Технология литья по выплавляемым моделям хорошо зарекомендовала себя в литье алюминия, меди и чугуна, в то время как ее применение в литье стали относительно ограничено. Из-за высокой температуры расплава стали продукты пиролиза пенообразных моделей легко вступают в реакцию с расплавленной сталью. Плохие показатели отвода жидкости легко приводят к таким дефектам, как пористость, науглероживание и гидрирование, среди которых пористость является наиболее распространенным дефектом качества стальных отливок, полученных методом литья по выплавляемым моделям. Для оптимизации производственных процессов и улучшения качества отливок наша компания провела целенаправленный анализ дефектов пористости и разработала полный комплекс стандартизированных процессов предотвращения и контроля.

I. Основные причины пористости стальных отливок

1. Инвазивная пористость (доминирующий тип дефекта)

   (1) Чрезмерно высокая скорость заполнения и короткое время заливки препятствуют полному испарению пенопластовых моделей. Жидкие продукты пиролиза инкапсулируются в расплавленную сталь и образуют пористость после затвердевания при отливке.

   (2) Высокая температура разливки стали приводит к мгновенному массивному образованию газа из пенообразующих образований и резкому повышению давления в полости. Газ не может быть своевременно удален, а турбулентное заполнение расплавленной стали еще больше усугубляет захват газа.

   (3) Неправильный процесс склеивания приводит к концентрированной пористости. Клей обладает высокой температурой испарения и низкой скоростью испарения, что приводит к его легкому обволакиванию расплавленной сталью и непрерывному выделению газа при охлаждении. Механические соединения не создают таких дефектов.

   (4) Избыточная влажность в производственной системе вызывает пористость, включая неполностью высушенную или повторно впитавшуюся влагу покрытия, недостаточно высушенные пенопластовые модели и влажный формовочный песок. Влага быстро испаряется при высоких температурах и образует газовые поры.

2. Осажденная пористость

   В процессе плавки расплавленная сталь поглощает водяной пар, который при высоких температурах разлагается на атомы водорода и растворяется в стали. В процессе затвердевания атомы водорода рекомбинируют, образуя пузырьки водорода, которые не могут выйти наружу. Это приводит к образованию многочисленных мельчайших диффузных пор с гладкими, блестящими металлическими внутренними стенками.

II. Оптимизированные меры профилактики и контроля

1. Снизить выработку газа и замедлить скорость его выброса.

   Для обеспечения гарантированной прочности модели используются пеноматериалы низкой плотности (внутренний стандарт: 0,018~0,020 г/см³). Полые структуры применяются в литниках, питателях и толстых отливочных секциях. Оптимизация литниковой системы достигается за счет изменения размера литникового канала с 20 мм × 15 мм до 15 мм × 15 мм, что увеличивает время заливки примерно до 20 секунд. Сниженная скорость заполнения обеспечивает полный отвод пиролизного газа.

2. Оптимизация процесса соединения для снижения газообразования.

   Расход клея строго контролируется. Приоритет отдается цельнолитым отливкам и стоякам. Для устранения газовых дефектов, вызванных чрезмерным расходом клея, используются штекерные соединения, крепление стальными гвоздями или комбинированное склеивание и соединение гвоздями.

3. Улучшенная формула покрытия и усиленный контроль высыхания.

   Выбрано высокотемпературное покрытие с превосходной воздухопроницаемостью и прочностью, толщина которого стабильно контролируется в диапазоне 0,5–1 мм. Равномерное нанесение покрытия и тщательная сушка являются обязательными, а высушенные модели следует своевременно заливать, чтобы избежать повторного впитывания влаги. В нашей оптимизированной формуле размер зерен кварцевого песка установлен на уровне 180 меш, дозировка латекса снижена с 25 кг до 20 кг, а дозировка целлюлозы увеличена с 4 кг до 5 кг. Усовершенствованное покрытие отличается более высокой прочностью при высоких температурах и воздухопроницаемостью без растрескивания.

4. Оборудуйте вытяжные стояки для эффективного удаления шлака и газов.

   Небольшие отводные стояки располагаются в тупиковых зонах и верхних участках, где продукты пиролиза имеют тенденцию к накоплению. В верхнем покрытии стояков просверлены крошечные отводные отверстия для ускорения испарения и отвода остаточных жидких продуктов. Этот метод эффективно устраняет шлаковые включения и пористость, а также обеспечивает удобную последующую обработку стояков.

5. Стандартизация процесса заливки для обеспечения стабильного наполнения

   Положение при заливке выбирается таким образом, чтобы основные поверхности отливки оставались вертикальными или наклонными для стабильного заполнения. Предпочтительны системы заливки с закрытым дном, ступенчатой ​​заливки или боковой заливки. Температура заливки контролируется выше 1600℃, и строго соблюдается принцип медленной-быстрой-медленной заливки для обеспечения полного испарения пенопластовых форм и полного выхода газов.

6. Улучшение процесса дегазации расплавленной стали и строгий контроль производственной среды.

   Проводится удаление ржавчины с материалов печи, а также сокращается время плавки при высокой температуре. Дозировка раскислителя для алюминия стандартизирована в диапазоне 0,04%~0,06%. Используется сухой формовочный песок, а отрицательное вакуумное давление стабильно контролируется в пределах 0,05~0,06 МПа для комплексного снижения риска образования пор.

Благодаря внедрению вышеуказанных комплексных мер удалось не только в основном решить проблему пористости литых стальных деталей, но и снизить явление усадочных газов в других типах литых стальных деталей, а предел текучести достиг более 90%.