Milling-master.ru

В помощь хозяину
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Литейные дефекты в отливках

Классификация дефектов отливок

Создание современной классификации дефектов является важнейшей частью работ по профилактике брака отливок. Понятие «годная отливка» постоянно изменяется (происходит ужесточение требований по размерам, качеству поверхности и структуры, эксплуатационным характеристикам и другим показателям качества). Однако наличие стандартов, технических условий и другой технической документации, а также обеспечение взаимопонимания специалистов-литейщиков требуют стандартизации соответствующих терминов и классификации дефектов.

В целом все дефекты можно разделить на явные и скрытые. Явные дефекты обнаруживаются при внешнем осмотре или с помощью инструментальных средств, методик, указанных в нормативных документах. Например, если техническими условиями предусмотрено применение рентгеновской дефектоскопии, то обнаруживаемые внутренние дефекты будут явными. Скрытые дефекты не могут быть обнаружены визуально или с помощью предусмотренных техническими условиями средств. Они выявляются или после механической обработки, или в процессе эксплуатации литой детали.

Можно выделить два основания для классификации дефектов отливок: по причинам образования, т. е. по общности физико-химических или других явлений, обусловливающих появление дефекта, и по внешнему виду, форме, размерам и расположению на отливке.

По ГОСТ 19200-80 дефекты делят на пять больших групп: несоответствие по геометрии, дефекты поверхности, несплошности в теле отливки, включения и несоответствие по структуре.

Рассмотрим классификацию дефектов более подробно, выделив при этом стандартизованные термины.

Первая группа дефектов — несоответствие по геометрии.

Недолив — дефект в виде неполного образования отливки вследствие незаполнения полости литейной формы металлом при заливке из-за недостаточного количества жидкого металла, низкой температуры заливки, недостаточной скорости заливки и т. п. (рис. 9.1, а, б).

Неслитина (неспай) — дефект в виде отверстия произвольной формы или сквозной щели в стенке отливки, образовавшийся вследствие неслияния потоков металла пониженной жидкотекучести при заливке (рис. 9.1, в).

Обжим (выдавливание формы) — дефект в виде нарушенной конфигурации отливки, возникающий вследствие деформации формы из-за механических воздействий при ее сборке или во время заливки (рис. 9.1, г).

Подутость (раздутие, распор) — дефект в виде местного утолщения отливки вследствие распирания неравномерно или недостаточно уплотненной песчаной формы заливаемым металлом (рис. 9.1, д).

Перекос (сдвиг) — дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок вследствие их неточной установки и фиксации при формовке или сборке формы (рис. 9.1, е).

Стержневой перекос (стержневой сдвиг) — дефект в виде смещения отверстия, полости или части отливки, выполняемых с помощью стержня, вследствие его перекоса или неправильной установки (рис. 9.1, ж).

Разностенность (смещение стержня) — дефект в виде увеличения или уменьшения толщины стенок отливки вследствие смещения, деформации или всплывания стержня (рис. 9.1, з).

Стержневой залив (непроставленный стержень) — дефект в виде залитого металлом отверстия (или полости) в отливке из-за непроставленного в литейной форме стержня или его обрушения (рис. 9.1, и).

Коробление (прогиб) — дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильно изготовленной модели (рис. 9.1, к).

Незалив (нечеткость контура) — дефект в виде несоответствия конфигурации отливки чертежу вследствие износа модели или недостаточной отделки формы, нарушения режима заливки.

Зарез (заруб) — дефект в виде искажения контура отливки при отрезке литников, обрубке и зачистке.

Вылом (выбоина) — дефект в виде нарушения конфигурации и размера отливки при выбивке, обрубке, отбивке литников и прибылей, очистке и транспортировке (рис. 9.1, л).

Прорыв металла (прорыв формы) — дефект в виде искаженного образования или неправильной формы отливки, возникающий при заливке вследствие недостаточной прочности формы (рис. 9.1 ,м).

Уход металла (подъем формы, стек) — дефект в виде пустоты в теле отливки, ограниченный тонкой коркой затвердевшего металла, образовавшийся вследствие вытекания металла из формы при слабом ее креплении или нагружении.

Ко второй группе относятся дефекты поверхности.

Пригар (металлизация) — дефект в виде трудноотделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его оксидами (рис. 9.2, а).

Грубая поверхность (неровность поверхности) — дефект в виде шероховатости поверхности с параметрами, превышающими допустимые значения (рис. 9.2, б).

Спай (неспай) — дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образованного неполностью слившимися потоками металла с недостаточной температурой или прерванным потоком металла при заливке (рис. 9.2, в).

Складчатость (заворот, наплыв) — дефект в виде незначительных гладких возвышений и углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие пониженной жидкотекучести металла (рис. 9.2, г).

Ужимина (рвотина) — дефект, образовавшийся вследствие отслоения формовочной смеси при заливке, в виде углубления с пологими краями, которое заполнено формовочным материалом и прикрыто слоем металла (рис. 9.2, д).

Нарост (размыв, подрыв) — дефект в виде выступа произвольной формы, образовавшегося из загрязненного формовочными материалами металла вследствие местного разрушения литейной формы (рис. 9.2, е).

Засор (намыв) — дефект в виде кусочка формовочного материала, захваченного потоком жидкого металла и внедрившегося в поверхностные слои отливки (рис. 9.2, ж).

Залив (облой, грат) — дефект в виде металлического прилива или выступа, возникающего вследствие проникновения жидкого металла в зазоры по разъемам формы, стержней или по стержневым знакам (рис. 9.2, з).

Плена (заплеск, заворот) — дефект в виде самостоятельного оксидного слоя на поверхности или в объеме отливки, образовавшегося при недостаточно спокойном заполнении формы.

Читать еще:  Сварка силумина аргоном технология

Просечка (заусенец, рубец) — дефект в виде невысоких прожилок на поверхности отливки, возникающих вследствие затекания металла в трещины на поверхности формы или стержня (рис. 9.2, и).

Окисление (пережог, рубашка) — дефект в виде окисленного слоя металла на поверхности отливки, получающегося после отжига отливок из белого чугуна на ковкий чугун.

Поверхностное повреждение (забоина) — дефект в виде искажения поверхности, возникающего при выбивке из формы, очистке или транспортировке отливки.

Газовая шероховатость (пузырчатость) — дефект в виде сферообразных углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл-форма.

Третью группу дефектов образуют несплошноcти в теле отливки.

Горячая трещина (усадочная трещина) — дефект в виде разрыва или надрыва тела отливки усадочного происхождения, возникающий в интервале температур затвердевания. Поверхность трещины окисленная и неровная. При вырубке трещина не распространяется в глубь тела отливки (рис. 9.3, а).

Холодная трещина (бой) — дефект в виде разрыва тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия. В вершине трещины сконцентрированы напряжения, поэтому при ударе трещина может распространиться в глубь тела отливки. Прежде чем проводить вырубку под заварку, необходимо перед вершиной трещины засверлить отверстие. Поверхность холодной трещины в отличие от горячей светлая и сравнительно гладкая.

Межкристаллическая трещина — дефект в виде разрыва тела отливки при ее охлаждении в форме по границам первичных зерен аустенита в температурном интервале его распада.

Усадочная раковина (подсадина) — дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой, иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки затвердевающего металла (рис. 9.3, б).

Объемная газовая раковина (пузырь) — дефект в виде полости, образованной выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами (рис. 9.3, в).

Ситовидная пористость — дефект в виде удлиненных тонких раковин, ориентированных перпендикулярно к поверхности отливки и вызванных повышенным содержанием водорода в кристаллизующемся слое (рис. 9.3, г).

Усадочная пористость (течь) — дефект в виде мелких пор, образовавшихся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки (рис. 9.3, д).

Утяжина (утяжка, подсадина) — дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образовавшегося вследствие усадки металла при ее затвердевании (рис. 9.3, ё).

Песчаная раковина — дефект в виде полости, полностью или частично заполненной формовочным материалом (рис. 9.3, ж).

Вскип (кип) — дефект в виде скопления раковин и наростов, возникших вследствие парообразования в местах переувлажнения литейной формы или проникновения газов из стержней в ее полость (рис. 9.3, з).

Поверхностная газовая раковина — дефект в виде расположенных в поверхностных слоях отливки полостей, имеющих форму взрывных камер. Они обнаруживаются после механической обработки и возникают вследствие проникновения выделяющихся из формы газов через затвердевший поверхностный слой расплава

Шлаковая раковина (шлак) — дефект в виде полости, полностью или частично заполненной шлаком.

Залитый шлак (шлак) — дефект в виде частичного заполнения литейной формы шлаком.

Графитовая пористость (течь) — дефект отливок из серого чугуна в виде сосредоточенных или паукообразных выделений графита, вызывающих неплотности металла при испытании гидравлическим или газовым давлением.

Газовая пористость — дефект в виде мелких пор, образовавшихся в отливке в результате выделения газов из металла при его затвердевании.

Рыхлота (подкорковая пористость) — дефект в виде скопления мелких усадочных раковин.

Непровар жеребеек (холодильников) — дефект в виде неплотности соединения металла отливки с поверхностью жеребеек (холодильников) вследствие их загрязнения, несоответствия масс, пониженной температуры заливаемого металла.

Четвертую группу дефектов образуют включения.

Металлическое включение — дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с отливкой (рис. 9.4, а).

Неметаллическое включение (черное пятно) — дефект в виде неметаллической частицы, попавшей в металл механическим путем или образовавшейся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла (рис. 9.4, б).

Королек (выпот) — дефект в виде шарика металла, отдельно застывшего и несплавившегося с отливкой, образовавшегося посредством брызг при неправильной заливке (рис. 9.4, в).

Пятая группа дефектов — несоответствие по структуре.

Отбел (твердое место) — дефект в виде твердых, трудно поддающихся механической обработке мест в различных частях отливки из серого чугуна, вызванных скоплением структурно-свободного цементита.

Половинчатость (отсер, первичный графит) — дефект в виде проявления в структуре серого чугуна в отливках из белого чугуна.

Ликвация — дефект в виде местных скоплений химических элементов или соединений в теле отливки, возникших в результате избирательной кристаллизации при затвердевании.

Флокен (белое пятно) — дефект в виде разрыва тела отливки под влиянием растворенного в стали водорода и внутренних напряжений, проходящего полностью или частично через объемы первичного аустенита.

Дефекты литья

Технология получения изделий из металла литьем известна человечеству более четырех тысячелетий. Металлические предметы — оружие, инструменты, украшения, утварь — составляли существенную часть рукотворного окружения человека.

И с первых же отливок мастеров-металлургов начали преследовать дефекты литья. В древности способы борьбы с дефектами при литье находили интуитивно. Современная металлургия применят для этого научный подход.

Классификация дефектов отливок

В современной металлургии существует несколько классификаций брака при литье.

В зависимости от степени изменения и возможности исправления виды дефектов подразделяют на:

  • Условный брак. Отливка имеет недостатки, которые не ухудшают ее рабочие качества. Отливка идет в дальнейшую обработку
  • Исправимый брак. Дефекты существенны, но поддаются коррекции тем или иным производственным способом. Например, наплавкой. После исправления брака литья деталь также идет в дальнейшую обработку.
  • Окончательный брак. Ремонту не подлежит, поскольку это невыполнимо или очень дорого.
Читать еще:  Холодно твердеющие смеси в литейном производстве

Дефекты литья также делятся по месту их обнаружения. Брак при литье, обнаруженный внутри участка называют внутренним.

Внутренний брак литья

Если же дефект обнаружен при дальнейшей обработке — это внешний брак.
По внешнему проявлению различают следующие основные виды дефектов отливок:

Пригар

Это слой формовочных материалов, спекшихся с металлом, прочно присоединенный к поверхности отливки.

Приливы

Это увеличение размеров отливок, не предусмотренное проектом. Разделяются на

  • Заливы.- Возникают по линии стыковки частей формы. Возникают из-за несоблюдения размеров моделей и некачественным соединением частей опок
  • Подутость, или распор — получаются из-за давления расплава на рыхлую смесь.
  • Нарост возникает вследствие размыва формы потоком расплава при заливке.
  • Просечки (гребешки, заусенцы) возникают из-за попадания расплава в повреждения формы или стержня.

Дефекты поверхности

Дефекты при литье часто проявляется в виде пороков поверхности. Сюда относятся

Внешние дефекты литья

  • Засоры. Массы зерен земли или шлаков. Вызваны ошибками в проектировании форм, непродуманным расположением литников, несоблюдением технологии складирования и перевозки опок.
  • Ужимины возникают при сырой формовке, когда слой земли разрывается в месте конденсации жидкости и в образовавшуюся пустоту затекает расплав.
  • Спаи, или неслитины, возникают в зоне контакта слоев охладившегося расплава. Из-за недостаточной температуры эти потоки не могут правильно сплавиться.
  • Плены возникают при окислении легирующих добавок.
  • Морщинистость, или складчатость, заключается в появлении на поверхности разнонаправленных складок из-за скопления значительных объемов углерода.
  • Выпот выглядит как большое количество лопнувших пузырьков и вызывается взрывообразным выделением скоплений графита
  • Корольки — дефекты, вызванные разбрызгиванием расплава во время заливки. Шарик металла кристаллизуется и не сплавляется с отливкой.
  • Коробление отливки возникает вследствие внутренних напряжений из-за неравномерного остывания

Трещины

Еще один часто встречающийся порок литья — это трещины. Они бывают:

Трещины — деффект литья

  • Горячие. Возникают при температуре кристаллизации из-за усадочных напряжений. Приобретают неровный вид.
  • Холодные. Возникают при более низких температурах, имеют ровный, прямой профиль.
  • Межкристаллические. Свойственны легированным сталям в зонах неметаллических включений.

Газовые дефекты

  • Ситовидная пористость — это множество мелких пузырьков в теле детали
  • Газовые раковины – каверны большего размера, возникшие из-за выхода и объединения мелких пузырьков.

Изменение структуры металла

Встречается при отливке чугуна, на поверхности детали формируется тонкое включение чугуна другого вида.

Внутренние дефекты

Усадочные пороки возникают ввиду сжатия металла при смене им фазового состояния с жидкого на твердое.

Причины возникновения дефектов

Основные причины возникновения брака при литье

  • Несоблюдение технологии литья: режима заливки и охлаждения, состава шихты и земли, порядка изготовления форм и т.п.
  • Усадка металла при кристаллизации
  • Ошибки при проектировании формы в целом и литниковой системы в особенности
  • Недостаточная газопроводимость формы и нарушение вентиляции отливки

Дефект при усадки металла при кристаллизации

При условии соблюдения норм проектирования, состава смесей и технологических режимов литья производство получит качественную отливку, сведя вероятность брака литья к минимуму.

Способы исправления литейного брака

Для исправления поверхностных дефектов применяется механическая обработка — токарная, фрезерная или зачистка.

Фрезерная обработка брака литья

Если при этом размеры детали сократились больше допустимого, применяется наплавка тонкого слоя металла, доводящего размеры до требуемых и, как правило, улучшающего свойства заготовки.

Ультразвуковой неразрушающий метод контроля

Внутренний брак обнаруживается методами неразрушающего контроля. Иногда, если причина образования дефектов — внутренние напряжения, их удается снять путем нагрева и охлаждения по специальной методике. К сожалению, чаще внутренний брак литья исправлению не подлежат.

Дефекты отливок

Дефекты. Среди основной массы доброкачественных отливок оказывается некоторое их количество с дефектами, образующимися из-за нарушения технологической дисциплины. Согласно ГОСТ 19200—80, различают дефекты отливок по несоответствию геометрии (недолив, перекос, разностенность, коробление и др.) или несплошности металла отливок (горячие трещины, холодные трещины, газовая пористость, усадочная раковина, усадочная пористость, песчаные раковины и др.), по несоответствию металла отливок требуемой структуре (отбел, ликвация и др.) и наличию включений (металлических, неметаллических и др.).

Дефекты делят на две группы — неисправимые и исправимые. Неисправимые дефекты (обычно крупные) исправить невозможно или невыгодно, поэтому отливку с такими дефектами считают негодной для использования (бракованной) и направляют на переплавку. Исправимые (обычно мелкие) дефекты устраняют с целью сделать отливку пригодной для дальнейшей обработки и использования.

Как показал опыт работы многих литейных цехов, производящих фасонные отливки в разовых песчано-глинистых формах, наиболее распространенными дефектами отливок являются раковины и трещины (рис. 12.4).


Рис. 12.4. Основные виды дефектов отливок:
а — закрытые газовые раковины, б — раковины, образованные песчано-глинистой смесью, в — усадочные раковины, г — холодные трещины, д — горячие трещины

Газовые раковины (рис. 12.4, а) — пузыри воздуха или газов, которые остались в теле отливки после ее формирования в литейной форме. Они имеют чистую, гладкую поверхность и округлую форму, могут быть открытыми и закрытыми (внутренними), одиночными и в виде мелких пор. Газовые раковины образуются из-за недостаточной газопроницаемости и повышенной влажности формовочных смесей, чрезмерно плотной набивки смеси в форме, низкой температуры заливаемого в форму расплава, из-за использования ржавых жеребеек, а также неправильного выбора конструкции литниковой системы.

Читать еще:  Литье литейное производство

Песчаные раковины (рис. 12.4,6) — чаще всего открытые, различной формы пустоты в теле отливки, частично или целиком заполненные формовочной смесью.

Они образуются из-за разрушения или обвала отдельных частей формы при заливке в нее расплава, что является следствием неравномерной набивки смеси или недостаточного упрочнения выступающих частей формы, а также неправильного выбора конструкции литниковой системы.

Усадочные раковины (рис. 12.4,в) — открытые или закрытые полости в теле отливки, имеющие неровную внутреннюю поверхность. Они обычно образуются во время формирования отливки в утолщенных ее местах и являются следствием нетехнологичности конструкции детали, в которой допущено сочетание массивных мест с тонкими стенками или имеются очень массивные узлы. Усадочные раковины могут также образовываться при неправильном подводе расплава в полость формы, вследствие недостаточного размера прибыли (см. рис. 12.4, в), из-за слишком высокой температуры расплава при заливке и по другим причинам.

Усадочные трещины (рис. 12.4,г) — разрывы тела отливки, характеризующиеся небольшой шириной и значительной длиной, образующиеся в местах сочленения стенок с резким перепадом их толщин. Холодные трещины образуются в процессе формирования отливок в форме вследствие внутренних напряжений в металле; имеют светлую (неокисленную) поверхность. Основной причиной образования холодных трещин является неодинаковая скорость охлаждения толстых и тонких мест отливок, приводящая к резким перепадам температур и образованию внутренних напряжений в отливке.

Горячие трещины (рис. 12.4, д) — разрывы тела отливки со значительной шириной и небольшой протяженностью. Они образуются в процессе формирования отливки в форме при высоких температурах, а потому имеют темную окисленную поверхность. Причинами образования горячих трещин могут быть плохо выполненное раскисление расплава, недостаточная податливость стержней и выступающих частей формы во время формирования в ней отливки, а также ранняя выбивка отливок из формы.

Дефекты отливок в литейном производстве

Дефекты отливок.

Среди основной массы доброкачественных отливок оказывается некоторое их количество с дефектами, образующимися из-за нарушения технологической дисциплины. Согласно ГОСТ 19200—80, различают дефекты отливок по несоответствию геометрии (недолив, перекос, разностенность, коробление и др.) или несплошности металла отливок (горячие трещины, холодные трещины, газовая пористость, усадочная раковина, усадочная пористость, песчаные раковины и др.), по несоответствию металла отливок требуемой структуре (отбел, ликвация и др.) и наличию включений (металлических, неметаллических и др.).
Дефекты делят на две группы — неисправимые и исправимые. Неисправимые дефекты (обычно крупные) исправить невозможно или невыгодно, поэтому отливку с такими дефектами считают негодной для использования (бракованной) и направляют на переплавку. Исправимые (обычно мелкие) дефекты устраняют с целью сделать отливку пригодной для дальнейшей обработки и использования.
Как показал опыт работы многих литейных цехов, производящих фасонные отливки в разовых песчано-глинистых формах, наиболее распространенными дефектами отливок являются раковины и трещины (рис. 12.4).

Рис. 12.4. Основные виды дефектов отливок:
а — закрытые газовые раковины, б — раковины, образованные песчано-глинистой смесью, в — усадочные раковины, г — холодные трещины, д — горячие трещины

Основные виды дефектов отливок:

Газовые раковины

Газовые раковины (рис. 12.4, а) — пузыри воздуха или газов, которые остались в теле отливки после ее формирования в литейной форме. Они имеют чистую, гладкую поверхность и округлую форму, могут быть открытыми и закрытыми (внутренними), одиночными и в виде мелких пор. Газовые раковины образуются из-за недостаточной газопроницаемости и повышенной влажности формовочных смесей, чрезмерно плотной набивки смеси в форме, низкой температуры заливаемого в форму расплава, из-за использования ржавых жеребеек, а также неправильного выбора конструкции литниковой системы.

Песчаные раковины

Песчаные раковины (рис. 12.4,6) — чаще всего открытые, различной формы пустоты в теле отливки, частично или целиком заполненные формовочной смесью.
Они образуются из-за разрушения или обвала отдельных частей формы при заливке в нее расплава, что является следствием неравномерной набивки смеси или недостаточного упрочнения выступающих частей формы, а также неправильного выбора конструкции литниковой системы.

Усадочные раковины

Усадочные раковины (рис. 12.4,в) — открытые или закрытые полости в теле отливки, имеющие неровную внутреннюю поверхность. Они обычно образуются во время формирования отливки в утолщенных ее местах и являются следствием нетехнологичности конструкции детали, в которой допущено сочетание массивных мест с тонкими стенками или имеются очень массивные узлы. Усадочные раковины могут также образовываться при неправильном подводе расплава в полость формы, вследствие недостаточного размера прибыли (см. рис. 12.4, в), из-за слишком высокой температуры расплава при заливке и по другим причинам.

Усадочные трещины

Усадочные трещины (рис. 12.4,г) — разрывы тела отливки, характеризующиеся небольшой шириной и значительной длиной, образующиеся в местах сочленения стенок с резким перепадом их толщин. Холодные трещины образуются в процессе формирования отливок в форме вследствие внутренних напряжений в металле; имеют светлую (неокисленную) поверхность. Основной причиной образования холодных трещин является неодинаковая скорость охлаждения толстых и тонких мест отливок, приводящая к резким перепадам температур и образованию внутренних напряжений в отливке.

Горячие трещины

Горячие трещины (рис. 12.4, д) — разрывы тела отливки со значительной шириной и небольшой протяженностью. Они образуются в процессе формирования отливки в форме при высоких температурах, а потому имеют темную окисленную поверхность. Причинами образования горячих трещин могут быть плохо выполненное раскисление расплава, недостаточная податливость стержней и выступающих частей формы во время формирования в ней отливки, а также ранняя выбивка отливок из формы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector