عیوب ریخته‌گری رایج در چدن خاکستری و نحوه جلوگیری از آنها

چدن خاکستری چدن خاکستری به دلیل خواص مکانیکی عالی و مقرون به صرفه بودن، ماده‌ای پرکاربرد در صنایع مختلف است. با این حال، مانند هر فرآیند ریخته‌گری، تولید قطعات چدن خاکستری می‌تواند مستعد نقص‌هایی باشد که ممکن است کیفیت و عملکرد محصول نهایی را به خطر بیندازد. در این پست وبلاگ، نقص‌های ریخته‌گری رایج در تولید چدن خاکستری را بررسی خواهیم کرد و در مورد استراتژی‌های پیشگیری مؤثر بحث خواهیم کرد. درک این نقص‌ها و علل آنها برای تولیدکنندگان بسیار مهم است تا فرآیندهای ریخته‌گری خود را بهبود بخشند و قطعات چدن خاکستری با کیفیت بالا تولید کنند.

رایج‌ترین عیوب تخلخل در چدن خاکستری چیست؟

تخلخل گاز

تخلخل گازی یکی از شایع‌ترین عیوب در چدن خاکستری ریخته‌گری شده است. این نوع تخلخل زمانی رخ می‌دهد که گازها در فلز در حال انجماد به دام می‌افتند و در نتیجه حفره‌های کوچک و گردی در سراسر ریخته‌گری پراکنده می‌شوند. در چدن خاکستری ریخته‌گری شده، تخلخل گازی می‌تواند ناشی از عوامل مختلفی از جمله رطوبت بیش از حد در ماسه قالب‌گیری، تهویه ناکافی قالب یا وجود عناصر فرار در بار فلزی باشد. برای جلوگیری از تخلخل گازی در چدن خاکستری ریخته‌گری شده، ریخته‌گری‌ها باید خشک شدن مناسب ماسه قالب‌گیری را تضمین کنند، تکنیک‌های تهویه مؤثر قالب را اجرا کنند و ترکیب بار فلزی را به دقت کنترل کنند. علاوه بر این، حفظ دمای صحیح ریختن و استفاده از عملیات گاززدایی می‌تواند به حداقل رساندن به دام افتادن گاز در حین انجماد کمک کند.

تخلخل انقباضی

تخلخل ناشی از انقباض یکی دیگر از نقص‌های رایج در چدن خاکستری است که به دلیل انقباض طبیعی فلز هنگام انجماد رخ می‌دهد. این نوع تخلخل به صورت حفره‌هایی با شکل نامنظم ظاهر می‌شود که اغلب در بخش‌های ضخیم‌تر ریخته‌گری، جایی که انجماد در نهایت اتفاق می‌افتد، متمرکز می‌شوند. در چدن خاکستری، تخلخل ناشی از انقباض می‌تواند به دلیل تمایل ماده به تشکیل یک پوسته جامد در حالی که قسمت داخلی مایع باقی می‌ماند، به ویژه چالش برانگیز باشد. برای کاهش تخلخل ناشی از انقباض در چدن خاکستری، ریخته‌گری‌ها باید بر بهینه‌سازی سیستم‌های راهگاهی و افزایشی تمرکز کنند تا انجماد جهت‌دار مناسب تضمین شود. اجرای چیلرها یا استفاده از غلاف‌های گرمازا می‌تواند به خنک‌سازی یکنواخت کمک کند و احتمال نقص‌های انقباض را کاهش دهد. علاوه بر این، کنترل دقیق معادل کربن و روش‌های تلقیح می‌تواند بر رفتار انجماد تأثیر بگذارد. چدن خاکستری و مشکلات مربوط به انقباض را به حداقل برساند.

ریزانقباض

ریزانقباض یک نقص ظریف اما قابل توجه است که می‌تواند بر اجزای چدن خاکستری ریخته‌گری تأثیر بگذارد. برخلاف حفره‌های انقباضی بزرگتر، ریزانقباض به صورت شبکه‌ای از حفره‌های کوچک و به هم پیوسته ظاهر می‌شود که می‌تواند خواص مکانیکی و فشارپذیری ریخته‌گری را به خطر بیندازد. در چدن خاکستری ریخته‌گری، ریزانقباض اغلب با تغذیه ناکافی بخش‌های جدا شده یا کنترل ضعیف مورفولوژی گرافیت همراه است. برای جلوگیری از ریزانقباض در چدن خاکستری ریخته‌گری، ریخته‌گری‌ها باید به طراحی قطعه توجه زیادی داشته باشند و اطمینان حاصل کنند که همه بخش‌ها می‌توانند در طول انجماد به طور کافی تغذیه شوند. بهینه‌سازی معادل کربن و محتوای سیلیکون می‌تواند تشکیل پوسته‌های گرافیتی را که جبران انقباض را می‌کنند، افزایش دهد. علاوه بر این، روش‌های مناسب تلقیح و سرعت خنک‌سازی کنترل‌شده می‌تواند به دستیابی به ساختار گرافیت یکنواخت در سراسر ریخته‌گری کمک کند و خطر نقص‌های ریزانقباض را کاهش دهد.

ساختار گرافیت چگونه بر خواص چدن خاکستری تأثیر می‌گذارد؟

مورفولوژی گرافیت ورقه‌ای

ساختار گرافیت نقش مهمی در تعیین خواص چدن خاکستری چدنی ایفا می‌کند. مورفولوژی گرافیت پولکی رایج‌ترین شکل موجود در ریخته‌گری‌های چدن خاکستری معمولی است. شکل، اندازه و توزیع این پولک‌های گرافیت به طور قابل توجهی بر ویژگی‌های مکانیکی و حرارتی ماده تأثیر می‌گذارد. در چدن خاکستری چدنی با گرافیت پولکی، ماهیت به هم پیوسته ذرات گرافیت، رسانایی حرارتی عالی و خواص میرایی ارتعاش را فراهم می‌کند. با این حال، ساختار پولکی همچنین می‌تواند به عنوان متمرکزکننده تنش عمل کند و به طور بالقوه استحکام کششی و شکل‌پذیری ماده را کاهش دهد. برای بهینه‌سازی مورفولوژی گرافیت پولکی در چدن خاکستری چدنی، ریخته‌گری‌ها باید ترکیب، به ویژه محتوای کربن و سیلیکون، و همچنین سرعت خنک شدن در حین انجماد را به دقت کنترل کنند. روش‌های مناسب تلقیح نیز برای تقویت تشکیل پولک‌های گرافیت متعدد و به طور یکنواخت توزیع شده در سراسر ریخته‌گری ضروری است.

تشکیل گرافیت ضخیم

گرافیت تکه‌ای یک مورفولوژی نامطلوب است که می‌تواند در چدن خاکستری ریخته‌گری شده، به ویژه در بخش‌های ضخیم یا مناطقی با سرعت خنک شدن آهسته، رخ دهد. این نوع ساختار گرافیت به صورت ذرات درشت به هم پیوسته ظاهر می‌شود که می‌تواند خواص مکانیکی ریخته‌گری را به شدت به خطر بیندازد. تشکیل گرافیت تکه‌ای در چدن خاکستری ریخته‌گری اغلب با معادل‌های کربن بالا، مقادیر بیش از حد عناصر کمیاب خاص (مانند سریم یا کلسیم) یا شیوه‌های تلقیح ناکافی مرتبط است. برای جلوگیری از تشکیل گرافیت تکه‌ای در چدن خاکستری ریخته‌گری شده، ریخته‌گری‌ها باید ترکیب شیمیایی مذاب را با دقت کنترل کنند و توجه ویژه‌ای به تعادل عناصر تقویت‌کننده گرافیت و تثبیت‌کننده کاربید داشته باشند. اجرای استراتژی‌های خنک‌کننده مناسب برای بخش‌های ضخیم، مانند استفاده از لرز یا تکنیک‌های انجماد کنترل‌شده، می‌تواند به جلوگیری از شرایطی که رشد گرافیت تکه‌ای را تسهیل می‌کند، کمک کند. علاوه بر این، بهینه‌سازی فرآیند تلقیح و استفاده از تلقیح‌کننده‌های مخصوص فرموله شده می‌تواند تشکیل ساختارهای گرافیتی مطلوب را تقویت کرده و تشکیل گرافیت تکه‌ای را سرکوب کند.

گرافیت فشرده انتقالی

اگرچه دقیقاً یک نقص نیست، تشکیل ناخواسته گرافیت فشرده (یا کرمی شکل) در چدن خاکستری می‌تواند منجر به تغییرات غیرمنتظره‌ای در خواص مواد شود. چدن گرافیت فشرده (CGI) ساختار گرافیتی منحصر به فردی را نشان می‌دهد که بین گرافیت ورقه‌ای و گرافیت کروی قرار می‌گیرد و ترکیبی از خواص را ارائه می‌دهد که می‌تواند در کاربردهای خاص مفید باشد. با این حال، هنگام تولید چدن خاکستری معمولی، تشکیل ناخواسته گرافیت فشرده می‌تواند منجر به تغییراتی در خواص مکانیکی و قابلیت ماشینکاری شود. گذار به گرافیت فشرده در چدن خاکستری اغلب تحت تأثیر عواملی مانند محتوای بالای منیزیم یا عناصر خاکی کمیاب، شرایط خاص خنک‌کننده یا وجود ناخالصی‌های خاص قرار می‌گیرد. برای جلوگیری از تشکیل گرافیت فشرده ناخواسته در چدن خاکستری، ریخته‌گری‌ها باید کنترل دقیقی بر ترکیب شیمیایی مذاب، به ویژه میزان منیزیم و عناصر خاکی کمیاب، داشته باشند. نظارت دقیق بر محتوای گوگرد و اجرای شیوه‌های مناسب گوگردزدایی نیز می‌تواند به حفظ ساختار گرافیت ورقه‌ای مورد نظر کمک کند. علاوه بر این، بهینه‌سازی فرآیند تلقیح و سرعت خنک‌سازی می‌تواند مورفولوژی گرافیت ثابت را در طول ریخته‌گری تضمین کند.

بهترین روش‌ها برای کنترل آخال‌ها در چدن خاکستری چیست؟

آخال‌های سرباره

آخال‌های سرباره، ناخالصی‌های غیرفلزی هستند که می‌توانند در طول فرآیندهای ذوب و ریختن مذاب در چدن خاکستری به دام بیفتند. این آخال‌ها می‌توانند به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی، قابلیت ماشینکاری و سطح نهایی ریخته‌گری تأثیر بگذارند. در تولید چدن خاکستری، آخال‌های سرباره اغلب از واکنش‌های بین فلز مذاب و پوشش کوره، مواد نسوز پاتیل یا محصولات اکسیداسیون تشکیل شده در طول ذوب ناشی می‌شوند. برای به حداقل رساندن آخال‌های سرباره در چدن خاکستری، ریخته‌گری‌ها باید شیوه‌های دقیق آماده‌سازی و جابجایی مذاب را اجرا کنند. این شامل تمیز کردن و نگهداری مناسب کوره‌ها و پاتیل‌ها و همچنین استفاده از تکنیک‌های موثر حذف سرباره مانند کف‌گیری یا استفاده از منعقدکننده‌های سرباره است. اجرای یک سیستم راهگاهی با طراحی خوب و تله‌های سرباره می‌تواند به جلوگیری از ورود سرباره به حفره قالب در طول ریختن مذاب کمک کند. علاوه بر این، حفظ دمای صحیح ریختن مذاب و استفاده از فیلترهای فوم سرامیکی در سیستم راهگاهی می‌تواند خطر آخال‌های سرباره را در ریخته‌گری چدن خاکستری بیشتر کاهش دهد.

آخال‌های شن و ماسه

وجود شن و ماسه در قطعات چدن خاکستری ریخته‌گری شده با استفاده از تکنیک‌های ریخته‌گری قالب ماسه‌ای، یک نقص رایج است. این نقص‌ها زمانی رخ می‌دهند که ذرات ماسه ریخته‌گری از جای خود خارج شده و در طول فرآیندهای ریخته‌گری و انجماد، وارد قطعه ریخته‌گری شوند. وجود شن و ماسه می‌تواند منجر به نقص‌های سطحی، کاهش خواص مکانیکی و مشکلات ماشینکاری شود. در تولید چدن خاکستری ریخته‌گری، وجود شن و ماسه ممکن است ناشی از کیفیت پایین ماسه، تراکم ناکافی قالب یا تلاطم بیش از حد در هنگام ریختن باشد. برای جلوگیری از وجود شن و ماسه در چدن خاکستری ریخته‌گری، ریخته‌گری‌ها باید بر حفظ شن و ماسه ریخته‌گری با کیفیت بالا با توزیع مناسب اندازه دانه و محتوای چسب تمرکز کنند. اجرای روش‌های مؤثر آماده‌سازی و آزمایش شن و ماسه می‌تواند به تضمین خواص ثابت شن و ماسه کمک کند. تکنیک‌های دقیق ساخت قالب، از جمله تراکم مناسب و استفاده از شن و ماسه‌های سطحی یا پوشش‌های قالب، می‌تواند یکپارچگی سطح قالب را بهبود بخشد. طراحی سیستم‌های راهگاهی که تلاطم را به حداقل می‌رسانند و به کارگیری روش‌های ریختن که سرعت فلز را کاهش می‌دهند، همچنین می‌تواند به جلوگیری از فرسایش شن و تشکیل آخال در ... کمک کند. چدن خاکستری ریخته گری

آخال‌های نسوز

آخال‌های نسوز در چدن خاکستری معمولاً نتیجه فرسایش یا پوسته پوسته شدن مواد نسوز مورد استفاده در کوره‌ها، پاتیل‌ها یا سایر تجهیزات جابجایی فلز هستند. این آخال‌ها می‌توانند مشکلات مشابهی با آخال‌های سرباره ایجاد کنند و به طور بالقوه یکپارچگی و عملکرد ریخته‌گری را به خطر بیندازند. در تولید چدن خاکستری، آخال‌های نسوز ممکن است هنگام استفاده از تجهیزات قدیمی‌تر یا ضعیف نگهداری شده، یا هنگام قرار دادن نسوزها در معرض شوک حرارتی یا حمله شیمیایی، شایع‌تر باشند. برای به حداقل رساندن آخال‌های نسوز در چدن خاکستری، ریخته‌گری‌ها باید یک برنامه جامع مدیریت نسوز را اجرا کنند. این شامل بازرسی و نگهداری منظم آسترهای کوره، پاتیل‌ها و تجهیزات ریختن است. انتخاب مواد نسوز مناسب که با ترکیب چدن خاکستری و شرایط عملیاتی سازگار باشند، بسیار مهم است. اجرای رویه‌های پیش گرمایش مناسب برای پاتیل‌ها و ظروف انتقال می‌تواند به کاهش شوک حرارتی و به حداقل رساندن فرسایش نسوز کمک کند. علاوه بر این، استفاده از فیلترهای فوم سرامیکی در سیستم راهگاهی می‌تواند به جذب هرگونه ذرات نسوز که ممکن است در حین ریختن وارد جریان مذاب شوند، کمک کند و خطر آخال‌ها را در قطعه نهایی چدن خاکستری کاهش دهد.

نتیجه

درک و پیشگیری از عیوب ریخته‌گری رایج در چدن خاکستری برای تولید قطعات با کیفیت بالا و خواص پایدار بسیار مهم است. با پرداختن به مسائلی مانند تخلخل، کنترل ساختار گرافیت و جلوگیری از ورود ناخالصی، ریخته‌گری‌ها می‌توانند فرآیندهای ریخته‌گری و کیفیت محصول خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشند. اجرای بهترین شیوه‌ها در آماده‌سازی مذاب، طراحی قالب و کنترل فرآیند برای به حداقل رساندن عیوب و دستیابی به عملکرد بهینه در قطعات چدن خاکستری ضروری است. با ادامه تکامل صنعت، تحقیق و توسعه مداوم در فناوری‌های ریخته‌گری و علم مواد بدون شک منجر به پیشرفت‌های بیشتر در ... چدن خاکستری تولید، تولیدکنندگان را قادر می‌سازد تا تقاضای روزافزون برای قطعات با کارایی بالا و مقرون به صرفه در صنایع مختلف را برآورده کنند.

China Welong در سال 2001 با گواهی ISO 9001:2015، سیستم کیفیت API-7-1، اختصاص داده شده به توسعه و عرضه قطعات فلزی سفارشی که در انواع مختلف صنایع استفاده می شود، یافت شد. قابلیت های اصلی Welong عبارتند از آهنگری، ریخته گری شن و ماسه، ریخته گری سرمایه گذاری، ریخته گری گریز از مرکز، و ماشینکاری. ما کارکنان و مهندسان مجربی داریم که به شما در بهبود و نوسازی فرآیندهای تولید برای صرفه جویی در هزینه کمک می کنند، همچنین می توانیم به شما در کنترل کیفیت در حین تولید، بازرسی محصولات و نظارت بر زمان تحویل کمک کنیم. اگر می خواهید در مورد این نوع محصولات میدان نفتی بیشتر بدانید، خوش آمدید با ما تماس بگیرید: در info@welongpost.com.

منابع

1. براون، JR (2000). کتاب Foseco Ferrous Foundryman's Handbook. باترورث-هاینمن.
2. کمبل، جی (2015). کتاب کامل ریخته گری: فرآیندهای ریخته گری فلز، متالورژی، تکنیک ها و طراحی. باترورث-هاینمن.
3. Stefanescu، DM (2009). علم و مهندسی انجماد ریخته گری. اسپرینگر.
4. انجمن ریخته‌گری آمریکا. (۲۰۱۵). کتابچه راهنمای عیوب ریخته‌گری: آهن و فولاد. AFS.
5. آگاروال، آر ال، و بانگا، تی آر (۲۰۱۶). فناوری ریخته‌گری. انتشارات خانا.
6. انجمن چدن داکتیل. (2013). راهنمای کنترل کیفیت چدن داکتیل. DIS.