Tratamento para porosidade severa em núcleos de areia tubulares cilíndricos durante a produção de peças de ferro dúctil usando tecnologia de moldagem em areia verde

Hoje analisaremos um caso de defeitos de porosidade ocorridos no núcleo de areia revestida de um componente de ferro dúctil. O material é o GGG40, produzido em linha de produção vertical.

Devido à área sólida na parte inferior do núcleo de areia da peça fundida, é difícil a exaustão do gás dentro do tubo redondo da peça fundida. Portanto, o gás gerado pelo núcleo de areia fica “preso” na área de solidificação final (ponto quente) dentro da peça fundida durante o processo de solidificação do ferro fundido, e não pode ser descarregado suavemente. A seguir estão as razões detalhadas para a formação e soluções sistemáticas:

Análise da causa central: O pico de emissão de gás do núcleo de areia não corresponde ao momento da solidificação do ferro fundido. Quando o núcleo de areia revestido encontra ferro fundido em alta temperatura, o aglutinante de resina queima e se decompõe rapidamente, produzindo uma grande quantidade de gás. Se estes gases não puderem ser descarregados suavemente, eles invadirão o ferro fundido e formarão poros na superfície solidificada final.

Solução:

1. Otimize o próprio núcleo de areia (o mais importante!): reduza a geração de gás do núcleo de areia: verifique a marca e o modelo da areia revestida que você está usando. Recomenda-se mudar para areia revestida com gás de baixa emissão, que geralmente usa resina de gás de baixa emissão e agente de cura. Melhorar a respirabilidade do núcleo de areia: Comunique-se com o fornecedor de areia revestida para reduzir adequadamente os requisitos de resistência do núcleo de areia. Resistência excessiva significa que há uma grande quantidade de resina adicionada e uma alta geração de gás. Quanto menor a resistência, melhor, ao mesmo tempo que atende aos requisitos de estilo e fundição. Verifique se a compactação do núcleo de areia é muito alta. Ao fazer o núcleo, a pressão de injeção de areia não deve ser muito alta para evitar que o núcleo de areia se torne excessivamente denso. Garanta uma exaustão suave dos núcleos de areia: Ao fazer núcleos de areia, devem ser feitos canais de exaustão! Para este pequeno núcleo com diâmetro de 3 cm, vários pequenos orifícios de exaustão podem ser perfurados no centro do núcleo de areia com uma agulha de ventilação, ou fios de cera pré-incorporados podem ser usados ​​para derreter e formar canais de exaustão durante o vazamento. Verifique a folga de ajuste da cabeça do núcleo de areia para garantir que o canal de exaustão na cabeça do núcleo esteja liso e desobstruído, permitindo que o gás escape suavemente através da cabeça do núcleo e para o molde ou sistema de exaustão de areia.

2. Sequência de solidificação e armadilha de gás: O ferro dúctil tem uma característica de solidificação semelhante a uma pasta, e o interior permanece no estado líquido por um longo tempo após a formação da casca. A espessura da parede da peça fundida é uniforme, mas a área central da parede interna é a zona de solidificação final. O gás que não pode ser descarregado forma alta pressão dentro da cavidade do molde, e no momento fraco quando a superfície da crosta de ferro fundido ou começa a solidificar (geralmente a parede interna das partes média e superior), invade o metal que ainda está em estado líquido. Devido à pressão de expansão e solidificação do grafite, esses gases acabam ficando “presos” na área de solidificação final, formando poros subcutâneos ou poros invasivos.

3. As propriedades químicas do ferro fundido agravam a situação: o teor residual excessivo de magnésio (Mg) pode aumentar a tensão superficial do ferro fundido, tornando mais difícil a flutuação e fuga das bolhas invasoras. A oxidação líquida do ferro (alto teor de oxigênio) ou carga incompleta do forno (ferrugem, manchas de óleo) aumentará a tendência de poros autoprecipitados, formando poros severos juntamente com gases invasivos.

2. As soluções sistemáticas devem ser investigadas e testadas do primário ao secundário:

1. Otimização do núcleo de areia (a medida mais direta e eficaz) para reduzir a geração de gás: Contate imediatamente o fornecedor de areia revestida e mude para areia revestida com baixo teor de gás. Este material foi projetado especificamente para resolver esses problemas usando resinas e aditivos especiais para reduzir a geração de gás e retardar o pico de geração de gás. Certifique-se de que a exaustão do macho de areia esteja absolutamente desobstruída (de extrema importância!): Para machos de areia com diâmetro de 30 mm, um sistema de exaustão deve ser instalado durante o processo de confecção do macho. Melhor método: Use fio de cera de exaustão pré-embutido. Um ou mais fios de cera são incorporados durante o processo de fabricação do núcleo, e os fios de cera derretem durante a fundição, formando um canal de exaustão perfeito. Método simples: Insira um orifício de ventilação através (ou próximo) do centro do núcleo de areia ou com uma agulha de ventilação. Certifique-se de que esses canais estejam conectados à cabeça central. Otimize o projeto do núcleo: Verifique a posição do núcleo no molde para garantir que a lacuna entre o núcleo e o molde de areia não possa ser completamente selada após a colocação do núcleo de areia, que é o canal final para o gás escapar para fora do molde. Se necessário, a folga entre as cabeças dos núcleos pode ser aumentada ou podem ser feitas ranhuras de exaustão especializadas.

2. Otimização do processo (ajustando a interação entre o ferro fundido e o núcleo de areia) para aumentar a temperatura de vazamento: Esta é a medida temporária mais rápida e eficaz no local. Aumentar adequadamente a temperatura de vazamento (como 1380°C → 1400-1420°C) pode prolongar o tempo para o ferro fundido permanecer líquido e dar mais tempo para o gás ser descarregado. Faça com que a superfície do núcleo de areia sinterize mais rapidamente para formar uma casca dura "vitrificada", evitando que a resina profunda continue a emitir gás. Atenção: A temperatura excessiva pode causar outros problemas (como a aderência da areia), e é necessário encontrar um ponto de equilíbrio. Acelere a velocidade de vazamento: reduza o tempo de enchimento evitando turbulência. A pressão estática do metal rapidamente estabelecida pode suprimir melhor a invasão de gases e completar a exaustão antes da menor solidificação. Garanta um vazamento suave: Adote um sistema de vazamento inferior para evitar a descarga direta do núcleo de areia pelo ferro fundido, reduzindo a turbulência e o enrolamento. 3. O controle da fundição e do líquido de ferro (para eliminar problemas pessoais e evitar agravar a lesão) controla estritamente o conteúdo residual de magnésio: o resíduo excessivo de Mg é o "catalisador" dos poros. Certifique-se de que o teor residual de Mg após o tratamento de esferoidização seja controlado dentro do limite inferior exigido pelo processo (como 0,03% -0,04%) e não deve ser muito alto. Use materiais de forno limpos: Elimine sucata de aço e materiais reciclados com ferrugem severa e manchas de óleo e evite sua decomposição para produzir gases [H], [O] e CO. Remova completamente a escória: Antes do tratamento de esferoidização e vazamento, a escória deve ser completamente removida para evitar que ela role para dentro da cavidade do molde.

Resumo e recomendações de prioridade de ação

1. Primeira prioridade (inspeção imediata): Verifique se o núcleo de areia possui duto de exaustão! Caso contrário, este é o problema que deve ser resolvido primeiro. Tente enterrar fios de cera ou fazer furos de ventilação.

2. Segunda prioridade (teste rápido): Aumentar a temperatura de vazamento em 20-30 ° C e observar a melhora da porosidade. Se o efeito for significativo, aponta fortemente para o problema da geração de gás no núcleo de areia.

3. Terceira prioridade (contatar fornecedores): Solicitar amostras de areia revestida com gás de baixa emissão para testes comparativos, o que muitas vezes é a chave para resolver o problema.

4. Quarta prioridade (detecção e registro): Verifique o conteúdo residual de Mg no líquido de ferro após a esferoidização para garantir que esteja dentro de uma faixa razoavelmente baixa.