Gjutninghar blivit en viktig metod för att tillverka grovgjutgods inom mekanisk tillverkning och har en betydande position inom industriell produktion. Med samhällsutvecklingen har konkurrensen inom gjutningsindustrin blivit allt hårdare. Hur man får fotfäste på marknaden under så hård konkurrens har ställt höga krav på själva gjutningsindustrin, inklusive uppdatering av utrustning, tekniska framsteg och förbättringar av nya processer. I gjuttillverkning är skrynkling en karakteristisk ytdefekt hos fasta-gjutjärnsdelar, och det är en av de primära faktorerna som påverkar gjutkvaliteten och hindrar gjutjärnsproduktionen.
Rynkningsdefekter och deras bildningsmekanism
I allmänhet finns skrynkliga defekter på den övre delen av gjutgodset, i döda hörn eller på de vertikala ytorna av tunna -väggiga gjutgods med väggtjocklek mindre än 15 mm. Baserat på utseende finns det fyra huvudtyper av rynkningsdefekter: grenade, kall-skurna, droppliknande-och slagg-inkluderade. Bland dessa är grenade rynkor grundare, medan kall-skuren, droppliknande- och slagg-inkluderad rynkning är djupare. Ytorna på sådana defekter är ofta täckta med lätta, glänsande kolflingor, och fördjupningarna i defekterna är fyllda med sotigt kol. Närvaron av sådana defekter och fasta polystyrenrester påverkar ytkvaliteten på gjutjärnsdelar allvarligt. I fast formgjutning, om skumplasten misslyckas med att förångas helt, kan dess nedbrytningsprodukter tjockna de ursprungligen tunna bikakestrukturen-liknande membranen i skumstrukturen, störa skumstrukturen och bilda en tjock, hård skorpa. Under stelnandet av smält järn skiljer sig ytspänningen hos kvarvarande flytande polystyren från den hos smält järn, vilket orsakar sammandragning. Efter att metallvätskan svalnar och stelnar, bildar detta diskontinuerliga vågiga rynkor. Kall-separerade och droppliknande-rynkiga huddefekter uppstår främst vid konvergenspunkterna för två eller flera strömmar av underkylt smält järn eller på den övre ytan där oförångade flytande eller fasta polystyrenrester finns kvar. Efter att gjutgodset svalnar och stelnar, fastnar dessa kolrester på gjutstyckets yta och bildar oregelbundna inneslutningar i form av skrynkliga huddefekter.
Faktorer som påverkar rynkiga huddefekter
Inverkan av mönstermaterial: När smält metall flyter över upphettade mönster är förgasningen och nedbrytningen av skumplast ofullständig, vilket lämnar en del material i flytande tillstånd. Även under tillräckligt höga temperaturer överskrider den tid som krävs för fullständig förgasning av mönstermaterialet alltid metallfyllningstiden. Dessa återstående vätskemönstermaterial kan ansamlas på ytan av den smälta metallen eller vidhäfta till formväggarna, vilket potentiellt kan bilda olika gjutdefekter under ogynnsamma processförhållanden. Som sådant är gjutmaterial den primära faktorn som orsakar eller påverkar skrynkliga defekter i gjutjärn. Ju färre hög-nedbrytningsprodukter av skumplasten i flytande (eller fast) form, desto mindre är sannolikheten för att defekter uppstår.
Legeringspåverkan: Produktionserfarenhet visar att gjutet stål och gjutet aluminium har bättre ytkvalitet och inga skrynkliga defekter; formbart gjutjärn har färre defekter än grått gjutjärn; hög-gjutjärn har färre defekter än låg-gjutjärn, vilket kan vara relaterat till kolhalten i legeringen. Praxis visar också att ju högre kolhalten är i legeringen, desto allvarligare blir defekterna; omvänt, ju lägre kolhalt, desto färre defekter.
Påverkan av hälltemperatur och hastighet: Praxis visar att skrynkliga defekter i gjutjärn minskar med en ökning av hälltemperaturen för metallvätskor, medan sandvidhäftningsdefekter blir allvarligare; omvänt, ju lägre hälltemperaturen är, desto allvarligare är skrynkningsdefekterna. Gjutstål, gjutjärn, gjutet aluminium och andra legeringar som gjuts vid olika temperaturer kommer att resultera i gjutgods med väsentligt olika ytkvaliteter. Skumplast genomgår en serie reaktioner när den exponeras för hög-temperatursmält metall i formen, den viktigaste är den endotermiska förångningsreaktionen. Detta minskar oundvikligen temperaturen och flytbarheten hos den smälta metallen, vilket påverkar dess förmåga att fylla formen. Vid gjutning av olika legeringar observerades att skumplast genomgår olika omvandlingar mellan den smälta metallen och formen. Om hälltemperaturen ligger nära skumplastens förångningspunkt, bildas endast vit rök under hällningen, utan att svarta sönderdelningsprodukter bildas; när temperaturen stiger till gjutjärnstemperaturen sipprar oljiga ämnen ut från sandlådefogarna och en stor mängd svart rök produceras; och när temperaturen fortsätter att stiga till stålets gjuttemperatur, kan plasten genomgå ytterligare en omvandling som hjälper till att förbättra defekterna.
En ökning av hällhastigheten kan också tillåta att skumplasten absorberar mer värme från den smälta metallen under den korta perioden av metallfyllning, vilket kompenserar för den snabba kylningshastigheten för fasta-gjutna gjutgods, samtidigt som skumplastformens förångningshastighet accelereras.
Påverkan av hällsystemet och hällpositionen: Ett felaktigt utformat hällsystem eller en olämplig hällposition kan orsaka krympningshåligheter och porositet. Olämpligt val av dimensionsparametrarna för hällkanalerna i hällsystemet kan också leda till sådana defekter. När den invändiga gjutkanalen är placerad vid den tjockaste delen av gjutväggen, väljs dimensionerna på den inre gjutkanalen att vara tjockare. Efter att gjutgodset har hällts förblir vätskeflödet i den inre gjutkanalen i flytande tillstånd under en längre period. När man använder konventionella gjutjärnsprocesser (som gjutsystem i regn-stil) för att gjuta fasta gjutjärnsdelar, är defekter som inneslutningar, fjällning, gashål och skrynkling allvarliga, och kvaliteten är genomgående otillfredsställande.
Effekten av formsandgenomsläpplighet: Förångningen av skumplast sker främst i områden i direkt anslutning till smält metall. När ett lager av hög-sönderdelningsgas bildas mellan skumplasten och smält metall, beror hastigheten för skumplastens förångning främst på den hastighet med vilken denna hög-temperatursönderdelningsgas tränger igenom formsanden och försvinner. Förbättring av permeabiliteten hos formsanden hjälper till att öka avståndet till gasfasen, vilket gör att gasen kan försvinna genom formsanden över ett större område. Experiment visar också att förbättring av permeabiliteten hos formsand är en viktig faktor för att säkerställa kvaliteten på gjutgods.
Inverkan av gjutform: Gjutgods av olika former och storlekar har olika effekter på ytkvaliteten. Även om denna påverkan följer vissa mönster, betyder det inte att mer komplexa former ger sämre ytkvalitet eller att enklare former garanterar bättre kvalitet. Snarare, ju större förhållandet mellan ytarea och volym är, eller ju större övre ytarea är, desto mer sannolikt är det att den övre ytan utvecklar utbredda konkava defekter. För gjutjärnskomponenter är skrynkliga defekter särskilt vanliga. Även jämfört med cylindriska gjutgods med samma volym, uppvisar plana plåtkomponenter med enkla former ofta sämre ytkvalitet (särskilt på den övre ytan) på grund av sin större ytarea eller högre ytarea-till-volymförhållande. Under identiska tillverkningsförhållanden är ytkvaliteten hos plana plåtkomponenter i allmänhet sämre än den hos cylindriska gjutgods.
