Analýza vad odlévání a tváření kovových materiálů

 

I Odlévání vad v kovových materiálech

 

Odlévací vady kovových materiálů a jejich preventivní opatření

 

Pórovitost plynu

 

 

 

 

Vlastnosti:

Plynová pórovitost se týká dutin vytvořených v odlitcích, když plyny neunikají z roztaveného kovu dříve, než ztuhne. Tyto defekty mají typicky hladké, světlé vnitřní stěny, někdy s mírným oxidačním zabarvením.

 

Dopad:

Plynová pórovitost snižuje efektivní nosnou plochu odlitku, snižuje jeho rázovou houževnatost a únavovou pevnost. Negativně ovlivňuje také korozní odolnost odlitku a tepelnou odolnost.

 

Preventivní opatření:

Revidujte nepřiměřené vtokové a stoupací systémy, abyste zajistili hladký tok kovu a zabránili zachycení plynu.

Před aplikací nátěrů předehřejte formy a jádra a před použitím zajistěte důkladné vysušení.

Navrhněte formy a jádra s odpovídajícími odvzdušňovacími opatřeními, které umožní únik plynu.

 

Smršťovací pórovitost

 

 

 

 

Smršťovací pórovitost se dělí na dva typy: koncentrované smrštění a rozptýlené smrštění.

 

Vlastnosti:

Dutiny vzniklé během procesu odlévání v důsledku smršťování tekutého kovu během tuhnutí.

Během tuhnutí kovu dochází k objemovému smrštění a roztavený kov to nekompenzuje, což vede ke smršťovacím dutinám v posledních ztuhlých oblastech. Smršťovací pórovitost lze rozdělit do dvou typů: koncentrované smrštění a rozptýlené smrštění.

 

Dopad:

Snižuje mechanické vlastnosti a pevnost odlitku.

 

Preventivní opatření:

Zlepšení kvality tavení a snížení obsahu plynu.

Zvyšte teplotu lití a odložte dobu tuhnutí.

Optimalizujte systém vtoků, abyste minimalizovali příliš dlouhé dráhy lití.

Vyhněte se vyjímání odlitku z formy příliš brzy, aby se předešlo rušení před úplným ztuhnutím.

 

Inkluze

 

 

 

 

Vlastnosti:

Nečistoty nebo cizí látky, jako jsou oxidy a silikáty, přítomné v procesu odlévání.

 

Dopad:

Vede ke snížení houževnatosti a křehkosti odlitku, což snižuje jeho mechanické vlastnosti.

 

Preventivní opatření:

Posílit kontrolu surovin a čistotu, kontrolovat teploty tavení a lití odlévaného materiálu.

Ujistěte se, že pec a nástroje jsou čisté, bez oxidů, předehřáté a že povlak je po aplikaci vysušen.

 

Studený uzávěr a nedostatečné nalévání

 

Vlastnosti:

Neúplné nebo špatné plnění formy v důsledku nedostatečné schopnosti tekutého kovu správně proudit a plnit formu, což má za následek částečné plnění nebo roztavení odlitku.

 

Dopad:

Neúplný tvar odlitku a zhoršené mechanické vlastnosti.

 

Preventivní opatření:

Zvyšte teplotu a rychlost lití.

Optimalizujte konstrukci vtokového systému, abyste zajistili hladký tok kovu.

 

Trhliny

 

 

 

 

Vlastnosti:

Lineární nebo nepravidelně zakřivené mezery na povrchu nebo uvnitř odlitku.

 

Dopad:

Přímo snižuje pevnost a stabilitu odlitku.

 

Preventivní opatření:

Vyhněte se lokalizovanému přehřátí ve skutečném vtokovém systému, abyste snížili vnitřní napětí.

Ujistěte se, že úhly úkosu formy a jádra jsou větší než 2 stupně, a jakmile vtok ztuhne, vyjměte jádro a otevřete formu.

Kontrolujte tloušťku povlaku, abyste zajistili konzistentní rychlosti chlazení ve všech částech odlitku.

 

Pískové díry

 

Malé otvory vyplněné formovacím (jádrovým) pískem buď na povrchu nebo uvnitř odlitku, což je častá vada odlitku, která často vede k odmítnutí odlitku.

 

Začlenění písku

 

Povrch odlitku je částečně nebo zcela pokryt směsí kovu (nebo oxidů kovů) a písku (nebo povlaku), nebo vypáleným formovacím pískem, čímž je povrch odlitku drsný.

 

 

 

Vady tvaru a tvaru odlitků z různých důvodů, včetně nevyplnění, neúplného vyplnění, netěsnosti formy a požáru žlabu.

 

Nenáplně (neúplné výplně)

 

Odlitky jsou neúplné nebo mají nedokonalé obrysy, často se jeví zaoblené a lesklé na hranách a rozích, zejména v oblastech vzdálených od vtoku a na tenkých stěnách. Nalévací systém je naplněn. V horní části odlitku chybí maso, s mírně zaoblenými hranami a horní plocha vtoku je v rovině s odlitkem.

 

Existuje mnoho typů vad odlitků v kovových materiálech, ale většině lze předejít a snížit je optimalizací procesů odlévání, zlepšením kvality surovin a zlepšením údržby zařízení. Slévárenské podniky by se měly zaměřit na inovaci procesů a technologický pokrok, aby neustále zlepšovaly kvalitu odlitků, aby vyhověly požadavkům trhu a zákazníků.

 

II Vady zpracování a tváření kovových materiálů

 

Při zpracování a tváření kovových materiálů se mohou vyskytnout různé vady, které výrazně ovlivňují vlastnosti materiálu a kvalitu výrobku.

 

Přehřátí a vyhoření

 

Přehřívání:Když kov prochází zahříváním nebo zpracováváním po delší dobu při vysokých teplotách, má to za následek hrubozrnnou strukturu a velká zrna. Přehřátí může způsobit drsné skvrny, pomerančovou kůru a zvětšená zrna na povrchu. Zatímco pevnost přehřátých slitin mírně klesá, jejich rázová houževnatost a tažnost při pokojové teplotě výrazně klesá, čímž se materiál stává křehkým.

 

 

 

(T10A ocel přehřátá mikrostruktura 400X)

 

Mikrostruktura v blízkosti trhliny v obrobku z kalené oceli T10A, jak je znázorněna na obrázku výše, sestává z černého perlitu podél hranic zrn, hrubých martenzitových lišt s vysokým obsahem uhlíku, bílého zbytkového austenitu a minimálního množství vysrážených karbidů.

 

Vyhoření:Když se kov zahřívá blízko nebo na teplotu tání po delší dobu nebo nadměrně, dochází k místnímu tání složek s nízkou teplotou tání nebo zeslabování hranic zrn, známému jako vyhoření. Vyhoření má za následek drsný povrch, zhrubnutí a narovnání hranic zrn, třepení hranic zrn a může dokonce vést k praskání. Vyhoření výrazně snižuje pevnost spojení kovu.

 

 

 

(W18Cr4V vypálená mikrostruktura 400X)

 

Mikrostruktura zobrazená na obrázku výše je kalená a přehřátá struktura oceli W18Cr4V, sestávající z šedobílého jemného jehličkovitého martenzitu a zbytkové austenitové matrice, jasně bílých síťovaných karbidů podél hranic zrn a černého troostitu.

 

Preventivní opatření proti přehřátí

 

Vhodné způsoby ohřevu a rychlost ohřevu: Vyberte vhodné způsoby ohřevu a rychlosti ohřevu na základě vlastností a tvaru materiálu. Používejte například jednotné metody ohřevu nebo postupné ohřevy, abyste se vyhnuli lokalizovaným vysokým teplotám.

 

Úprava parametrů zařízení: Podle skutečných výrobních podmínek a materiálových charakteristik upravte výkon topného zařízení, přesnost regulace teploty během ohřevu, rychlost pohybu materiálu atd., abyste zajistili rovnoměrné vytápění a přesnou regulaci teploty.

 

Kontrola složení pecního plynu:Snižte přebytečný vzduch v peci, aby se vytvořila slabě oxidační atmosféra, zejména při ohřevu výkovků z nerezové oceli.

 

Ovládání teploty ohřevu a doby výdrže:Nastavte přiměřené teploty ohřevu a doby výdrže pro různé kovové materiály a požadavky na zpracování, abyste zabránili nadměrnému zahřívání a prodlouženým dobám výdrže.

Během ohřevu v plamenové peci dodržujte určitou vzdálenost mezi předvalkem a tryskou hořáku, aby se zabránilo přímému kontaktu plamenů s předvalkem. U ohřevu odporové pece řiďte vzdálenost mezi předvalkem a odporovým drátem, aby nedošlo k místnímu přehřátí.

 

Výběr a odmítnutí materiálu: Při zahřívání oceli s vysokým obsahem uhlíku a oceli s nízkým obsahem uhlíku náchylné k přehřátí buďte opatrní, aby nedošlo k přehřátí.Ocel, která již prošla přehřátím nebo lokalizovaným přehřátím, by měla být okamžitě vyřazena, aby se zabránilo kontaminaci hotových výrobků a zabránilo se větším ztrátám.

 

Ovládání zařízení pro tepelné zpracování:Upravte strukturu a vlastnosti zařízení pro tepelné zpracování, jako je použití pokročilých temperovacích pecí pro tepelné zpracování, aby se zabránilo přehřátí během tepelného zpracování.

 

Praskliny a praskliny

 

Trhliny při zpracování: Nesprávné metody zpracování nebo procesní vady mohou způsobit trhliny při zpracování. Tyto trhliny lze klasifikovat na tepelné trhliny a trhliny za studena, s různými formami, jako jsou podélné trhliny, příčné trhliny a boční trhliny.

 

 

(praskliny způsobené nadměrnou teplotou při broušení)

 

Trhliny při tepelném zpracování:Pokud ve slitině existují významná zbytková napětí, například když se tepelná napětí vyvolaná zahříváním vyrovnají a překročí pevnost kovu, může dojít k praskání. Kromě toho mohou slitiny během procesu zahřívání vysrážet druhé fáze podél hranic zrn, což vytváří sekundární pnutí, nebo může dojít k významným objemovým změnám v důsledku fázové transformace, což může také vést k praskání.

 

 

(Hašení trhlin)

 

Abychom těmto defektům předcházeli a omezovali je, je nutné během procesu zpracování a tváření kovového materiálu přísně kontrolovat faktory, jako je teplota ohřevu, způsoby zpracování, složení slitiny atd. Kromě toho je zásadní zlepšit kontrolu a kontrolu kvality výrobků. Kromě toho, použití pokročilých nedestruktivních testovacích technik, jako je průmyslové CT skenování, může účinně detekovat a kontrolovat vnitřní defekty v kovových materiálech.