Основные причины усадочных дефектов в отливках из высокомарганцевой стали следующие:

Характеристики жидкостного затвердевания металла

Затвердевание в виде пасты: высокомарганцевая сталь имеет широкий диапазон температур кристаллизации и в процессе затвердевания затвердевает в виде пастообразной массы. Каналы усадки жидкого металла легко закупориваются на ранних стадиях, что приводит к невозможности эффективного пополнения жидкого металла и образованию усадочных отверстий.

Значительная усадка объема: Высокомарганцевая сталь подвергается значительной усадке объема в процессе затвердевания. Если жидкий металл не пополняется вовремя или в недостаточном количестве, внутри отливки образуются усадочные отверстия.

Проектирование литниковой системы для отливок из марганцевой стали

Неправильная установка питателей: количество, размер и положение питателей нецелесообразны, и недостаточное количество жидкого металла не компенсирует усадку, что приведет к образованию усадочных отверстий в отливке на поздней стадии затвердевания.

Неправильная конструкция затравки: несоответствие положения и размера затравки приводит к неудовлетворительному состоянию потока жидкого металла, поступающего в полость, вызывая локальный перегрев или переохлаждение, влияя на эффект усадки жидкого металла и, как следствие, образование усадочных отверстий.

Проектирование конструкции отливок из марганцевой стали.

Сложная структура: Конструкция отливки сложна, например, наличие толстых и крупных деталей, соединенных с тонкостенными деталями, а также большое количество выступов или канавок, что затрудняет текучесть и усадку жидкого металла в процессе затвердевания, и в этих деталях легко образуются усадочные полости.

Неравномерная толщина стенок: Слишком большая разница в толщине стенок отливки приводит к медленному охлаждению толстостенных участков, длительному затвердеванию жидкого металла и необходимости большего его количества для компенсации усадки. При этом жидкий металл затвердевает первым на тонкой стенке, перекрывая каналы усадки на толстостенных участках и образуя усадочные полости.

Процесс плавления и заливки

Низкое качество плавки: слишком высокое содержание газов в расплавленном металле, таких как водород, кислород и т. д., приводит к образованию пор в процессе затвердевания, а также влияет на текучесть и способность жидкого металла заполнять усадку, увеличивая вероятность образования усадочных дефектов.

Слишком высокая температура заливки: Слишком высокая температура заливки увеличивает усадку жидкого металла, а также продлевает время затвердевания, увеличивает проникновение воздуха в жидкий металл, снижает текучесть и способность заполнять усадку, и легко приводит к образованию усадочных полостей.

Неправильная скорость заливки: если скорость заливки слишком высока, жидкий металл будет создавать турбулентность в полости формы, увлекать газы и влиять на эффект компенсации усадки; если скорость заливки слишком низка, температура жидкого металла будет слишком быстро падать в процессе заливки, текучесть ухудшится, что не будет способствовать компенсации усадки и, следовательно, образованию усадочных полостей.

Процесс литья

Низкая проницаемость формы: Если проницаемость формы низкая, газ из полости формы не сможет своевременно выйти. В процессе затвердевания отливки в пространстве, занятом газом, образуются поры, которые также будут препятствовать компенсации усадки жидкого металла и вызывать образование усадочных полостей.

Недостаточный выход формы: Если форма не успевает деформироваться к моменту затвердевания и усадки отливки, это окажет большее сдерживающее воздействие на отливку, увеличит внутреннее напряжение в отливке и сделает ее склонной к дефектам, таким как трещины и усадочные полости, в процессе затвердевания.

К основным профилактическим мерам против усадочных дефектов в отливках из высокомарганцевой стали относятся следующие:

Оптимизировать конструкцию отливки.

Равномерная толщина стенок: При проектировании отливок толщина стенок должна быть максимально равномерной, чтобы избежать чрезмерных различий в толщине стенок. Для толстых и крупных деталей толщину стенок можно уменьшить, установив ребра жесткости и т. д., чтобы обеспечить равномерное охлаждение и усадку жидкого металла в процессе затвердевания, что удобно для компенсации усадки.

Упрощение конструкции: уменьшение сложности отливки, избегание слишком большого количества выступов, канавок и углов, чтобы жидкий металл более плавно затекал в полость, что способствует компенсации усадки и снижает риск образования усадочных камер.

Разумная конструкция системы разлива

Конструкция питателей: В зависимости от структуры и характеристик затвердевания отливки, количество, размер и положение питателей должны быть определены разумно. Питатели следует располагать в самой высокой части отливки и в последней затвердевшей части, чтобы обеспечить достаточное количество жидкого металла для компенсации усадки.

Конструкция литниковой системы: оптимизация положения и размера литниковых каналов для обеспечения плавного и равномерного заполнения полости жидким металлом во избежание турбулентности и разбрызгивания. Количество литниковых каналов должно быть разумно определено в зависимости от размера и сложности отливки, чтобы обеспечить быстрое заполнение полости жидким металлом без локального перегрева.

Строго контролировать процесс плавки и разливки.

Процесс плавки: использование высококачественного сырья и строгий контроль химического состава и содержания примесей в процессе плавки. Использование рафинировочного оборудования для очистки расплавленного металла, снижения содержания газов и повышения чистоты и качества расплавленного металла.

Процесс заливки: выберите подходящую температуру заливки. Как правило, температура заливки высокомарганцевой стали должна находиться в диапазоне 1400℃-1450℃. При этом необходимо контролировать скорость заливки, чтобы избежать слишком быстрой или слишком медленной заливки.

Улучшить процесс литья.

Улучшение проницаемости отливки: выбирайте формовочные материалы с хорошей проницаемостью. Например, при литье в песчаные формы для улучшения проницаемости отливки можно использовать крупнозернистый песок или соответствующее количество проницаемых материалов. Разумно расположите выпускные отверстия или каналы таким образом, чтобы газ из полости формы мог своевременно выходить наружу.

Повышение текучести отливки: используйте литейные материалы с хорошей текучестью, например, добавляя в песчаную форму соответствующее количество органического связующего или дезинтегратора, чтобы улучшить текучесть отливки. Для некоторых сложных отливок можно использовать комбинированные отливки или текучие стержни, чтобы уменьшить препятствие для усадки отливки.

Использование передовой технологии контроля затвердевания

Применение чиллеров: Разумно размещать чиллеры в местах расположения толстых и крупных деталей или горячих точек отливок для ускорения охлаждения этих деталей, чтобы жидкий металл мог затвердевать направленно и обеспечивать последовательное затвердевание снизу вверх, тем самым улучшая эффект компенсации усадки жидкого металла и уменьшая образование усадочных полостей.