En la producció de colada, la incidència de cavitats de contracció i defectes de porositat en components d’acer colat és significativament més alta que en els components de ferro colat - La diferència principal es troba en la "compensació de contracció del grafit": el ferro colat té un contingut elevat de carboni i durant la solidificació, l'expansió de la grafitització pot omplir els buits de disminució; No obstant això, l'acer colat té un baix contingut en carboni i pràcticament cap compensació de contracció de grafit, provocant una contracció líquida i una contracció de solidificació sovint superant la contracció sòlida, donant lloc a cavitats de contracció i porositat.
1. Causes de cavitats de contracció i porositat
Causa fonamental: el resultat inevitable de les discrepàncies de contracció
Durant la solidificació dels components d’acer colat, la suma de contracció líquida (reducció del volum a causa de la disminució de la temperatura) i la contracció de solidificació (reducció de volum de líquid a estat sòlid) sovint supera la contracció sòlida (reducció del volum a causa del refredament d’estat sòlid) - Aquesta "diferència de contracció" és una característica inherent dels components d’acer colat i la causa de l’arrel de les cavables de la cruïlla i la porositat.
Cavitats de contracció: "Funnel - en forma de voids" durant la solidificació
Mitjançant la descomposició del procés de solidificació, la formació de cavitats de contracció es pot dividir en tres passos:
Etapa d’alimentació: després d’abocar -se, a mesura que la temperatura del líquid d’acer disminueix, si el corredor intern no s’ha solidificat, la fosa es pot continuar alimentant amb líquid d’acer del corredor, mantenint la cavitat del motlle contínuament plena de líquid.
Tancament de closca dura: quan el líquid d’acer a la paret del motlle es refreda a la línia de líquid, es forma una closca dura a la superfície; Si el corredor intern es solidifica en aquest punt, el líquid d'acer dins de la closca dura està "atrapada".
Formació de cavitat de nivell de líquid i contracció: durant el refredament posterior, el líquid d’acer continua reduint -se a causa de la contracció líquida i la contracció de solidificació, mentre que la contracció sòlida de la closca dura no pot compensar -ho. Sota la influència de la gravetat, el nivell de líquid baixa, separant -se de la part superior de la closca dura, formant finalment un embut - en forma de cavitat de contracció (la closca dura de la part superior també pot deformar -se a causa de la pressió atmosfèrica).
Porositat de contracció: "porus petits" a l'última zona de solidificació
La porositat de contracció prové de "el líquid d'acer a la darrera zona de solidificació dividida en petites piscines de fosa per dendrites":
Durant l’etapa de solidificació tardana de la fosa, el gradient de temperatura de l’última zona de solidificació és petit i els grans del líquid d’acer creixen de forma sincrònica, dividint el líquid d’acer restant en piscines de fusió aïllades petites. Aquestes piscines de fusió no es poden compensar durant el refredament i la solidificació, donant lloc a nombrosos porus petits.
A partir de la distribució, la porositat de contracció es classifica en tres tipus:
Porositat de contracció difusa: els porus fins es distribueixen uniformement, que es troben habitualment en seccions gruixudes i grans amb un ampli rang de temperatura de cristal·lització (per exemple, la regió central de components d'acer gran);
Porositat de contracció axial: concentrada al llarg de l’eix central de la placa - en forma/fosa columnar;
Porositat de contracció localitzada: formes en regions gruixudes localitzades (per exemple, a prop de portes o cavitats de contracció).
La "relació de conversió" entre les cavitats de contracció i la porositat de la contracció
Per als components d’acer colat amb composicions específiques, el volum total de cavitats de contracció i la porositat de contracció és essencialment fixada - Més cavitats de contracció signifiquen menys porositat de contracció i viceversa. No obstant això, la porositat de contracció és més probable que es formi en els espais intersticials de les dendrites a la zona de solidificació final (a causa del bloqueig dels canals de contracció per grans).
2. Estratègies per prevenir les cavitats de contracció i la porositat de la contracció:
Converteix la "porositat de contracció dispersa en" cavitats de contracció concentrades ", i elimina -les a través dels aixecadors!
La idea bàsica és "controlar la seqüència de solidificació i establir canals de compensació eficients de contracció": permetre que el càsting es solidifiqui primer de les zones allunyades de la pujada, amb el riser que es solidifiqui l'últim, compensant contínuament la contracció de la colada i, finalment, "transferir" cavitats de contracció a la pujada per a l'eliminació.
Estratègia 1: dissenyar un procés d'abocament de "solidificació seqüencial"
Posició del corredor interior: situat a la part més gruixuda de la colada, amb el corredor connectat a la colada a través del Riser (assegurant que el Riser és el primer a compensar la contracció);
Paràmetres d’abocament: Reduïu la temperatura d’abocament i la velocitat d’abocament lent (per minimitzar la contracció del líquid i la contracció de solidificació) alhora que s’assegura un farciment adequat.
Estratègia 2: utilitzeu el "triangle de ferro" dels aixecadors, els blocs de fred i els aixecadors suplementaris
Els tres treballen junts per guiar la direcció de solidificació i ampliar la distància de compensació de contracció:
Riser: la posició ha de ser precisa (per compensar la darrera zona de solidificació) i el volum ha de ser suficient (per emmagatzemar acer fos per a una compensació de contracció);
Ferro fred: col·locat a les zones primes - paral·lels de la fosa per accelerar la solidificació local i la "guia" solidificació cap al Riser;
Riser: afegiu una "secció de transició" a la zona de transició entre parets primes i gruixudes de la colada per ampliar el canal Riser, permetent que el rang de pujador de la pujada cobreixi una distància més gran.
Estratègia 3: Disseny millorat de Riser per a càstings especials
Per a components d’acer de fosa complexos o grans -, s’ha d’actualitzar el disseny Riser:
Riser aïllat: utilitzeu materials aïllants per alentir la solidificació de pujadors i ampliar el temps de pujada;
PRESSIÓ ATMOSTFERS RISER: Utilitzeu la pressió atmosfèrica per ajudar a la compensació de contracció de Riser (compensar la contracció del líquid d’acer);
POST - abour Riser: complementeu el Riser amb líquid/calor d'acer després d'abocar -se per retardar la solidificació.
L'essència de les cavitats de contracció i la porositat en els components d'acer colat és "diferència de contracció" + "compensació insuficient de contracció". La clau de la prevenció rau en "controlar activament la seqüència de solidificació": coordinant els processos d'abocament, aixecadors/ferros freds/materials suplementaris, transformar la porositat dispersa en cavitats de contracció concentrades, i després permeten que el aixecador "consumi" les cavitats de contracció - finalment aconseguint un component d'acer de cast.