Дефекты, связанные с шлаковыми и песчаными включениями, долгое время представляли собой серьёзную проблему при литье по газифицируемым моделям. В настоящее время литьё по газифицируемым моделям успешно применяется в трёх основных типах изделий: износостойких деталях, трубопроводной арматуре и отливках коробчатого типа, которые практически не требуют последующей обработки. Однако для отливок с несколькими высокоточными обработанными поверхностями устранение дефектов, связанных со шлаковыми включениями, имеет решающее значение. Практический опыт показывает, что следующие меры позволяют эффективно снизить или полностью устранить эти дефекты:
Роль покрытий из газифицируемых материалов многогранна:
Повышение чистоты поверхности отливок за счет снижения шероховатости на 2-3 ступени, что повышает качество поверхности и удобство использования.
Минимизация налипания песка и образования песчаных раковин.
Облегчение удаления песка и очистки.
Позволяет расплавленным жидкостям и газам из пенопластовой модели выходить через покрытие в формовочную смесь во время заливки, одновременно предотвращая проникновение металла в песчаную форму и избегая образования газовых раковин, инфильтрации металла и углеродных дефектов.
Повышение прочности и жесткости модели для предотвращения деформации или повреждения при транспортировке, заполнении песчаной смесью и виброформовке, что повышает размерную точность и выход отливок.
Для предотвращения образования шлаковых включений покрытия должны обладать высокой прочностью и огнеупорностью. Слой покрытия, нанесённый на модель из пенопласта, должен быть устойчив к растрескиванию и отслоению при сушке и транспортировке (требуется достаточная прочность при комнатной температуре), а также выдерживать длительное воздействие высокотемпературного металла без разрушения (требуется высокая жаропрочность). Герметично запечатанный литник и целостность покрытия на литейно-литниковой системе являются основными мерами безопасности: любые неплотности, трещины или отслоения могут привести к попаданию песка, частиц покрытия или примесей в расплавленный металл, что может привести к образованию шлаковых включений.
Прочность и проницаемость являются ключевыми характеристиками покрытия; покрытия литниковых систем часто требуют более высокой огнеупорности, чем покрытия отливок, чтобы противостоять длительному высокотемпературному воздействию. Операторы должны обеспечить равномерное нанесение покрытия.
При сборке пресс-формы покрытие на узле модельной системы (модель + литниковая система) не должно иметь отслоений, трещин и сколов, особенно в местах соединения литника с литником, литника с литником, литника с отливкой. Слабые или некачественные соединения подвержены риску проникновения песка, поэтому в этих зонах требуется более высокая прочность, более толстое покрытие и достаточно жесткая литниковая система (при необходимости с ребрами жесткости или втулками).
Модель должна устойчиво лежать на дне песочницы, заполненном песком. Неравномерное размещение во время заполнения песком и вибрации может привести к растрескиванию покрытия. Сначала песок следует добавлять осторожно через шланги, а шлифование методом 雨淋 использовать только во время виброуплотнения. Вибрацию следует начинать с низкой амплитуды, пока модель полностью не покроется, затем постепенно увеличивать. Литниковая система, особенно литник, не должна изгибаться и перекручиваться во время вибрации, чтобы избежать повреждения покрытия. Литник должен быть плотно закрыт, чтобы предотвратить попадание песка.
Во время сборки, засыпки песком и вибрации необходимо тщательно следить за сохранностью покрытия. Непосредственно перед заливкой литьевой стакан необходимо очистить от плавающего песка, пыли и мусора.
Более высокие напоры разливки увеличивают истирание литниковой системы и формы, повышая риск повреждения покрытия и попадания песка. Высоту напора разливки следует регулировать в зависимости от размера отливки, используя ковши подходящего размера, чтобы минимизировать высоту заливки и обеспечить близкое расположение носика ковша к литьевой чаше. Избегайте использования больших ковшей для отливок небольшого размера.
Повышенные температуры заливки повышают требования к свойствам покрытия и увеличивают риск налипания песка и шлаковых включений. Оптимальные температуры различаются в зависимости от материала:
Серый чугун: 1380–1420°С (при температуре выпуска ~1480°С).
Ковкий чугун: 1420–1450 °C (температура выпуска ≥1500 °C).
Стальные отливки: 1480–1560°С.
Для чугунных отливок, требующих 300–500 кг расплавленного металла на форму, продолжительность заливки следует контролировать в пределах 10–20 секунд.
При литье по газифицируемым моделям обычно используется вакуум во время заливки для уплотнения сухого песка, ускорения откачки газа, улучшения заполняющей способности и повышения безопасности на рабочем месте. Однако чрезмерное разрежение увеличивает риск попадания сухого песка и примесей в расплавленный металл через трещины в покрытии, а также способствует адгезии песка. Быстрое заполнение формы приводит к истиранию и отслоению покрытия. Для чугунных отливок оптимальное разрежение обычно составляет 0,025–0,04 МПа.
Включение шлакоотклонителей, скиммеров в литниковую систему и стояков для сбора шлака в отливки помогает улавливать и удалять шлак, уменьшая дефекты, связанные с включениями песка и шлака.
Размер зерен песка влияет на адгезию шлака и песка: слишком крупные зерна увеличивают количество дефектов. Для чугунных отливок обычно подходит сухой кварцевый песок (промытый) с зернистостью 30/50.
Очистка расплавленного металла на протяжении всего процесса литья — от плавления и перегрева до заливки — имеет решающее значение при литье по газифицируемым моделям. Технология фильтрации — один из эффективных методов достижения этой цели.
Систематическое внедрение этих мер позволяет значительно сократить количество дефектов, связанных со шлаковыми включениями, при литье по газифицируемым моделям, что повышает общее качество и выход отливок.
