Antes de que la superficie de la pieza fundida se solidifique y forme una carcasa, los materiales de moldeo, como moldes y núcleos de arena, se calientan para producir gases. Los gases no se disuelven en el metal fundido, sino que lo invaden bajo presión, formando burbujas y poros. En la actualidad, la mayoría de los defectos de poros que aparecen en las fábricas de fundición en molde húmedo de mi país pertenecen a este tipo de "poros intrusivos".
Lo mejor es que el gas emitido por el molde de arena y el núcleo se descargue a través de los poros de la arena. Sin embargo, las capacidades de ventilación de los moldes de arena y los núcleos de arena son limitadas y es especialmente difícil crear conductos de escape para núcleos de arena complejos. A medida que aumenta la cantidad de gas generado, la presión del gas de interfaz en la fuente de gas (llamada "contrapresión") continúa aumentando. Si la velocidad de vertido es rápida, la presión estática del metal fundido excede la contrapresión del gas y el gas aquí no puede invadir el metal fundido. Si el metal fundido en la interfaz no puede establecer suficiente presión estática a tiempo para exceder la contrapresión de generación de gas, el gas penetrará a través de la superficie no solidificada de la pieza fundida y penetrará en el metal fundido para formar burbujas. El volumen calentado de las burbujas perforadas en el metal fundido tiende a continuar expandiéndose. Además, algunas fuentes de gas transportan gas continuamente y aparecen hilos de burbujas en el metal fundido. La forma de los estomas invasores es esférica o en forma de pera. La dirección que señala su punta es la dirección de la fuente de aire. El tamaño de los poros invasores varía. Pueden flotar y permanecer no muy por encima de la fuente de gas en la pieza fundida, o pueden acumularse debajo de la piel de la superficie superior de la pieza fundida para formar una forma plana. Si la temperatura de vertido es alta y la viscosidad del metal fundido es baja, las burbujas invasoras pueden escapar de la superficie superior del molde de arena o fluir hacia el tubo ascendente de rebose con el metal fundido. La fuente de los poros varía según el molde de arena o el núcleo.
1. Los defectos estomáticos se pueden prevenir aumentando la capacidad de ventilación de la pared y reduciendo la generación de gas de la arena de moldeo. Las causas específicas y las medidas preventivas son las siguientes:
1. El molde de arena verde tiene una gran cantidad de gas: la humedad de la arena del moldeo es demasiado alta, especialmente cuando el contenido de carbón pulverizado es demasiado, puede emitirse repentinamente una gran cantidad de gas cuando se vierte el metal fundido. la cavidad del molde. Si el escape no es suave al mismo tiempo, la presión del gas excederá la presión estática local del metal fundido y repentinamente penetrará en el metal fundido, formando una salpicadura explosiva. A esto se le suele llamar "fuego asfixiante", que formará burbujas más grandes en la pieza fundida. Por lo tanto, durante la fundición en arena verde, la tasa de compactación y el contenido de humedad de la arena de moldeo deben controlarse estrictamente y la tasa de generación de gas no debe ser demasiado alta. El contenido efectivo de carbón pulverizado de la arena de moldeo debe controlarse principalmente en función de la morfología de la superficie de la pieza fundida. Si hay un poco de arena adherida a la superficie de la pieza fundida, se puede aumentar ligeramente la cantidad de carbón pulverizado. Si la superficie de la pieza fundida se ha vuelto azul, se debe reducir la cantidad efectiva de carbón pulverizado para evitar una generación excesiva de gas.
2. Las impurezas de la arena verde emitirán gas cuando se caliente: pequeñas bolas de arcilla, bolas de papel trituradas, colillas de cigarrillos, fragmentos de núcleo de arena que absorben la humedad y otras sustancias orgánicas mezcladas en la arena de moldeo emitirán gas cuando se calientan y cambiarán después. absorbiendo agua en la arena verde. Mejorar el rendimiento de la producción intensa de gas. Estas impurezas quedan expuestas en la superficie de la cavidad del molde e inevitablemente se convertirán en puntos de emisión de gases concentrados. En la producción de piezas fundidas, muchos defectos de poros inexplicables se deben principalmente a impurezas mezcladas en la arena de moldeo. En ocasiones se generan burbujas una tras otra y se convierten en una serie de poros en la sección transversal del molde.
3. El núcleo de arena y el hierro de enfriamiento interno en el molde húmedo se ven afectados por la humedad: después del moldeo en una determinada fundición de válvulas, el núcleo de arena de la caja de núcleo frío y la caja de hebilla se cierran inmediatamente y el horno se abre para verter al día siguiente. . Un gran número de defectos de poros en las piezas fundidas son causados por la absorción de humedad en el núcleo de arena. El núcleo de arena de la caja de núcleo frío absorbe fácilmente la humedad. Durante el vertido, el agua absorbida por el núcleo de arena se evapora inmediatamente en vapor de agua cuando se calienta y entra en el metal fundido para formar burbujas. Para las fábricas que no pueden abrir el horno el mismo día, pueden cerrar la caja sin insertar los núcleos primero y esperar hasta el día de la apertura antes de abrir el molde de arena, colocar el núcleo, cerrar el molde y verter para evitar una absorción excesiva de humedad. el molde de arena. Debes tener más cuidado al modelar con arena caliente. Si espera un período de tiempo después del moldeo antes de verter, el vapor de agua emitido continuamente por la arena caliente se condensará en la cavidad del molde e instalará un núcleo de arena fría, un soporte del núcleo o una plancha de enfriamiento interna. Por ejemplo, la Figura 28 muestra una pieza cilíndrica con un diámetro interior de 4 pulgadas (ф101,6 mm). El contenido de humedad de la arena de moldeo en caliente es del 3,5%, la temperatura es de 58 grados, la temperatura interior y del núcleo de arena es de 18 grados y la pieza fundida se deja durante 80 minutos después del moldeo. Después de enfriar, limpiar y mecanizar, las piezas fundidas cerca de la superficie superior del núcleo de arena aparecen defectos de poros en forma de panal distribuidos difusamente, que se forman debido a la condensación de vapor de agua en la superficie del núcleo de arena.
4. La capacidad de escape del molde de arena es insuficiente: la arena verde tiene una alta permeabilidad al aire, lo que ayuda a ventilar la contrapresión en la interfaz. Sin embargo, no debe ser demasiado alto para evitar la adherencia mecánica de la arena o la rugosidad de la superficie de la pieza fundida. Cuanto mayor sea la compacidad del molde de arena, menor será el espacio entre los granos de arena y peor será la capacidad de ventilación del molde de arena durante la fundición. Para evitar defectos de poros, generalmente no es posible confiar únicamente en la permeabilidad al aire del molde de arena, sino también en proporcionar canales de escape adicionales para mejorar la capacidad de escape. Durante el moldeo manual y el moldeo a máquina simple, para mejorar la capacidad de ventilación del molde de arena, el trabajador del moldeo utiliza un taladro puntiagudo para perforar orificios de ventilación no penetrantes desde la parte posterior del molde de arena. La profundidad del orificio de ventilación está aproximadamente a 4 o 5 mm de distancia del patrón, lo que puede evitar dañar el patrón y puede penetrar o estar cerca de la capa de cohesión de humedad de la arena de moldeo para reducir la resistencia al escape. También es común perforar orificios de ventilación directamente a la atmósfera en el molde de arena. Las máquinas de moldeo con un mayor grado de mecanización utilizan canales de escape en forma de lámina plana y con orificios redondos en la plantilla, y están equipadas con agujas de escape que no están abiertas a la atmósfera en cada saliente del molde. Incluso si la altura del pasador de ventilación es sólo la mitad del espesor del molde de arena, el valor de permeabilidad al aire en ese lugar se duplicará. Algunas líneas de producción de modelismo cuentan con perforadoras especiales para perforar respiraderos rectos o semipasantes. Vi una fundición en el extranjero que utilizaba una línea de moldeo de alta presión para producir bloques de cilindros de motores diésel. Después de abrir el molde de arena superior, los trabajadores utilizaron un taladro eléctrico de mano larga para perforar múltiples orificios de escape en la cavidad del molde. Hay piezas que retienen aire en la cavidad del molde del moldeo por inyección de separación vertical, y el gas se puede descargar mediante el uso de ranuras de escape de láminas.
5. Baja presión y temperatura del hierro fundido: la cantidad de arena ingerida en la superficie superior de la cavidad del molde de la caja de arena superior no debe ser demasiado pequeña. Por un lado, evita que el hierro fundido rompa el molde de arena. Por otro lado, aumenta la presión estática del hierro fundido para inhibir el desarrollo del molde de arena y del núcleo de arena. Contrapresión del aire. Colocar anillos de compuerta y anillos ascendentes en el molde de arena también puede aumentar la presión hidráulica del metal. Aumentar la temperatura de vertido del hierro fundido puede reducir la viscosidad del metal fundido, lo que facilita que las burbujas floten y se descarguen del hierro fundido. Preste especial atención a la temperatura real de vertido del último tipo de hierro fundido en el mismo cazo de vertido. Aumentar apropiadamente la temperatura de vertido no sólo es beneficioso para prevenir la intrusión en los poros, sino que también ayuda a prevenir defectos tales como atrapamiento de poros y otros poros, aislamiento contra el frío y vertido insuficiente. Abrir un tubo ascendente de desbordamiento puede descargar el hierro fundido mezclado con burbujas e inclusiones fuera de la cavidad del molde.
2. El núcleo de arena emite gas.
Independientemente del aglutinante utilizado para fabricar el núcleo de arena, es más probable que la producción de piezas fundidas produzca defectos de porosidad intrusivos. Debido a que el núcleo de arena está rodeado de hierro fundido y se calienta violentamente, el aglutinante se descompone y produce una gran cantidad de gas. El núcleo de arena está conectado al asiento del núcleo de arena a través del cabezal del núcleo y el gas se descarga desde el asiento del núcleo fuera del molde. Es difícil suavizar el sistema de escape. La gran mayoría de los defectos de porosidad que se encuentran a menudo en las fundiciones que producen piezas fundidas con núcleos de arena múltiple, como bloques de cilindros y culatas de motores de automóviles, son causados por la desgasificación del núcleo de arena. El Instituto Central de Investigación de Toyota Corporation en Japón ha estudiado la contrapresión y el mecanismo de generación de poros en la interfaz cuando se vierte hierro fundido en el núcleo de arena de resina fenólica para piezas fundidas de automóviles. Se utiliza un sensor de presión de diafragma de silicio en un lugar donde es probable que se formen poros para medir el cambio en la presión del gas (en cm Fe) del núcleo de la carcasa a lo largo del tiempo después de la fundición. Al mismo tiempo se midió también que la presión del hierro fundido (también en cm Fe) aumenta a medida que aumenta el nivel del líquido vertido. Los resultados muestran que hay tres picos en la presión del gas del núcleo de arena (ver la curva en la Figura 29). I es la contrapresión cuando el hierro fundido apenas cubre el núcleo de arena; II es el pico más alto de contrapresión después de 10 a 30 segundos; III tiene un valor máximo más bajo y la duración del tiempo depende del contenido de aglutinante de resina del núcleo de arena. Si la presión del hierro fundido A después del vertido es mayor que la contrapresión de generación de gas del núcleo de la carcasa, la curva será suave y no se producirán defectos de poros. Si la presión de vertido del hierro fundido es B, el pico de presión del gas II oscila significativamente, lo que se debe a que el gas del núcleo de arena supera la presión del hierro fundido e invade el hierro fundido, es decir, el fenómeno de burbuja. Si el tiempo de soplado de burbujas es corto y el tiempo de presolidificación es largo, aunque no necesariamente ocurran defectos en los poros, habrá más defectos en los poros que cuando la presión del hierro fundido es A. Pueden ocurrir algunos defectos en los orificios de aire en la producción en masa. Si la presión efectiva del hierro fundido es solo C, la contrapresión del gas del núcleo de arena excede la presión del hierro fundido y aparecerán burbujas inmediatamente después de que el hierro fundido cubra el núcleo de arena. Continúe hasta que la superficie de la pieza se solidifique y los picos I, II y III de la curva desaparezcan, lo que indica que debe haber defectos de poros en la pieza. Se puede ver en la curva de tiempo-presión que si la presión del hierro fundido excede la contrapresión de la interfaz en cualquier momento después del vertido, no habrá burbujas que perforen el hierro fundido desde el núcleo de arena.
3. Los métodos comúnmente utilizados para prevenir la intrusión de poros desde el núcleo de arena son los siguientes:
1. Mejorar la capacidad de escape del núcleo de arena: Cuando sea posible, debe haber un orificio de escape liso en el medio del núcleo de arena. Si el espacio entre el cabezal del núcleo y el asiento del núcleo es grande, el cabezal del núcleo de arena debe encerrarse con materiales selladores como almohadillas de fieltro de fibra refractaria, tiras de barro, cuerdas de asbesto, etc. para garantizar que el metal fundido no penetre en el escape. canal. Para núcleos de arena gruesos y de gran sección, se deben ahuecar o excavar por la mitad en una cavidad interior en forma de rejilla y luego se deben unir. El método de extracción más comúnmente utilizado para los núcleos de arena autoendurecibles de resina es utilizar mangueras trenzadas de nailon, que se pueden incrustar fácilmente en el núcleo de arena a lo largo de cualquier forma del núcleo de arena. Para núcleos de arena de piezas fundidas complejas, como culatas de cilindros y bloques de motor de motores de combustión interna, se debe prestar especial atención a la capacidad de escape del núcleo de arena. Las cajas de núcleos calientes, las cajas de núcleos fríos y los núcleos de carcasa se disparan integralmente. Los tubos de escape no se pueden preincrustar, pero se pueden colocar y fabricar agujas o varillas de ventilación durante la fabricación del núcleo (algunas deben extraerse antes de realizar el núcleo). Más a menudo, después de que se endurece el núcleo de arena, se utiliza una broca de carburo para perforar la cabeza del núcleo para ayudar al escape. Una vez vi una fábrica extranjera de fundición de automóviles de producción en masa. Al producir un núcleo de arena con camisa de agua con culata de cilindros múltiples, se utilizó una máquina perforadora especial de cabezales múltiples para perforar simultáneamente orificios ciegos para cada cabezal del núcleo del canal de agua de refrigeración del núcleo de arena con camisa de agua de abajo hacia arriba. Aunque la profundidad de perforación no es grande, es muy beneficioso agotarla.
2. Reduzca la generación de gas del núcleo de arena de resina tanto como sea posible: elija un aglutinante con alta fuerza de unión, baja generación de gas y generación lenta de gas, reduzca la cantidad de aglutinante agregado y hornee cuidadosamente el núcleo de arena y otras medidas pueden reducir la generación de gas del núcleo de arena. Volumen de gas y velocidad de generación de gas.
3. Aumente la velocidad y la temperatura de vertido: bajo la premisa de que no se producirán turbulencias, el gas quedará atrapado y el molde no se erosionará, se debe aumentar la velocidad de vertido para aumentar rápidamente la presión del líquido metálico y evitar la intrusión de gas. Además, también es mejor aumentar la temperatura de vertido para reducir la viscosidad del hierro fundido, de modo que las burbujas entrantes puedan flotar fácilmente y descargarse en el tubo ascendente de rebose junto con el flujo de metal. Esta es la razón por la que cuando las piezas fundidas tienen defectos de poros atrapados o invasores, es posible eliminar los defectos de los poros aumentando la temperatura de vertido entre 30 y 50 grados. Durante la producción, se debe controlar la temperatura real de la última caja de hierro fundido en cada paquete de vertido. Debido a que la temperatura del hierro fundido final disminuye, es probable que se produzcan defectos en los poros.
4. Encendido del cabezal del núcleo: durante el vertido, encienda la salida de gas del sistema de escape del núcleo de arena en la parte superior del molde de arena para encender el gas que se escapa del núcleo de arena. Puede mejorar la fuerza de extracción de la salida de gas y aumentar la velocidad de descarga de gas del núcleo de arena.
