Gri dökme demirde gözenek çökelmesinin özellikleri ve önleme ölçümleri

1. Gri dökme demirde gözenek yağışının özellikleri

Gri dökme demir parçalardaki yağış gözenekliliği yaygın ve spesifik bir döküm kusurudur. Esas olarak soğutma ve katılaşma işlemi sırasında erimiş demirde çözünmüş gazların (esas olarak hidrojen ve azot) çözünürlüğündeki keskin azalmadan kaynaklanır, bu da tamamen serbest bırakılamaz ve kabarcıklar şeklinde çökelemez ve döküm içinde kalır. Çökeltilmiş gözeneklerin ana özellikleri aşağıdaki gibidir:

A. Konum Özellikleri: Çoğunlukla sıcak noktalarda, kalın ve büyük bölümlerde veya dökümlerin son katılaşmasının çekirdek alanlarında meydana gelen: Bu alanlar, gaz evrimi, birikimi ve büyüme için daha fazla zaman sağlayan yavaş bir katılaşma oranına sahiptir. Genellikle dökümün içinde (yüzeyden uzakta): Bazen yüzeye yakın olmasına rağmen, cilde yakından yapışan subkutan gözeneklerin aksine, genellikle döküm duvarı kalınlığının iç veya orta alanında bulunur. Genellikle geçitleme sisteminden ve yükselticilerden uzak durun: Gating yükseltici alanı daha sonra katılaştığından ve daha düşük basınca sahip olduğundan, gazın göç etme ve bu alanlara kaçma olasılığı daha yüksektir. Yağış gözeneklerinin bu "egzoz kanallarından" uzakta izole edilmiş sıcak düğümlerde oluşma olasılığı daha yüksektir.

B. Şekil ve boyut özellikleri: şekil: çoğunlukla dairesel, eliptik veya gözyaşı şeklindeki küçük delikler. Katılım cephesinde çoklu kabarcıklar toplanır ve dendritler boyunca büyürse, tahıl sınırları boyunca dağıtılmış solucan, iribaş gibi veya düzensiz şekiller de oluşturabilirler. Boyut: Genellikle nispeten küçük, yaklaşık 0,5 mm ila 3 mm çapında. Ancak, özellikle kalın ve büyük bölümlerde de daha büyük olabilir. İç Duvar: Çökeltilmiş gözeneklerin en tipik özelliklerinden biri olan pürüzsüz, temiz ve parlak (ayna gibi). Erimiş demirin içinde kabarcıklar oluştuğundan, duvarları oksidasyon veya kontaminasyon olmadan sıvı metalle doğrudan temas eder.

C. Dağıtım özellikleri: İzole veya küçük kümelenmiş dağılım: Bireysel olarak görünebilir, ancak daha yaygın olarak, birkaç veya daha fazla stoma yerel küçük kümeler oluşturmak için bir araya gelir. Genellikle dağılmamış veya eşit olarak dağıtılmazlar (çözünmüş gaz içeriği son derece yüksek olduğunda budur). Dağınık ancak nispeten konsantre konsantre: kalın ve büyük bir kesit veya sıcak nokta alanı içinde, birden fazla dağınık gaz gözenek noktası olabilir.

D. Diğer gözeneklerden ayırt edici özellikler: İnvaziv gözeneklerden ayrım: Invaziv gözenekler genellikle daha büyük ve daha düzensiz, pürüzlü ve oksitlenmiş iç duvarlar ile cüruf içerebilir (çünkü gaz kum nemi, boya ayrışması vb. Gibi dış kaynaklardan gelir ve gaz istilası cüruf taşıyabilir). İnvaziv gözenekler genellikle dökümlerin üst yüzeyinde veya kalıp boşluğunun/kum çekirdeğinin yüzeyinin yakınında bulunur. Subkutan Gözeneklerden Fark: Deri altı gözenekler dökümün yüzeyinin (1-3mm) altında bulunur ve iğne şeklindeki veya uzatılmıştır, bazen sadece işleme veya temizlikten sonra keşfedilir. Subkütan gözeneklerin oluşumu genellikle erimiş demir yüzeyinde (Feo+C -> Fe+CO gibi) kimyasal reaksiyonlarla ilişkilidir ve iç duvarda oksidasyon da meydana gelebilir. Reaktif gözeneklerden fark: Reaktif gözenekler (karbon oksijen reaksiyonları tarafından üretilen ortak gözenekler gibi) genellikle iç duvarda, daha düzensiz bir şekle sahip oksitlenmiş bir renge (mavi veya koyu) sahiptir ve genellikle cüruf veya kapanmalar eşlik eder.

e. Oluşumun İlgili Özellikleri Sebepleri: Erimiş demirin orijinal gaz içeriği ile yakından ilişkili olarak: Yüksek hidrojen ve azot içeriğine sahip erimiş demir yağış gözenekleri üretme olasılığı daha yüksektir. Katılım hızı ile yakından ilişkili: Daha kalın ve daha yavaş soğutma alanları daha yüksek risklere sahiptir. Erimiş demir muamelesi ile ilgili: nemli, aşınmış ve yağlı fırın malzemeleri, nemli aşı/küreselleştiriciler, aşırı karıştırma ve erimiş demirin yüksek ısınma sıcaklıkları (artan emme), yağış gözeneklerinin eğilimini artırabilir. Anahtar tanımlama noktalarının özeti: Konum: Dökme kalınlığı, büyük kesit, sıcak nokta ve çekirdek. Şekil: Esas olarak yuvarlak/oval/gözyaşı şeklindeki veya solucan şeklindeki. İç duvar: pürüzsüz, temiz ve parlak (en önemli özellik!). Boyut: Küçük ila orta, genellikle 3 mm'den az. Dağıtım: Yerel alanlarda yoğunlaşmış izole veya küçük kümeler. Bu özelliklerin tanımlanması, gözeneklilik tipini doğru bir şekilde belirlemek, kusurların kök nedenini (hammaddeler, eritme işlemleri, aşılama tedavileri, dökme sıcaklıkları, dökme tasarımlarının) izlemek ve etkili önleyici tedbirler geliştirmek için çok önemlidir. Erimiş demirin gaz içeriğinin (özellikle hidrojen içeriği) ölçülmesi, gözenek oluşumu olduğundan şüphelenirken genellikle önemli bir doğrulama adımıdır.

Gri dökme demirdeki çöken gözeneklerden gelen gaz nereden geliyor? Gri dökme demir gözeneklerindeki gaz esas olarak erimiş ve dökme işlemi sırasında erimiş demirde çözünmüş gazdan gelir. Bu gazlar erimiş demirin soğutulması ve katılaşması sırasında çözünürlükte keskin bir azalmaya bağlı olarak çökelir. Üretim ve çözünme mekanizması, çekirdek gazlar hidrojen (H ₂) ve azot (N ₂) ve muhtemelen karbon monoksit (CO) içeren az miktarda olan karmaşık fiziksel ve kimyasal işlemleri içerir.

Bu gazların ana kaynakları ve çözünme işlemleri aşağıdaki gibidir:

A. Çekirdek gazın kaynak ve üretim mekanizması

A. 1. Hidrojen (H ₂) - Evrimleşmiş gazların ana kaynağı: Fırın Malzemelerinde Nem ve Yağ: Nemli Fırın Malzemeleri (PIM Demir, Hurda Çeliği, Geri Dönüşümlü Malzemeler), Yağ veya Organik Madde (Kesme Yağı, Plastikler gibi): Yüksek Mısatlarda Çıkışlar: Çıkışlar: (Hidrokarbonlar) → MC+(N/2) H ₂ Erime ortamında su buharı: Nemli eritme fırınlarında nem, kurşunlu kepçeler, aletler veya kaplamalar. Fırın atmosferi: yakıt yanması (doğal gaz, kola fırın gazı gibi) ile üretilen h ₂ o içeren atmosfer. İnokülantların/katkı maddelerinin nem emilimi: Ferrosilikon ve ferromangan gibi aşı veya alaşımlar havadan nemi emer. Çözünme mekanizması: Demir, yüksek sıcaklıkta sıvı durumdayken hidrojen gazı çözebilir. Yüksek sıcaklıklarda, çözünürlük nispeten yüksektir (1500'de 5-7 ppm'ye kadar), ancak katılaşma sırasında çözünürlük keskin bir şekilde yaklaşık 1/3 ~ 1/2'ye düşer (katı halde neredeyse çözünmez)

A. 2. Azot (N ₂) - Özellikle yüksek azot fırın malzemelerinde önemli bir kaynak. Kaynak: azot içeren alaşımlar/fırın malzemeleri: hurda çeliği (özellikle alaşım çelik), azot içeren pik demir, karbürizatörlerde azot. Fırın Gazında Azot: Havanın yaklaşık% 78'i n ₂'dir, bu da erimiş demir havaya maruz kaldığında veya elektrik ark fırınlarında veya indüksiyon fırınlarında karıştırıldığında solunur. Reçine Kum/Kaplama Ayrışması: Furan reçine ve amin kürleme ajanları, azot içeren gazlar (NH3 gibi) HCN）。 çözünme mekanizması üretmek için ayrışır: erimiş demirdeki azotun çözünürlüğü de sıcaklık ile artar, ancak erimiş demirin bileşiminden etkilenir (karbon ve silison azot çözünürlüğünün azalması). Çözünürlük, katılaşma sırasında önemli ölçüde azalır (katı çözünürlük son derece düşüktür).

A. 3. Karbon monoksit (CO) - ikincil fakat muhtemelen ilgili kaynak: erimiş demirdeki karbon (c) çözünmüş oksijen (O) veya oksitler (Feo gibi): (Not: CO kabarcıkları genellikle atipik çökelme gözeneklerinden ziyade reaktif gözenekler oluşturur, ancak belirli koşullar altında birlikte bulunabilir).

3. Gaz gözenek kusurlarının oluşumu nasıl önlenir ve kontrol edilir: Önleme Stratejisi: Gaz kaynağının kesilmesi+kaçışın teşvik edilmesi

A. Fırın malzemesini ve erime ortamını kesinlikle kontrol edin: Fırın malzemesi kuru, passız ve yağ lekeleri içermez. Kepçe ve aletleri tamamen kurutun (> 800 ℃). Aşırı aşırı ısınma (> 1500 ℃) ve uzun süreli yalıtımdan kaçının.

B. Erimiş Demir Tedavisini Optimize Edin: Önceden PREADECANT/ALINIZ (200 ~ 300 ℃). Egzoz için düşük azot reçine kumu veya takviyeli kalıp kum kullanın.

C. Proses Tasarımı Destekli Egzoz: Kalın ve geniş alanlarda katılaşmayı hızlandırmak için soğuk demir takın. Yükselticiye doğru gaz göçünü kolaylaştırmak için yükseltici ve egzoz kanalını makul bir şekilde tasarlayın.

D. Gerekirse, gazetleme işlemi gerçekleştirin: hidrojeni sürmek için inert gaz (AR gibi) veya gazetleme ajanı (nadir toprak alaşımı gibi) ekleyin.

Özet: Gri dökme demirde gözenekleri çöktüren gaz, nemli/azot içeren fırın malzemelerinden, fırın gazı ve uygunsuz operasyondan kaynaklanan erimiş demir eritme işlemi sırasında esasen H ₂ ve N ₂ 'dir. Katılaşma sırasında, süper doygunluk çözünürlükte ani bir azalma nedeniyle çökelir ve sonunda dendritler tarafından iç duvarda pürüzsüz dairesel gözenekler oluşturmak için yakalanır. Kaynak gaz çözünmesini kontrol etmek ve katılaşma işlemini optimize etmek, sorunu iyileştirmenin anahtarıdır.