pinnalle pelkistävän ilmakehän luomiseksi sulan raudan ja muotin rajapinnan välille. Pienen määrän fluorisälpäjauhetta tai natriumfluoridia ripottelemalla sulan raudan ja muotin rajapinnalle voi vähentää tai poistaa ihonalaista huokoisuutta.
19. Nosta kaatolämpötilaa sopivasti sateisella säällä.
20. Vähennä magnesiumsulfidin sulkeumia. Käytä vähärikkistä harkkorautaa tai lisää pieni määrä kalsinoitua soodaa sferoidointikäsittelyn aikana rikinpoistoon. Sferoidisoinnin jälkeen kuori kuona useita kertoja ja anna sen seistä hetken, jotta MgS-kuona voi kellua ylös.
21. Säädä kaatolämpötilaa. Ohutseinämäisten valukappaleiden lämpötilan ei tulisi olla alle 1320 astetta; keskipaksuisissa valukappaleissa sen ei tulisi olla alle 1300 astetta; paksuseinäisille komponenteille, kuten ohjauslevyille, sen ei tulisi olla pienempi kuin 1280 astetta. Piimolybdeenivalurauta ja runsaasti nikkeliä sisältävä austeniittinen pallografiittirauta vaativat vielä korkeampia lämpötiloja.
