1.7 Виды брака, причины и меры по их устранению
Пористость в слитках.
Поры в слитках появляются по границам зерен вследствие усадки, а также при
высоком содержании водорода в сплаве.
На образование пористости оказывает влияние состав и качество шихтовых материалов, температура и влажность окружающего воздуха, атмосфера плавильной печи и миксера, способы рафинирования расплава, технология литья, температура и время нагрева слитков. Причины возникновения:
- недостаточная просушка футеровки печи и миксера;
- применение влажных шихтовых материалов;
- некачественное рафинирование;
- завышена скорость литья;
- завышена температура литья;
- перегрев расплава в печи и миксере;
- бурление струи расплава при литье;
- использование непрогретой смазки;
- обильная смазка;
- непросушенная, непрогретая оснастка.
Водород попадает в сплав из влаги попавшей в рабочее пространство печи с шихтой, огнеупорами и парами воды, присутствующими в воздухе, при сливе - из футеровки сифона.
В печном пространстве при высокой температуре вода взаимодействует с металлом, образуя оксиды и свободный водород, который растворяется в расплаве. 2Аl + ЗН20=А120з+6Н.
Источником водорода в металле также являются углеводороды, образованные при горении топлива.
Газы, растворенные в жидком металле, образуют газовые раковины и пористость. Слитки с такими дефектами имеют недостаточную механическую прочность и склонны к образованию горячих и холодных трещин. Пористость в слитках снижает механические свойства полуфабрикатов, способствует появлению рыхлоты и расслоений в штамповках, поковках и прессованных изделиях.
Меры предупреждения:
- Снижение водорода в расплаве путем рафинирования и вакуумирования;
- Соблюдение технологии подготовки шихты, приготовления сплава и литья
слитков.
Ликвационные наплывы.
Образуются в процессе формирования корочки слитка. Сначала образовавшаяся
корочка отходит от стенок кристаллизатора, но потом, под действием давления жидкого расплава, ее снова прижимает к стенкам кристаллизатора. Так образуется наплыв. Расстояние между наплывами от2 до 60мм.
Причины возникновения:
- завышена температура литья;
- непостоянен уровень металла в кристаллизаторе;
- неточная установка системы;
- неравномерное охлаждение слитка;
- неправильное нанесение смазки;
- нестабильная работа литейных машин;
Методы предупреждения:
- Улучшение поверхности кристаллизаторов;
- Увеличение скорости литья;
- Стабильная работа литейных машин;
- Качественная смазка и правильное ее нанесение;
- Рифленая поверхность кристаллизаторов для уменьшения усадки слитка.
Литейные трещины.
Трещины в слитках образуются как на внешней их поверхности, так и внутри, и
являются результатом термических напряжений и деформаций, возникающих в процессе литья.
При охлаждении слитков во время литья создается резкий перепад температур в разных частях слитка, и соответственно, процесс усадки слитка проходит не одновременно во всех участках слитка. Т.е., одни участки слитка уже затвердели, остывают и дают усадку металла, другие участки - нагретые, третьи - еще жидкий расплав.
Когда остаточные термические напряжения превышают предел прочности сплава, в слитке появляются трещины.
Виды трещин:
Горячие (возникают при кристаллизации слитка); Отличаются от холодных трещин окисленной поверхностью по трещине.
Холодные (возникают при охлаждении уже закристаллизовавшегося слитка, излом по трещине блестящий, ровный)
В круглых слитках:
Внутренние (центральные или скоростные): (из-за высокой скорости литья,
неравномерного охлаждения слитка водой, несимметричного распределения металла т.д.)
Поверхностные радиальные: (из-за низкой скорости литья для дуралюминов,
высокой скорости для остальных, неправильная установка стержня, переохлаждение
слитка)
Внутренние круговые: (из-за неравномерного охлаждения слитка у стенок
кристаллизатора и в середине слитка)
Поперечные: (характерны для высокопрочных сплавов при низких температурах и скоростях литья, неравномерное охлаждение слитка)
Рисунок 9 – Виды брака в круглых слитках
В плоских слитках:
Донные (холодные, возникают при низкой скорости литья, высокой температуре металла, наличием посторонних включений на начало литья, некачественной подливке);
Боковые (из-за низких скорости и температуры литья у высокопрочных сплавов, непостоянства уровня металла в кристаллизаторе, наличие в расплаве окисных и шлаковых включений);
Литниковые (наличие в расплаве окисных и шлаковых включений, нарушение технологии отжига, переохлаждение литника);
Поверхностные (горячие, возникают при высокой скорости литья и неравномерного охлаждения слитка водой и неправильного соотношения химических элементов в сплаве);
Двойные боковые.
Головная Донная Боковая Поверхностные
Рисунок 10 – Виды брака в плоских слитках
Принципы возникновения:
1. Увеличение скорости литья (центральные трещины);
2.Повышенная температура литья;
З.Пониженная скорость литья (поверхностные трещины);
4.Нераномерноe охлаждение слитка;
5.Неравномерное распределение металла в кристаллизаторе;
6.Неправильное соотношение химических элементов в сплаве;
7.Нестабильная работа литейных машин;
8.Некачественная подливка в донную или литниковую часть (если задана технологией).
К методам предупреждения относится исключение всех возможных причин возникновения трещин.
Неслитины.
Неслитины - несплошность на поверхности слитка, когда на застывшую поверхность наплывает жидкий расплав, превращающийся сплошную твердую корочку.
Возникшие при литье неслитины, повторяются периодически.
Причины возникновения:
Пониженная температура литья;
Пониженная скорость литья;
Колебания уровня расплава в кристаллизаторе;
Неправильное распределение расплава в кристаллизаторе;
Нестабильный ход литейной машины;
Нарушение режимов охлаждения слитков при кристаллизации.
Неглубокие неслитины удаляются мехобработкой слитков, глубокие приводят к браку полуфабрикатов.
К методам предупреждения относится исключение всех возможных причин
возникновения трещин, а также изготовление кристаллизаторов с рифленой поверхностью для уменьшения отвода тепла от слитка и литье с «теплым» верхом.