4. Анализ брака полученных опытных отливок и пути его устранения
|
В процессе разработки технологии и совершенствовании ее от
первого варианта (рис.2-2, а) ко второму (рис.2-2,
б), получали отливки, в которых наблюдался брак, связанный с различными
факторами. Анализ различных видов брака при литье ребристых
теплообменников (радиаторов) позволил предпринять ряд мер по его
предотвращению, что, в свою очередь, вносило коррективы в разработанную
технологию.
Тонкостенное литье, каким является радиаторное производство, имеет свои
специфические особенности. При тонкостенном литье особенно часто
наблюдается, что один и тот же вид брака вызывается разными причинами.
Только детальное изучение характерных внешних признаков каждого вида
брака с нахождением отличительных, решающих признаков позволяет верно
классифицировать брак, а следовательно, выявить действительную причину.
Так, например, радиатор не выдерживает гидравлической пробы и дает течь
или потение вследствие наличия следующих дефектов:
- спая;
- засоров (земляных и шлаковых);
- раковин (газовых, усадочных);
- пористой структуры металла;
- тонкого тела (1-1.5 мм).
Часто этот вид брака относят за счет неудовлетворительной
земли или пористого (вследствие крупной графитизации) металла. В
действительности брак вызывается совокупностью причин, связанных с
неправильной формовкой, заливкой и плохим качеством земли и металла.
Причины брака по вине формовки:
- модель не засеяна (с крупных кусков гравия и металла легко смывается земля);
- формы и стержни не продуты;
- модель не очищена от приставших частиц земли (особенно резко сказывается при горячей влажной земле);
- не отделан литник (чаша имеет обрывистую, не гладкую поверхность);
- сдвинуты опоки.
Размывание земли металлом (струя не попадает в середину
литника), незаполнение литниковой системы, повышенная скорость заливки
и зашлаковывание обусловливают получение бракованных радиаторов.
Из числа причин, связанных с качеством земли, следует отметить
следующие:
- недостаточная связность (недостаток глины, плохая механическая обработка);
- низкая влажность (меньше 4.5 %);
- малая газопроницаемость;
- запыленность;
- крупнозернистый песок.
Металл, содержащий газовые и усадочные раковины (высокозернистый, окисленный металл), и холодный металл (температура ниже 1340 °С) также является причиной брака. Пористость чугуна в радиаторах обусловлена крупной графитизацией.
Самым характерным видом брака является непроливаемость
тонких ребер поверхности теплообмена радиатора. Такой вид брака
возможен по двум причинам: “замерзание” металла и
неудовлетворительный газовый режим формы. С целью улучшения газового
режима формы в полуформе верха для каждого ребра были выполнены наколы,
что заметно снизило количество не проливаемых ребер. Для полного
устранения этого дефекта необходимо обеспечить подпитку каждого ребра
свежими порциями металла. С этой целью предусмотрены пенополистироловые
вкладыши (рис.2-2, б), которые вкладываются в
процессе формовки между каждым ребром в верхней его части и после
удаления модели остаются в форме (рис.2-3). В
процессе заливки формы пенополистирол разлагается и образовавшийся
канал связывает все ребра между собой и двумя массивными фланцами. По
этому каналу осуществляется подпитка ребер жидким металлом до полного
их заполнения. Таким образом полностью исключается брак по
непроливаемости ребер.
Однако, ввод в форму пенополистироловых вкладышей приводит к повышению
газотворности формы, что в свою очередь приводит к такому дефекту как
газовые раковины. На рис.4-3 показан характерный
вид брака для данной отливки - газовая раковина на фланце. Для
предотвращения этого вида брака необходимо улучшить систему вентиляции
формы. С этой целью на отливке установлены два выпора (рис.2-2,
б). Выпора, в совокупности с вентиляционными каналами, обеспечивают
своевременный отвод газов из полости формы. Для того, чтобы система
выпоров сработала, необходимо также предотвратить их замерзание, т.к.
если выпор закристаллизуется раньше, чем весь металл в форме, то он
закроет выход газа из полости формы и газ останется в металле. Такое
явление наблюдалось на ряде отливок. Для исключения этого явления
необходимо увеличить площадь сечения выпора. Такой выпор играет двойную
роль: обеспечивает своевременный выход газа и подпитку отливки жидким
металлом во время кристаллизации, выполняя роль прибыли. Таким образом
предотвращаются газовые дефекты и усадочные раковины, которые возможны
при заливке в форму перегретого металла.
Следующим наиболее крупным видом брака являются засоры полости формы.
Извлечение модели из формы, вследствие обширной поверхности их
соприкосновения, затруднительно. В результате происходит частичное
разрушение формы, что приводит к засорам ее полости. Удалить эти
частицы из полости формы практически не возможно из-за очень тонкого и
глубокого рельефа отливки. В результате, в процессе заливки происходят
песчаные раковины в теле отливки, что отрицательно сказывается на ее
герметичности, и на поверхности ребер, что сокращает площадь
поверхности теплообмена. Снизить эти виды брака позволяет применение
протяжного шаблона с резьбовым протяжным устройством (рис.2-4).
Газовая пористость, наблюдаемая на некоторых ребристых трубах
(“потение” поверхности в результате
гидроиспытаний), связана с газотворной способностью стержня. Для ее
исключения необходимо строго следить за режимом сушки стержня и
временем его нахождения в форме до заливки. Время нахождения стержня в
собранной форме до заливки не должно превышать 4-6 часов.
Остальные виды брака также вскрываются при гидроиспытаниях отливок. Эти
виды брака связаны с тем, что радиаторы не держат давление испытания 11
кгс/см2. К таким видам брака относятся усадочная пористость и дефекты
связанные со структурой металла и его плотностью. На рис.
представлены образцы вырезанные из тела отливки в тепловых узлах. На
некоторых шлифах выполненных из этих образцов обнаружена усадочная
пористость. Для устранения этих дефектов необходимо стабильное
получение строго определенной структуры чугуна, в частности перлитной.
Рис.4-6 . Тепловые узлы