Для данной отливки применяется технология литья по газифицируемым моделям, позволяющая лучше обеспечить точность размеров и формы отливки; она обладает характеристиками точного литья и высокой чистотой поверхности отливки. Кроме того, отменены песчаный стержень и операция изготовления стержня, устранены литейные дефекты и брак, вызываемые изготовлением и опусканием стержня. Это значительно упрощает процесс формования и устраняет литейные дефекты, возникающие при извлечении модели и закрытии опоки. Использование только сухого песка также устраняет дефекты, вызываемые влагой, добавками и связующими. Существует множество видов отливок, но все они являются стальными отливками. В статье в качестве примера рассматривается проушина.
Анализ отливки
Размеры: полосовая форма, напоминает уши, поэтому называется проушиной. Максимальная длина — 1885, ширина — 300, диаметры отверстий — 116, 55, 40, толщина стенки — 40 (mm). Масса каждой детали составляет 250Kg.
ZG1Cr13Ni9
Материал: нержавеющая хромоникелевая сталь ZG1Cr13Ni9
Требования: к качеству поверхности отливки предъявляются высокие требования; кроме того, поскольку материалом является нержавеющая сталь, требуется высокая степень очистки жидкой стали. Поскольку «ухо» воспринимает значительное усилие, в этой части отливки не допускаются внутренняя пористость и шлаковое включение.
Анализ отливки:
Отливка похожа на длинную плиту; масса белой модели с покрытием велика, поэтому легко возникает деформация отливки. Поэтому при сушке необходимо по возможности уменьшать площадь горизонтальной поверхности, то есть не укладывать отливку плашмя.
Две прибыли следует размещать на расстоянии одной трети, чтобы вся отливка находилась в зоне питания.
Поскольку примеси сильно влияют на механические свойства отливки, требуется строгое удержание шлака.
Проектирование литниковой системы
Стальные отливки характеризуются высокой температурой плавления, плохой текучестью, большой усадкой и склонностью к окислению. Литниковая система должна иметь простую конструкцию и большую площадь сечения, чтобы заполнение формы происходило быстро и стабильно. Поток не должен рассеиваться, что способствует направленному затвердеванию отливки и питанию прибылью, а также не должно препятствовать усадке отливки.
С учётом конструктивных особенностей отливки можно использовать верхнюю заливку.
Для определения размера прибыли сначала рассчитывают модуль отливки M по её модулю, затем определяют модуль прибыли M, рассчитывают объёмную усадку отливки и после этого устанавливают конкретную форму и размеры прибыли. Размер прибыли для этой отливки составляет 250mm в длину, 200mm в ширину и 300mm в высоту.
Технологический процесс
Белая зона:
Поскольку количество требуемых отливок невелико, на участке используется ручная резка белой модели. Требования к большой белой плите: плотность ниже 19g/L, хорошая целостность поверхности, полная сухость.
Жёлтая зона:
Требуемая толщина покрытия составляет 1.5–2.0mm; соединение с прибылью следует защищать более толстым покрытием, а отверстия и углы необходимо усилить увеличением толщины покрытия.
В процессе сушки необходимо по возможности обеспечить сухость и степень охлаждения покрытия, избегая испарения влаги, вызывающего газовые раковины.
Чёрная зона
Белая модель собирается вне опоки; один кластер состоит из двух деталей, в одной опоке размещается один кластер. Формование в опоке выполняют на мобильной вибрационной платформе, песок вибрируют послойно. Литниковый стояк обрабатывают стеклянным песком, чтобы предотвратить размыв песка при заливке.
1560-1580℃ Температура заливки: 1560-1580℃
-0.050MPa，-0.020MPa
Разрежение: -0.050mpa, -0.020mpa; выдержка давления — 15 минут.
Скорость заливки: около 40s, быстрая заливка
Опрокидывающая машина выполняет работу через 3 часа.
На следующем рисунке показаны белая модель отливки и отливки после опрокидывания опоки.
Анализ дефектов
К распространённым дефектам стальных отливок, изготовленных по технологии литья по газифицируемым моделям, относятся науглероживание, пористость, шлаковое включение и обратный выброс.
Науглероживание: причина: материал пены в основном состоит из углерода и водорода. При высокой температуре водород выделяется и соединяется с кислородом в водяной пар, который выходит наружу; оставшийся углерод сохраняется в отливке и науглероживает поверхность стальной отливки. Меры предупреждения: выбирать высококачественный пенопласт, применять рациональный литейный процесс; в соответствии с особенностями чем дальше от литниковой системы, тем сильнее увеличение содержания углерода, поэтому в удалённых от литниковой системы местах следует увеличивать прибыли.
Газовые раковины: возникают из-за невысушенной пены или подсоса воздуха во время заливки. Меры предупреждения: совершенствовать процесс, обеспечивать плавное заполнение жидкой сталью без турбулентности, повышать температуру заливки, увеличивать разрежение, улучшать газопроницаемость покрытия и песчаной формы. Использование полого литникового стояка снижает выделение газа и предотвращает газовые раковины.
Шлаковое включение: сухой песок, покрытие и другие примеси в процессе заливки попадают в расплав чугуна и образуют дефекты. Меры предупреждения и контроля: выбирать высококачественное покрытие, рационально устанавливать литниковую чашу, определять температуру и время, рационально назначать величину разрежения.
0.018-0.022g/cm3
Обратный выброс: в процессе заливки из-за большого количества газа, образующегося при термическом разложении модели, давление воздуха в полости резко повышается и газ не успевает выйти, что легко вызывает возгорание или выброс металла и приводит к браку отливки. Меры предупреждения: поддерживать плотность модели EPS на уровне 0.018-0.022g/cm3, сушить модель для уменьшения выделения воды и газа. Контролировать температуру и скорость заливки, проектировать рациональную литниковую систему.
Резюме
Стальное литьё по газифицируемым моделям находится на начальной стадии развития в китайской отрасли литья по газифицируемым моделям и имеет значительные перспективы развития. На примере технологии изготовления проушины можно получать удовлетворительные отливки; подробно описаны моменты, требующие внимания и предотвращения на протяжении всего литейного процесса, что создаёт основу и теоретическую базу для последующего производства отливок аналогичной формы и материала.