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鋳物の収縮気孔率とガス気孔率とその原因

ベッサー

加工工場や鋳造所は、設計仕様に厳密に準拠し、偏差ができるだけ少ない金属鋳物の製造を試みています。ただし、ほとんどの金属は冷却時にある程度収縮するため、製品の動作の欠陥を回避することは困難な作業になる可能性があります。コンポーネントが収縮すると、デバイス全体の完全性が著しく損なわれ、最終的には圧力がかかると破裂する可能性があります。欠陥部品が市場に参入する機会を削減または排除するために、多くの工場では検査装置を使用して表面および内部の欠陥を検出しています。これらの努力にもかかわらず、金属鋳物の収縮は依然として多くの製造業者にとって重要な問題です。


収縮気孔率とガス気孔率


鋳造業界には、収縮気孔率とガス気孔率という2つの主要な気孔率の問題があります。収縮気孔率欠陥とは、部品内部の空洞を指し、材料を弱くする可能性があり、表面に配置すると、外観品質と耐食性を低下させる可能性があります。収縮は断然最も一般的なタイプであり、収縮は通常、一見小さな穴や亀裂を通して鋳造物の表面で検出できます。これらの穴は丸く見えるかもしれませんが、実際には角度が付いており、分岐した内部亀裂を形成する傾向があります。厚いマルチアングル部品は、この収縮の影響を最も受けやすくなります。この収縮は、金属が冷えて不均一なパターンで固化するときに発生します。空洞のサイズ、形状、表面を特定することは、発生している欠陥を指摘し、その原因を特定するために不可欠です。ただし、収縮気孔率と連行空気を区別することが重要です。空気連行によって生じる細孔は円形ですが、収縮気孔率のない材料は表面が傾斜しています。


鋳造収縮の種類


金属鋳物では、キャビティ収縮、スポンジ収縮、フィラメント収縮、樹枝状収縮の4種類の収縮が発生する可能性があります。

 

l  キャビティ収縮:この欠陥は、凝固が発生したときに2つの異なる溶融材料源が接続されて共通の前面を形成する場合に発生します。蓄積されたギャップを埋めるための追加のフィードがないため、キャビティの収縮の問題がさらに悪化します。

l  スポンジの収縮:これは通常、鋳造製品のより厚い中央部分で発生し、フィラメントやデンドライトに似た薄い格子構造の形成をもたらします。

l  フィラメントの収縮:通常、さまざまなサイズと密度の連続的な亀裂ネットワークが、材料の厚い部分の下に形成されます。検出が困難な場合があり、破線は互いに接続する傾向があります。

l  樹状突起の収縮:樹状突起の骨折は狭く、ランダムに分布した線または穴であり、通常は接続されていません。それらは一般に糸状の亀裂よりも薄く、密度が低い。


収縮気孔率はどのように発生しますか?


1.鋳造構造

  鋳物の厚い部分のために、不十分な供給のために収縮キャビティが形成されます。鋳物の肉厚が均一でなく、肉厚部の熱間接合部に収縮孔や収縮気孔率が発生します。

  鋳造穴の直径が小さすぎるため、鋳造穴を形成する砂コアが高温の溶融金属によって長時間加熱され、鋳造穴の表面での金属の凝固速度が低下します。同時に、砂のコアはガスまたは大気圧のためのチャネルを提供し、その結果、穴の壁が収縮し、刺繡が緩みます。

  鋳物の凹状コーナーの丸みを帯びた半径が小さすぎるため、鋭いコーナーでの砂の熱伝達能力と凹状コーナーの凝固速度が低下します。同時に、鋭い角の砂は強い加熱効果と高いガス圧を持っているので、放出されたガスは未固化の溶融金属に移動することができます。浸透、鋳物に収縮穴を引き起こします。



2.製錬

  液体金属のガス含有量が高すぎると、鋳造物の冷却プロセス中に気泡の形で沈殿が生じ、隣接する液体金属が供給および収縮のための場所に流れるのを妨げ、収縮または多孔性をもたらす。

  ねずみ鋳鉄の炭素当量が低すぎると、溶鉄の凝固中の共晶黒鉛の析出が減少し、黒鉛化膨張の影響が減少し、凝固収縮が増加し、溶鉄の流動性が低下します。溶銑の自己供給能力が低下し、鋳物が収縮または収縮しやすいことが認識されている。

  溶融鉄のリンまたは硫黄含有量が高い場合、リンは凝固温度範囲を拡大する元素であると同時に、大量の低融点リン共晶を形成し、凝固中の供給能力を低下させます。硫黄は黒鉛化を妨げる元素であり、硫黄は溶鉄の流動性を低下させる可能性もあります。同時に、溶鉄の酸化は深刻であり、液体金属の流動性も低下させ、鋳造物に収縮または多孔性を引き起こします。

  鋳鉄やダクタイル鋳鉄に接種する場合、注ぐ前にフェロシリコンなどの接種剤を接種すると、接種がうまくいかないと、溶鉄が固化する際に大量のセメンタイトが析出し、固化収縮が大きくなり、収縮や収縮。


3.プロセス設計

  (1)注入システムの設計が不合理である:注入システムの設計が鋳造物の凝固原理と矛盾する場合、それは鋳造物の収縮または収縮を引き起こす可能性があります。主な兆候は、不適切な注入位置であり、これは連続的な凝固を助長せず、内部ゲートの位置とサイズが正しくありません。ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄の場合、鋳物の厚い壁で内門を開き、内門を厚くすると、注湯後、長い間、内門は液体状態になります。溶銑の凝固による黒鉛化膨張作用により、溶銑は内門を通ってスプルーに逆流し、鋳物の収縮と収縮を引き起こします。



(2)ライザーの設計が不合理である:ライザーネックの位置、数量、サイズ、およびサイズが、鋳造物の連続的な凝固を促進できず、鋳造物の収縮および収縮を引き起こす可能性がある。ダークライザーの上部に排気ライザーを配置しない場合、または冷鉄の使用が不適切な場合も、鋳物の収縮や収縮の原因になります。


(3)鋳物砂と芯砂:鋳物砂(芯砂)の耐火性と高温強度が低すぎ、熱変形が大きすぎる。溶融金属の静圧または黒鉛化膨張力の作用により、プロファイル壁またはコア壁が移動します。鋳造に実際に必要な送り量を増やしたり、膨張部に新しいホットジョイントが出現したりすると、鋳造物が収縮したり収縮したりします。この現象は、大中型の鋳物に非常に敏感です。また、鋳物砂の含水率が高すぎると、金型壁表面の乾燥層の厚みが薄くなり、結露ゾーンの水分が増加し、範囲が拡大します。成形壁の可動性を高め、収縮と多孔性をもたらします。



(4)注湯:注湯温度が高すぎるため、液体金属の液収縮が大きくなります。それが低すぎると、特に底部注入システムが使用されている場合、ライザーの供給能力が低下し、鋳造物はしばしば収縮穴と収縮多孔性が下部に生成されます。大中型鋳物の場合、ライザーが充填されていないか、オープンライザーが溶融金属で充填されていない場合、ライザーの供給能力が低下し、鋳造物に収縮または多孔性が生じます。


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