Quali sono i difetti di fusione più comuni e le soluzioni durante il processo di fusione?

Nel complesso e delicato processo di fusione dell'industria della fonderia, nonostante gli sforzi degli artigiani per raggiungere la perfezione, si verificano ancora frequentemente alcuni difetti di fusione a causa delle numerose variabili e procedure coinvolte. Comprendere questi problemi comuni e le relative soluzioni è fondamentale per migliorare la qualità della fusione e ridurre il tasso di scarto.

I. Buchi di sabbia

I fori di sabbia sono uno dei difetti più comuni, si manifestano come piccoli fori sparsi o densi sulla superficie o all'interno della fusione, riempiti di particelle di sabbia di modellatura. Le cause principali derivano dalla muffa: da un lato la resistenza della sabbia di modellatura è insufficiente. Sotto l'impatto e l'erosione del metallo fuso, è probabile che la sabbia di stampaggio cada e si mescoli con il metallo fuso, formando infine buchi di sabbia. Ad esempio, in alcune piccole fonderie, per risparmiare sui costi, viene selezionata sabbia di formatura di bassa qualità con una piccola quantità di legante e una resistenza molto inferiore allo standard, con conseguenti frequenti fori di sabbia. D'altro canto la compattezza dello stampo non è uniforme. Le aree sciolte locali vengono facilmente attraversate dal metallo fuso durante la fusione, trascinando la sabbia di formatura per formare buchi di sabbia.

Soluzioni: in primo luogo, garantire la qualità della sabbia di modellatura. Seleziona materie prime di alta qualità per la sabbia da modellatura e mescolale rigorosamente secondo la formula per garantire una resistenza sufficiente. In generale, è possibile monitorare la resistenza alla compressione della sabbia di formatura. Ad esempio, nella normale fusione in sabbia, la resistenza alla compressione della sabbia di formatura deve raggiungere 0,3 - 0,5 MPa. Allo stesso tempo, durante il processo di stampaggio, adottare metodi di compattazione adeguati, come scosse meccaniche e compattazione, per garantire la compattezza uniforme di tutte le parti dello stampo. Per stampi di colata di grandi dimensioni, la compattazione ad alta pressione viene spesso utilizzata per controllare la deviazione della compattezza entro un intervallo molto piccolo, riducendo efficacemente i difetti dei fori di sabbia.

II. Fori di gas

I fori di gas appaiono come cavità circolari, ellittiche o irregolari all'interno della fusione, solitamente riempite di gas. Le cause principali sono due: la prima è che il metallo fuso assorbe gas durante il processo di fusione. Ad esempio, quando si fondono le leghe di alluminio, se l'ambiente di fusione presenta un'elevata umidità, il metallo fuso assorbirà una grande quantità di idrogeno. Quando la colata solidifica, il gas non può fuoriuscire e forma dei buchi di gas; il secondo è la scarsa permeabilità della muffa. Il gas generato dal raffreddamento e dalla solidificazione del metallo fuso è difficilmente scaricabile e si accumula all'interno della fusione formando fori di gas. C'era una volta una fonderia che produceva raccordi per tubi in ghisa. A causa della permeabilità inferiore alla media della sabbia di stampaggio, il tasso di difetti dei fori di gas una volta raggiungeva il 20%, compromettendo gravemente la qualità del prodotto.

Soluzioni: Per risolvere il problema dell'assorbimento di gas da parte del metallo fuso, è possibile adottare un processo di raffinazione del degasaggio durante la fusione. Ad esempio, il gas inerte argon può essere introdotto nella fusione della lega di alluminio. Le bolle in aumento trasportano l'idrogeno, riducendo il contenuto di gas nel metallo fuso all'intervallo consentito. Per il problema della permeabilità dello stampo, ottimizzare la formula della sabbia di stampaggio per aumentare la permeabilità della sabbia di stampaggio. Ad esempio, aggiungere una quantità adeguata di trucioli di legno e altri modificatori di permeabilità alla sabbia di modellatura. Allo stesso tempo, impostare in modo ragionevole canali di scarico, come l'apertura dei fori di scarico o l'utilizzo di perni di scarico sullo stampo per garantire uno scarico regolare del gas e controllare efficacemente i difetti dei fori del gas.

III. Incomplete Filling

Il riempimento incompleto si riferisce al fenomeno per cui il getto non viene completamente riempito con il metallo fuso, con conseguente mancanza locale di materiale. Ciò è solitamente causato da una velocità di colata troppo lenta o da una temperatura di colata troppo bassa. Quando la velocità di colata è lenta, il metallo fuso perde rapidamente calore durante il processo di scorrimento e la sua fluidità si deteriora, non potendo raggiungere tutti gli angoli della cavità; quando la temperatura è troppo bassa la fluidità del metallo fuso stesso è scarsa ed è difficile riempire cavità complesse. Questo difetto è particolarmente probabile che si verifichi durante la fusione di getti di precisione a pareti sottili e con struttura complessa.

Per risolvere il problema del riempimento incompleto è necessario controllare con precisione la velocità e la temperatura di colata. Per diversi metalli e fusioni, i parametri di colata appropriati dovrebbero essere determinati sulla base dell'esperienza e dei dati sperimentali. Ad esempio, durante la fusione di parti in lega di rame a parete sottile, la velocità di fusione può essere del 10% - 20% più veloce rispetto a quella delle fusioni ordinarie e la temperatura può essere controllata da 30°C a 50°C in più rispetto alla temperatura di fusione convenzionale delle leghe di rame per garantire che il metallo fuso abbia fluidità e forza d'impatto sufficienti per riempire completamente la cavità ed evitare un riempimento incompleto.

IV. Chiusura a freddo

La caratteristica della chiusura a freddo è che sulla superficie del getto appare un'intercapedine lineare non completamente fusa, come se il metallo fuso fosse diviso in due o più rivoli e non si fondesse bene. Le ragioni principali sono che la temperatura di colata del metallo fuso è troppo bassa, per cui quando i vari flussi di metallo fuso si incontrano non riescono ad ottenere una buona fusione a causa della bassa temperatura; oppure il processo di colata viene interrotto, determinando una grande differenza di temperatura tra i metalli fusi anteriori e posteriori iniettati e non possono essere integrati. Quando si getta in un ambiente a bassa temperatura in inverno, la probabilità di difetti di chiusura a freddo aumenta in modo significativo.

Soluzioni: È necessario controllare rigorosamente la temperatura di colata e apportare le opportune regolazioni in base alla temperatura ambientale e alle caratteristiche della colata. Ad esempio, nella stagione fredda, la temperatura di colata delle leghe di alluminio può essere aumentata di 20°C - 30°C; allo stesso tempo, ottimizzare il processo di fusione per garantire che il processo di fusione sia continuo e stabile ed evitare pause, riducendo i difetti di chiusura a freddo e garantendo l'aspetto e la qualità interna della fusione.

V. Cavità da ritiro e porosità

Le cavità da ritiro sono grandi fori formati nell'ultima parte solidificante del getto durante il processo di solidificazione perché il ritiro liquido e il ritiro da solidificazione non ottengono una sufficiente integrazione di metallo liquido; la porosità si riferisce ad un gruppo di piccoli fori sparsi attorno alla cavità di ritiro. Ciò è legato alle caratteristiche di solidificazione dei metalli. Alcune leghe subiscono una solidificazione molle. Il metallo liquido nella zona molle non può essere alimentato in modo efficace, quindi è probabile che si verifichino cavità da ritiro e porosità. Ad esempio, i getti di acciaio sono più soggetti a tali difetti rispetto ai getti di ghisa a causa del loro ampio intervallo di solidificazione.

Per ovviare a questo difetto, è possibile adottare il processo di alimentazione del montante. Posizionare i montanti nelle parti della fusione in cui è probabile che appaiano cavità da ritiro. Il metallo fuso nelle colonne montanti si solidifica per ultimo, utilizzando il suo metallo liquido per integrare il ritiro del getto. Allo stesso tempo, con l'uso di raffreddatori per accelerare la velocità di raffreddamento locale del getto, guidare la sequenza di solidificazione, trasferire le cavità di ritiro e la porosità alle materozze e infine rimuovere le materozze per ottenere un getto denso.

In conclusione, è necessario indagare in modo completo le cause dei difetti di fusione nel processo di fusione da aspetti quali materie prime, parametri di processo e stampi e adottare soluzioni mirate. Attraverso l'ottimizzazione continua e il controllo accurato, è possibile produrre fusioni di alta qualità e prive di difetti per soddisfare le esigenze di vari settori per i prodotti in metallo.