Phân tích các khuyết tật đúc liên quan đến quá trình lọc kim loại lỏng và các biện pháp khắc phục

1. Các lỗi, nguyên nhân và biện pháp khắc phục do bộ lọc gây ra

2. Lỗi tạp chất xỉ

1. Nhiều hợp kim đúc lỏng khác nhau sẽ tạo ra tạp chất trong quá trình nấu chảy và rót. Tạp chất kim loại có thể được chia thành hai loại theo nguồn gốc của chúng:

(1) Tạp chất lạ. Chúng xuất phát từ sự xói mòn của lớp lót lò, vật liệu chịu lửa của thùng, xỉ hình thành do phản ứng của xỉ hoặc không khí, sự xói mòn của cát đúc hoặc sự xói mòn của bất kỳ vật liệu nào khác tiếp xúc với kim loại nóng chảy;

(2) Các tạp chất nội tại. Loại tạp chất này được hình thành do phản ứng trong kim loại nóng chảy, chẳng hạn như tạp chất magiê-lưu huỳnh. Các tạp chất magiê-lưu huỳnh được hình thành do phản ứng trong sắt nóng chảy sau khi hợp kim magiê-silicon-sắt được thêm vào trong quá trình hình cầu hóa.

2. Nguyên nhân gây ra sự tích tụ xỉ
(1) Silic: Oxit silic cũng là thành phần chính của tạp chất xỉ, vì vậy hàm lượng silic phải được giảm càng nhiều càng tốt; (2) Lưu huỳnh: Các sunfua trong gang nóng chảy là một trong những lý do chính gây ra khuyết tật tạp chất xỉ trong các bộ phận gang dẻo. Điểm nóng chảy của sunfua thấp hơn sắt nóng chảy. Trong quá trình đông đặc của sắt nóng chảy, sunfua sẽ kết tủa từ sắt nóng chảy, làm tăng độ nhớt của sắt nóng chảy, khiến xỉ hoặc oxit kim loại trong sắt nóng chảy khó nổi. Do đó, khi hàm lượng lưu huỳnh trong sắt nóng chảy quá cao, tạp chất xỉ dễ hình thành trong quá trình đúc. Hàm lượng lưu huỳnh trong sắt nền gang dẻo phải được kiểm soát dưới 0.06%. Khi ở giữa 0.09% và 0,135%, khuyết tật tạp chất xỉ của gang sẽ tăng mạnh;

(3) Đất hiếm và magiê: Trong những năm gần đây, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tạp chất xỉ chủ yếu là do quá trình oxy hóa các nguyên tố như magiê và đất hiếm, vì vậy hàm lượng magiê và đất hiếm còn lại không được quá cao;

(4) Nhiệt độ rót: Khi nhiệt độ rót quá thấp, các oxit kim loại trong kim loại nóng chảy khó nổi lên bề mặt do độ nhớt cao của kim loại nóng chảy và vẫn nằm trong kim loại nóng chảy; khi nhiệt độ quá cao, xỉ trên bề mặt kim loại nóng chảy trở nên quá mỏng và khó loại bỏ khỏi bề mặt chất lỏng, và thường chảy vào khuôn cùng với kim loại nóng chảy. Trong sản xuất thực tế, nhiệt độ rót quá thấp là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự lẫn xỉ;

(5) Hệ thống rót: Hệ thống rót phải được thiết kế hợp lý, có chức năng chặn xỉ để kim loại nóng chảy có thể rót vào khuôn một cách trơn tru, tránh bắn tung tóe và nhiễu loạn;

(6) Cát đúc: Nếu cát hoặc lớp phủ thừa bám trên bề mặt cát đúc, chúng có thể kết hợp với oxit trong kim loại nóng chảy để tạo thành xỉ, dẫn đến tạp chất xỉ. Độ chặt của khuôn cát không đồng đều, bề mặt thành khuôn có độ chặt thấp dễ bị kim loại nóng chảy ăn mòn và tạo thành hợp chất có điểm nóng chảy thấp, dẫn đến tạp chất xỉ trong vật đúc.

3. Các biện pháp ngăn ngừa sự xâm nhập của xỉ

(1) Kiểm soát thành phần của sắt nóng chảy: giảm hàm lượng lưu huỳnh trong sắt nóng chảy càng nhiều càng tốt (<0.06%), add an appropriate amount of rare earth alloy (0.1%~0.2%) to purify the molten iron, and reduce the silicon content and residual magnesium content as much as possible;

(2) Quá trình nấu chảy: Cố gắng tăng nhiệt độ của kim loại nóng chảy ra khỏi lò và để yên trong một thời gian để tạo điều kiện cho việc nổi và kết tụ các tạp chất phi kim loại. Làm sạch xỉ trên bề mặt sắt nóng chảy và đặt chất phủ (đá trân châu, tro gỗ, v.v.) lên bề mặt sắt nóng chảy để ngăn ngừa quá trình oxy hóa sắt nóng chảy. Chọn nhiệt độ rót thích hợp, tốt nhất là không dưới 1350 độ;

(3) Hệ thống rót phải đảm bảo dòng chảy của sắt nóng chảy được thông suốt, đồng thời phải lắp đặt túi thu xỉ và bộ lọc gốm xốp để chặn xỉ;

(4) Độ chặt của khuôn phải đồng đều, độ bền phải đủ; cát trong khuôn phải được thổi bay khi lắp ráp khuôn.

3. Khuyết tật về độ xốp

1. Độ xốp thường là một khuyết tật phổ biến ở vật đúc, thường chiếm tỷ lệ lớn trong phế liệu đúc.

Trong điều kiện sản xuất hiện đại, các lỗ phản ứng và lỗ kết tủa tương đối hiếm, còn các lỗ xâm lấn thì phổ biến hơn. Sau đây là phân tích về các lỗ xâm lấn:

2. Nguyên nhân gây ra lỗ chân lông

(1) Khí thải khoang không đủ và tổng diện tích mặt cắt khí thải quá nhỏ;

(2) Nhiệt độ rót thấp;

(3) Tốc độ rót quá chậm; sắt nóng chảy không chảy vào khuôn một cách trơn tru và có khí;

(4) Độ ẩm của cát đúc quá cao; hàm lượng tro trong cát đúc cao và độ thoáng khí của cát đúc kém;

(5) Thiết kế hệ thống rót không đúng cách khiến khí bị hút vào gang nóng chảy;

(6) Chất cấy không được sấy khô và kích thước hạt không phù hợp; sắt nóng chảy không được tách xỉ hoàn toàn và xỉ không được chặn trong quá trình đổ, gây ra tình trạng xốp xỉ;

(7) Không kịp thời châm lửa khi đổ.

3. Các biện pháp ngăn ngừa lỗ chân lông

(1) Một số lượng đủ các chốt thông gió hoặc tấm xả có tiết diện thích hợp được đặt ở các vị trí cao hơn trên mô hình. Thông thường, tiết diện xả phải bằng khoảng 1,8 lần tổng diện tích tiết diện của các cửa xả;

(2) Hệ thống rót nên được thiết lập theo nguyên lý nửa hở nửa kín, và một thiết bị lọc gốm xốp nên được thêm vào kênh rót. Bộ lọc gốm xốp có tác dụng chỉnh lưu, và sắt nóng chảy tương đối ổn định khi đổ khuôn, và sẽ không tác động vào khuôn hoặc tạo ra các tia nước bắn ra hoặc khí bị cuốn theo. Kích thước mặt cắt ngang của hệ thống rót phù hợp hơn khi tính toán dựa trên tốc độ rót là 8-10kg/giây;

(3) Nhiệt độ nóng chảy của sắt nóng chảy không được thấp hơn 1500 độ, nhiệt độ rót của hộp cuối cùng phải được kiểm soát ở khoảng 1400~C trong quá trình rót thủ công (có thể điều chỉnh phù hợp tùy thuộc vào kích thước và độ dày thành của vật đúc). Tốt nhất là sử dụng rót tự động, và sai số nhiệt độ rót phải trong vòng 20 độ;

(4) Đối với hệ thống xử lý cát tốt phù hợp với đúc áp suất cao, hàm lượng ẩm của cát đúc phải được kiểm soát ở mức 2,2%, tỷ lệ nén phải nằm trong khoảng {5}}% và nhiệt độ và cường độ áp suất phải đạt {6}}kpa (tất cả đều tham khảo lấy mẫu và thử nghiệm tại máy đúc). Để đạt được các chỉ số này, cần theo dõi hàm lượng tro của cát đúc, lượng vật liệu phụ trợ thêm vào, kích thước hạt cát ban đầu phù hợp, nhiệt độ của cát tuần hoàn và hiệu quả trộn cát;

(5) Chú ý loại bỏ xỉ sắt nóng chảy, chặn xỉ và đánh lửa trong quá trình rót và làm khô chế phẩm.
 

4. Lỗi đóng nguội
 

1. Nguyên nhân gây ra lỗi đóng nguội
 

(1) Nhiệt độ rót quá thấp, khả năng rót sắt nóng chảy yếu;

(2) Độ thoáng khí của khuôn cát kém, áp suất khí trong cát quá cao, sắt nóng chảy không kịp lấp đầy khuôn;

(3) Thiết kế hệ thống cổng không hợp lý, diện tích mặt cắt ngang của thanh dẫn và thanh dẫn bên trong nhỏ;

(4) Các chất cặn bám vào cốc rót, làm giảm nhiệt độ rót.

2. Biện pháp khắc phục lỗi đóng nguội
 

(1) Tối ưu hóa thiết kế hệ thống rót, tăng diện tích lọc gốm xốp, tăng lưu lượng sắt nóng chảy;

(2) Cải thiện khả năng thấm khí của cát đúc và thêm ống thoát khí;

(3) Tăng nhiệt độ đúc;

(4) Làm sạch khu vực cốc rót.