Die Hauptursachen für Schwindungsfehler in Gussteilen aus hochmanganhaltigem Stahl sind folgende:

Eigenschaften der Metallschmelze bei der Verfestigung

Pastenartige Erstarrung: Hochmanganhaltiger Stahl weist einen breiten Kristallisationstemperaturbereich auf und erstarrt während des Erstarrungsprozesses pastenartig. Die Schmelzkanalbildungswege verstopfen leicht frühzeitig, wodurch die Schmelze nicht ausreichend nachgeliefert werden kann und sich Lunker bilden.

Starke Volumenschrumpfung: Manganreicher Stahl erfährt während der Erstarrung eine starke Volumenschrumpfung. Wird das flüssige Metall nicht rechtzeitig oder unzureichend nachgeführt, bilden sich im Gussteil Lunker.

Anguss-Systemdesign für Manganstahlgussteile

Unsachgemäße Einstellung der Steiger: Anzahl, Größe und Position der Steiger sind unangemessen, und es kann nicht genügend flüssiges Metall für die Schwindung bereitgestellt werden, was in der späten Erstarrungsphase zu Schwindungslöchern im Gussteil führt.

Mangelhaftes Design des Einlassbereichs: Die Position und Größe des Einlassbereichs sind ungeeignet, was zu einem unzureichenden Fließzustand des in den Hohlraum eintretenden flüssigen Metalls führt. Dies verursacht lokale Überhitzung oder Unterkühlung, beeinträchtigt den Schrumpfungseffekt des flüssigen Metalls und führt schließlich zur Bildung von Schrumpfungslöchern.

Konstruktionsplanung für Manganstahlgussteile

Komplexe Struktur: Die Gussstruktur ist komplex, wie z. B. das Vorhandensein dicker und großer Teile, die mit dünnwandigen Teilen verbunden sind, und es gibt viele Vorsprünge oder Nuten, die den Fluss und die Schrumpfung des flüssigen Metalls während des Erstarrungsprozesses erschweren, und in diesen Teilen bilden sich leicht Schrumpfungshohlräume.

Ungleichmäßige Wandstärke: Der Unterschied in der Wandstärke des Gussteils ist zu groß, die Abkühlgeschwindigkeit der dicken Wand ist langsam, und das flüssige Metall erstarrt lange, wodurch mehr flüssiges Metall für die Schwindung benötigt wird, während das flüssige Metall zuerst an der dünnen Wand erstarrt, wodurch der Schwindungskanal an der dicken Wand abgeschnitten wird, was zu Schwindungshohlräumen an der dicken Wand führt.

Schmelz- und Gießprozess

Schlechte Schmelzqualität: Der Gasgehalt im geschmolzenen Metall ist zu hoch, z. B. Wasserstoff, Sauerstoff usw., was während des Erstarrungsprozesses zur Bildung von Poren führt und auch die Fließfähigkeit und das Schwindungsfüllvermögen des flüssigen Metalls beeinträchtigt, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Schwindungsbildung steigt.

Zu hohe Gießtemperatur: Eine zu hohe Gießtemperatur erhöht die Flüssigkeitsschrumpfung des flüssigen Metalls, verlängert die Erstarrungszeit, erhöht den Lufteintritt in das flüssige Metall, verringert die Fließfähigkeit und das Schrumpfungsfüllvermögen des flüssigen Metalls und führt leicht zur Bildung von Schrumpfungshohlräumen.

Ungeeignete Gießgeschwindigkeit: Ist die Gießgeschwindigkeit zu hoch, erzeugt das flüssige Metall Turbulenzen im Formhohlraum, reißt Gase mit und beeinträchtigt die Schwindungskompensation des flüssigen Metalls; ist die Gießgeschwindigkeit zu niedrig, sinkt die Temperatur des flüssigen Metalls während des Gießvorgangs zu schnell, die Fließfähigkeit verschlechtert sich, was der Schwindungskompensation nicht förderlich ist und somit zu Schwindungshohlräumen führt.

Auswahlprozess

Unzureichende Formdurchlässigkeit: Bei unzureichender Formdurchlässigkeit kann das Gas im Formhohlraum nicht rechtzeitig entweichen. Während des Erstarrungsprozesses des Gussteils bilden sich an den Stellen, an denen sich das Gas befand, Poren. Diese behindern den Ausgleich der Schwindung des flüssigen Metalls und führen zu Lunkerbildung.

Unzureichende Formausbeute: Wenn die Form beim Erstarren und Schrumpfen des Gussteils nicht rechtzeitig nachgibt, behindert dies den Gussvorgang erheblich, erhöht die inneren Spannungen im Gussteil und macht es anfälliger für Defekte wie Risse und Lunker während des Erstarrungsprozesses.

Die vorbeugenden Maßnahmen gegen Schwindungsfehler in hochmanganhaltigen Stahlgussteilen sind im Wesentlichen folgende:

Optimieren Sie die strukturelle Auslegung des Gussteils.

Gleichmäßige Wandstärke: Bei der Konstruktion von Gussteilen sollte die Wandstärke möglichst gleichmäßig sein, um übermäßige Wandstärkenunterschiede zu vermeiden. Bei dicken und großen Bauteilen kann die Wandstärke durch Verstärkungsrippen etc. reduziert werden. Dies gewährleistet ein gleichmäßiges Abkühlen und Schrumpfen des flüssigen Metalls während der Erstarrung und erleichtert so den Ausgleich des Schwindens.

Vereinfachen Sie die Struktur: Reduzieren Sie die Komplexität des Gussteils, vermeiden Sie zu viele Vorsprünge, Nuten und Ecken, damit das flüssige Metall gleichmäßiger im Formhohlraum fließt, was den Ausgleich von Schwindung begünstigt und das Risiko der Bildung von Lunkerbildung verringert.

Vernünftige Auslegung des Gießsystems

Steigerkonstruktion: Entsprechend der Struktur und den Erstarrungseigenschaften des Gussteils sind Anzahl, Größe und Position der Steiger sinnvoll zu bestimmen. Die Steiger sollten am höchsten Punkt des Gussteils und am zuletzt erstarrten Bereich angeordnet werden, um ausreichend flüssiges Metall zum Ausgleich der Schwindung bereitzustellen.

Angussgestaltung: Position und Größe des Angusses sind so zu optimieren, dass das flüssige Metall gleichmäßig und reibungslos in den Formhohlraum fließen kann, um Turbulenzen und Spritzer zu vermeiden. Die Anzahl der Angüsse sollte entsprechend der Größe und Komplexität des Gussteils angemessen gewählt werden, um ein schnelles und kontrolliertes Füllen des Formhohlraums ohne lokale Überhitzung zu gewährleisten.

Den Schmelz- und Gießprozess streng kontrollieren

Schmelzprozess: Hochwertige Rohstoffe werden verwendet, und die chemische Zusammensetzung sowie der Gehalt an Verunreinigungen werden während des Schmelzprozesses streng kontrolliert. Mithilfe von Raffinationsanlagen wird das flüssige Metall veredelt, der Gasgehalt reduziert und die Reinheit und Qualität des flüssigen Metalls verbessert.

Gießvorgang: Wählen Sie eine geeignete Gießtemperatur. Im Allgemeinen sollte die Gießtemperatur von Manganstahl zwischen 1400 °C und 1450 °C liegen. Gleichzeitig muss die Gießgeschwindigkeit kontrolliert werden, um ein zu schnelles oder zu langsames Gießen zu vermeiden.

den Gießprozess verbessern

Verbessern Sie die Durchlässigkeit des Gussteils: Wählen Sie Formmaterialien mit guter Durchlässigkeit. Beispielsweise kann beim Sandguss grober Sand oder eine entsprechende Menge durchlässiger Materialien verwendet werden, um die Durchlässigkeit des Gussteils zu verbessern. Platzieren Sie die Entlüftungslöcher oder -kanäle so, dass das Gas im Formhohlraum rechtzeitig entweichen kann.

Verbessern Sie die Formbarkeit des Gussteils: Verwenden Sie Gussmaterialien mit guter Formbarkeit, beispielsweise durch Zugabe einer geeigneten Menge organischen Bindemittels oder Sprengmittels zur Sandform. Bei komplexen Gussteilen können kombinierte Gussteile oder formbare Kerne verwendet werden, um die Behinderung des Gussteils durch die Schwindung zu reduzieren.

Einsatz fortschrittlicher Erstarrungskontrolltechnologie

Einsatz von Kühlern: Kühler werden gezielt an dicken und großen Stellen oder heißen Bereichen von Gussteilen platziert, um die Abkühlung dieser Teile zu beschleunigen. Dadurch kann das flüssige Metall gerichtet erstarren und eine sequentielle Erstarrung von unten nach oben erreichen. Dies verbessert den Schwindungsausgleich des flüssigen Metalls und reduziert die Entstehung von Lunkerbildung.