Grobkorngröße von Gussteilen sind Defekte, die bei der mechanischen oder Bruchinspektion eine zu grobe Kornstruktur aufweisen, die nicht für die Anwendung geeignet ist. Diese Art von Grobkornstruktur kann im gesamten Gussteil oder in lokalen Teilen des Gussteils auftreten. Grobkorndefekte sind im Wesentlichen metallurgische Defekte. Anhand jahrelanger Produktionspraxis und Bezugnahme auf relevante Materialien werden Ursachen und Präventionsmaßnahmen für grobkörnige Defekte in Gussteilen diskutiert.

 

1. Gussstruktur und Prozessdesign

1) Übermäßige Unterschiede im Querschnitt von Gussteilen können aufgrund langsamer Abkühlung zu groben Körnern an dickeren Abschnitten führen. Metalle wie Grauguss, die sehr empfindlich auf Querschnittsänderungen reagieren, sind anfälliger für solche Defekte.

Die wirksame Methode, um das Auftreten solcher Mängel zu verhindern, besteht darin, übermäßige Unterschiede in den Querschnittsabmessungen von Gussteilen zu vermeiden, aber dieser Ansatz ist manchmal außerhalb der Reichweite von Gießarbeitern. Daher kann das Auftreten solcher Probleme in Bezug auf das Gießen selbst reduziert und die Schwere solcher Fehler verringert werden, indem Kälte eingestellt, Gießtemperaturen kontrolliert oder geeignete Gießsysteme ausgewählt werden. Die Verwendung von kaltem Eisen kann die Abkühlrate von dickeren Abschnitten von Gussteilen beschleunigen; Übermäßige Gießtemperatur kann solche Probleme verschärfen und sollte vermieden werden; Durch Anpassung und Korrektur des Designs des Gießsystems befindet sich die Niedertemperatur-Metallschmelze im dickeren Abschnitt des Gusses, und der effektivste Steiger ist am dicken Abschnitt des Gusses entworfen, um die Größe des Steigers so weit wie möglich zu minimieren.

(2) Für Gussteile mit Bohrungen verwenden Prozessdesigner manchmal keine Kerne, die helfen, die effektive Querschnittsgröße zu reduzieren, was zu einem Defekt führt, bei dem der Nicht-Kernabschnitt zu dick ist. Daher sollten Sandkerne in der Prozessgestaltung so weit wie möglich in dickeren Abschnitten gesetzt werden.

(3) In einigen Fällen ist der Querschnitt des Gusses nicht zu dick, aber aufgrund einer engen Vertiefung oder eines Kerns, der einen Kühlkörper-Querschnitt im Guss bildet, ist das Ergebnis dasselbe wie ein dicker Querschnitt. Beispielsweise muss an einem Säulenschiff in einem tieferen Teil des Gussteils möglicherweise ein Kern installiert werden, was zu einer langsamen Abkühlung führen kann. In Fällen, in denen das Design nicht geändert werden kann, es sei denn, die Metalltemperatur kann gesenkt oder das Tor kann neu installiert werden, ist die beste Lösung, ein kaltes Eisen am Kern oder Querschnitt der Form zu setzen.

(4) Zu viel Bearbeitungszulage während des Prozessdesigns erhöht nicht nur die Schneidkosten, sondern schneidet auch die dichtere Oberfläche des Gusses ab und setzt lose Teile mit langsamerer zentraler Kühlung frei. Dieses Design hat keinen Wert, weil es sowohl aus Guss- als auch aus Bearbeitungssicht unzumutbar ist und die Lösung darin besteht, das Design des Gusses zu ändern. Wenn Konstruktionsänderungen nicht zulässig sind, ist die richtige Methode, kaltes Eisen zu verwenden, die Gießtemperatur zu steuern und das Gießsystem anzupassen.

(5) Unsachgemäße Auslegung des Kerns bei dicken Abschnitten, falsche Unterstützung des Kerns oder die Verwendung anderer Techniken, die Kernabweichungen verursachen, können zu Änderungen im Querschnitt des Gusses führen, was zu einer Grobung der Körner führt.

 

2. Gieß- und Steigsystem

(1) Das Versagen, sequentielle Erstarrung im Gießsystem zu erreichen, ist normalerweise die Ursache der groben Korngröße. Bei Gussteilen mit scharfen Querschnittsänderungen muss auf die Anzahl und Position der Innentore geachtet werden. Um eine Schrumpfung durchzuführen, reduziert die Aufrechterhaltung eines heißen geschmolzenen Metalls in der Aktionszone des Steigers die Abkühlrate des dicken Abschnitts auf das Ausmaß, dass grobe Körner produziert werden. Unsachgemäße Aufsteigerkonstruktion, wie zu langer Aufsteigerhals, falsch konstruierte Aufsteigerauflage oder zu große Aufsteigergröße, kann zu übermäßiger Wärmeansammlung an dickeren Abschnitten führen.

(2) Die Verteilung von Gating und Riser, die anfällig für Kühlkörper ist die gleiche. Um den dicken Abschnitt zu ergänzen, wird oft übermäßige Wärmeansammlung in lokalen Bereichen verursacht. Da beispielsweise der Seitensteiger eine Überhitzung des dicken Teils verursachen und die Kühlrate verlangsamen kann, ist es manchmal nicht praktisch, in praktischen Operationen zu verwenden. In der tatsächlichen Produktion ist es notwendig, die Größe des Steigers durch vernünftige Auslegung des Steigers so weit wie möglich zu reduzieren.

(3) Die Verbindung zwischen dem inneren Tor oder Steiger und dem Guss führt zu lokalen Hot Spots. Der kürzere Hals des inneren Tores oder Steigers ist vorteilhaft für Schrumpfung, aber es kann das Quertor oder Steiger zu nah an dem Guss machen und die Abkühlrate des Bereichs verlangsamen. Das Erhöhen des Halses des Steigers kann auch Probleme mit Schrumpfung verursachen. Daher ist die beste Maßnahme, ein effektives Riser Design anzunehmen, die Größe des Risers so weit wie möglich zu minimieren und den Quersprung und Riser nicht zu nah an dem kritischen Abschnitt zu machen, der anfällig für die Bildung von groben Partikeln ist.

(4) Unzureichende Anzahl von inneren Toren führt nicht nur zu Sandspülung, sondern verursacht auch lokale Hot Spots und grobe Kornstruktur. Dieses Phänomen ist bei allen Gussmetallen üblich, auch bei Aluminiumlegierungen mit niedrigeren Gießtemperaturen. In einigen Fällen kann eine geringe Anzahl von Toren zu Schrumpffehlern führen. Dieser Schrumpffehler kann Defekte mit groben Körnern kaschieren, die aus demselben Grund verursacht werden. Wenn sich der grobe Korndefekt ernsthaft verschlechtert, wird er zu einem Schrumpfporositätsdefekt, so dass die Vorbeugungs- und Kontrollmaßnahmen für diese beiden Arten von Defekten oft die gleichen sind.

 

3. Formsand

Nur wenn die Verschiebung der Formwand durch den Formsand ausreicht, um die Querschnittsgröße des kritischen Abschnitts zu erhöhen (der anfällig für die Bildung von groben Körnern ist), ist die Mikrogröße der Form ein Faktor, der grobe Kornfehler verursacht. Aufgrund der Möglichkeit der maximalen Wandbewegung im dicken Abschnitt ist diese Art von Defekt weiterhin möglich, und der resultierende grobkörnige Defekt hängt mit der Sandausdehnung zusammen.

 

4. Gemeinsame Zusammenarbeit

Ölsandkerne, die nicht vollständig gebacken oder luftgehärtet sind, sollten in der Produktion vermieden werden, da diese Art von Kern exotherme Reaktionen hervorrufen kann, die zu übermäßiger Wärmeansammlung führen können. Diese Situation kann bei großen Gussteilen oder bei dicken großen Kernen mit Klebstoffen mit exothermen Eigenschaften auftreten. In gewisser Weise wirkt dieser Kerntyp als effizienter Isolator und verlangsamt die Abkühlgeschwindigkeit der Metallschmelze auf ein gefährliches Niveau.

 

5. Styling

(1) Das Fehlen von Lüftungslöchern, die die Abkühlrate beschleunigen können, hängt mit der Geschwindigkeit zusammen, mit der Wärme durch den Formsand für dickere Gussteile abgeführt wird. Ausreichende Abgase helfen, Wasserdampf schnell zu vertreiben, was zu einem kühlenden Effekt führt.

(2) Das Fehlen von kühlenden Nägeln oder kaltem Eisen ist normalerweise auf Nachlässigkeit und Fahrlässigkeit zurückzuführen.

 

6. Chemische Zusammensetzung

Im Wesentlichen hängt die Grobheit von Körnern mit der Koordination zwischen der chemischen Zusammensetzung des Metalls und der Abkühlrate zusammen, daher ist die Wahl dieser Koordination sehr wichtig. Wenn die Abkühlrate schwer einzustellen ist, muss die grobe Kornstruktur durch falsche chemische Zusammensetzung des Metalls verursacht werden. Aufgrund der Bedeutung der Metallzusammensetzung wird jedes Metall kurz wie folgt beschrieben.

(1) Die mathematische Berechnung von Kohlenstoff- und Siliziumeffekten in grauem Gusseisen und formbarem Gusseisen kann normalerweise zusammengefasst werden wie: CE=C+1/3Si, und grobe Körner können durch übermäßigen Kohlenstoff oder Silizium oder übermäßigen Kohlenstoff und Silizium verursacht werden. Im Vergleich zu Silizium ist die Wirkung von Kohlenstoff dreimal so hoch wie von Silizium, so dass Änderungen in der Kohlenstoffmenge viel gefährlicher sind als Änderungen in der gleichen Menge an Silizium. Die Wirkung von Kohlenstoff und Silizium betrifft sowohl formbares Gusseisen als auch Grauguss. Bei formbarem Gusseisen erscheint die grobe Korngröße nicht als schwarz oder als raue Oberfläche, die Primärgrafit darstellt, sondern in der allgemeinen Form der groben Korngröße, aufgrund des hohen Kohlenstoff- oder Siliziumgehaltes oder beides. Phosphor kann auch einen Einfluss auf die Korngröße haben. Wenn wp=0,1%, verschlimmert es die Schrumpffehler, besonders in dem Abschnitt, in dem die Abkühlung langsam ist, was den Grad der groben Kornfehler verschlimmert.

(2) Beim Schmelzen und Desoxidieren von Gussstahl werden einige Elemente hinzugefügt, die das Kornwachstum verzögern können, so dass Gussstahl im Vergleich zu geschmiedetem Stahl weniger wahrscheinlich ist, grobe Partikel zu bilden. Stahlgussteile mit grober Korngröße durch Zusammensetzung können durch Glühen oder Normalisieren veredelt werden.

(3) Verunreinigungen aus Aluminiumlegierung können grobe Partikel und erhöhte Sprödigkeit in Aluminiumgussteilen verursachen, und die meisten dieser Fehler werden durch unsachgemäße Schmelzvorgänge verursacht. Bei Aluminiumlegierungen, insbesondere solchen, die eine Überhitzung erfordern, ist es notwendig, eine angemessene Menge an raffinierten Kornlegierungselementen hinzuzufügen.

(4) Fehler mit groben Körnungen in Kupferlegierungen werden oft durch Nadellöcher, Poren oder Schrumpfporosität bedeckt. Kupferlegierungen können grobe Partikel aufgrund von Änderungen in der Zusammensetzung verursachen, aber normalerweise erscheinen zuerst Nadellöcher, Poren oder Schrumpfporosität.

 

7. Schmelzen

Kleine Schmelzvorgänge können Auswirkungen auf die verbleibende Kornstruktur haben. Für verschiedene Gussmetalle muss ein ähnliches Schmelzverfahren gewählt werden.

(1) Das Ungleichgewicht zwischen der Strahlkapazität und Koks des kuppelschmelzenden Graugusses kann zu übermäßiger Kohlenstoffzufuhr führen. Beispielsweise kann eine zu hohe Kokshöhe und eine reduzierte Strahlrate zu einem übermäßigen Kohlenstoffanstieg führen. Wenn die Ofenauskleidung korrodiert ist, wird der Kohlenstoffanstieg schwerer sein. Denn nachdem der Durchmesser der Kuppel zunimmt, ist es notwendig, die Blasrate zu erhöhen, um den gleichen Kohlenstoffgehalt beizubehalten. Das Schmelzen bei zu hohen Temperaturen erhöht den Kohlenstoffgehalt, der bei Heißluftschmelzen auftreten kann. Basierend auf Erfahrung, wird jede Erhöhung der Blastemperatur von 55 ℃ zu einem Anstieg von 0.10% Kohlenstoff (Massenfraktion) führen. Wenn Sauerstoff verwendet wird, um die Temperatur zu erhöhen, kann es nicht unbedingt das gleiche Problem verursachen.

Wenn der Abstand zwischen geschmolzenem Eisen und geschmolzenem Eisen zu lang ist oder das geschmolzene Eisen zu lange im Ofenherd bleibt, kann dies auch zu Kohlenstofferhöhung führen. Die Produktion von kohlenstoffarmem Gusseisen nimmt im Allgemeinen einen flachen Ofenherd an und verkürzt die Intervallzeit für geschmolzenes Eisen, um kontinuierliches geschmolzenes Eisen so weit wie möglich zu erreichen.

Intermittierendes Schmelzen kann zu übermäßiger Aufkohlung führen, was zur Bildung einer groben Kornstruktur führt. Darüber hinaus führt die Unterbrechung des Schmelzens durch das Aufhören des Windes fast immer zu Schwankungen des Kohlenstoff- und Siliziumgehaltes. Nach dem Stoppen des Windes dauert es normalerweise 15-Minuten, um die ursprüngliche spezifizierte chemische Zusammensetzung wiederherzustellen.

(2) Abweichungen beim Wiegen oder Dosieren von Schmelzgussofenmaterialien können zu Änderungen der chemischen Zusammensetzung führen; Das Fehlen eines garantierten Luftvolumens im Ofen kann die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung beeinträchtigen; Schmelzen und Überhitzen oder das Befüllen von Flammen mit Rauch kann zu Kohlenstoffansammlungen führen.

(3) Die Verwendung von schmutzigen Tiegeln für Messing und Bronze sowie das Vorhandensein von erstarrten Restschalen oder dünnen Metallschichten aus dem vorherigen Schmelzen an den Boden- und Seitenwänden des Tiegels können Verunreinigungen zur nächsten Schmelze verursachen. Daher ist es notwendig, Abfallstoffe aus unbekannten Quellen in der Produktion zu vermeiden, um die Zugabe von Rohstoffen, die Gas erzeugen können, wie nasse, ölkontaminierte oder andere schmutzige Materialien, in das Metallofenmaterial zu verhindern.

(4) Aluminiumüberhitzung verursacht durch unsachgemäße Schmelztemperaturregelung ist eine häufige Ursache für grobe Korngröße in Aluminiumlegierungen. Daher sollte in der Produktion die überhitzte Aluminiumflüssigkeit langsam auf eine niedrigere Gießtemperatur abgekühlt werden. Darüber hinaus können Unachtsamkeit oder Kontamination des Ofenmaterials während des Dosiervorgangs auch grobe Kornfehler verursachen.

 

8. Gießen

Bei allen Metallen kann eine übermäßige Gießtemperatur leicht grobe Korndefekte verursachen.

 

9. andere

(1) Die langsame Abkühlrate bezieht sich nicht nur auf Design, Gießsystem und Metallzusammensetzung, sondern auch auf andere Faktoren, wie niedrige Dichte von Formsand, nicht kaltes Eisen, wenn nötig, langes Zeitintervall zwischen Gießen und Sandtropfen und Stapeln heißer Gussteile zusammen nach Sandtropfen.

(2) Eine unsachgemäße Wärmebehandlung ist auch einer der Hauptgründe für die Grobheit bestimmter Metallpartikel.

(3) Eine unsachgemäße oder unsachgemäße Bearbeitung kann dazu führen, dass tatsächlich dichte Gussteile grobkörnige Defekte aufweisen. Die sogenannte unsachgemäße mechanische Bearbeitung bezieht sich auf das unsachgemäße Schleifen von Schneidwerkzeugen, übermäßige Stumpfheit von Schneidwerkzeugen, falsche Schnittgeschwindigkeit oder Vorschubregelung und falsche Grobbearbeitungsmethoden. Dies alles kann zu einem porösen Aussehen mit einigen Schäden führen, die Menschen glauben lassen, dass Gussteile Defekte mit groben Körnungen haben.

 

Quelle: Hot Working Forum