Vid gjutningsproduktion är förekomsten av krympningshålrum och porositetsdefekter i gjutstålkomponenter betydligt högre än i gjutjärnskomponenter - Kärnskillnaden ligger i "grafitkrympningskompensation": gjutjärn har ett högt kolinnehåll, och under stelning kan grafitiseringsutvidgning fylla krympningens tomrum; Gjutstål har emellertid ett lågt kolhalt och praktiskt taget ingen grafitkrympningskompensation, vilket leder till flytande krympning plus stelning krympning som ofta överstiger fast krympning, vilket i slutändan resulterar i krympningskålrum och porositet.
1. orsaker av krymphålor och porositet
Grundläggande orsak: Det oundvikliga resultatet av krympningsavvikelser
Under stelning av gjutna stålkomponenter överskrider summan av vätskekrympning (volymminskning på grund av temperaturminskning) och stelning krympning (volymminskning från vätska till fast tillstånd) överskrider ofta fast krympning (volymminskning på grund av fast tillståndskylning) - Denna "krympningsskillnad" är en inneboende karakteristisk av gjutstålkomponenter och den roliga ritningar och poritet.
Krymphålor: "tratt - formade tomrum" under stelning
Genom sönderdelning av stelningsprocessen kan bildningen av krympningshålrum delas upp i tre steg:
Matningssteg: Efter hällningen, när stålvätsketemperaturen minskar, om den inre löparen inte har stelnat, kan gjutningen fortsätta att matas med stålvätska från löparen, vilket håller mögelhålan kontinuerligt fylld med vätska.
Stängning av hård skal: När stålvätskan på mögelväggen svalnar till Liquidus -linjen bildas ett hårt skal på ytan; Om den inre löparen stelnar vid denna tidpunkt, är stålvätskan inuti det hårda skalet "fångat."
Vätskenivån och krympningens bildning: Under efterföljande kylning fortsätter stålvätskan att krympa på grund av vätskekontraktion och stelningskontraktion, medan den hårda skalet inte kan kompensera för detta. Under påverkan av tyngdkraften sjunker vätskenivån, som skiljer sig från toppen av det hårda skalet, i slutändan bildar en tratt - formad krympningskavitet (det hårda skalet på toppen kan också deformera på grund av atmosfärstryck).
Krympningsporositet: "små porer" i den sista stelningszonen
Krympningsporositet härstammar från "stålvätskan i den sista stelningszonen som delas upp i små smältbassänger av dendriter":
Under det sena stelningssteget i gjutningen är temperaturgradienten i den sista stelningszonen liten, och stålvätskans korn växer synkront och delar den återstående stålvätskan i små, isolerade smältbassänger. Dessa smältbassänger kan inte kompenseras under kylning och stelning, vilket resulterar i många små porer.
Baserat på distribution klassificeras krympningsporositet i tre typer:
Diffus krympningsporositet: fina porer är jämnt fördelade, vanligtvis finns i tjocka, stora sektioner med ett brett kristallisationstemperaturområde (t.ex. kärnregionen för stora gjutna stålkomponenter);
Axial krympningsporositet: koncentrerad längs den centrala plåtaxeln - formade/kolumngjutningar;
Lokaliserad krympningsporositet: Former i lokala tjocka regioner (t.ex. nära grindar eller krympningshålrum).
"Konverteringsförhållandet" mellan krymphålrum och krympningsporositet
För gjutna stålkomponenter med specifika kompositioner, betyder den totala volymen krympningskålrum och krympningsporositet i huvudsak - Fler krymphålor betyder mindre krympningsporositet, och vice versa. Emellertid är krympningsporositet mer benägna att bildas i de interstitiella utrymmena för dendriter i den slutliga stelningszonen (på grund av blockering av krympningskanaler med korn).
2. Kärnstrategier för att förebygga krympningshålrum och krympningsporositet:
Konvertera "spridd krympningsporositet" till "koncentrerade krymphålor", eliminera dem sedan via risers!
Kärnidén är att "kontrollera stelningssekvensen och upprätta effektiva krympningskompensationskanaler": Låt gjutningen först stelna från områden långt från stigaren, med stigande stelnande sista, kontinuerligt kompensera för krympning i gjutningen och slutligen "överföra" krympningskåligheter till riser för att ta bort.
Strategi 1: Designa en "sekventiell stelning" hällprocess
Inre löpare: Beläget i den tjockaste delen av gjutningen, med löparen ansluten till gjutningen via stigaren (säkerställer att stigaren är den första som kompenserar för krympning);
Hällparametrar: Minska hälltemperaturen och långsam hällhastighet (för att minimera flytande krympning och stelning krympning) samtidigt som du säkerställer korrekt fyllning.
Strategi 2: Använd "Iron Triangle" av stigeriser, kyla block och kompletterande stigerare
De tre arbetar tillsammans för att vägleda stelningsriktning och utöka krympningskompensationens avstånd:
Riser: Position måste vara exakt (för att kompensera för den sista stelningszonen) och volymen måste vara tillräcklig (för att lagra smält stål för krympningskompensation);
Kallt järn: placerad vid den tunna - muromgärdade områden i gjutningen för att påskynda lokal stelning och "guide" stelning mot stigeren;
Riser: Lägg till ett "övergångssektion" i övergångszonen mellan tunna och tjocka väggarna i gjutningen för att utöka Riser -kanalen, vilket gör att stigarens stigningsområde kan täcka ett större avstånd.
Strategi 3: Förbättrad stigningsdesign för speciella gjutningar
För komplexa eller stora - -stora stålkomponenter, måste stigningsdesign uppgraderas:
Isolerad stigerare: Använd isolerande material för att bromsa stigning av stiger och förlänga stigningstiden;
Atmosfärisk tryckstökare: Använd atmosfärstryck för att hjälpa stigningskompensation (kompensera för stålvätskekontraktion);
Post - Pour Riser: Supplement the Riser med stålvätska/värme efter att ha hällt för att försena stigning.
Kärnan i krympningshålrum och porositet i gjutstålkomponenter är "krympningsskillnad" + "otillräcklig krympningskompensation." Nyckeln till förebyggande ligger i att "aktivt kontrollera stelningssekvensen": Genom att samordna hällprocesser, risers/kalla strykjärn/kompletterande material, förvandla spridda porositet i koncentrerade krympningskålrum, låt sedan stålskomponeren "konsumera" krympningskorporna - slutligen uppnå en bråkig gjutstålkomponent.