Quelle influence le matériau de moulage a-t-il sur l'apparition de pores intrusifs dans les pièces moulées ?

Avant que la surface de la pièce moulée ne se solidifie en une coque, les matériaux de moulage tels que les moules en sable et les noyaux de sable sont chauffés pour produire des gaz. Les gaz ne se dissolvent pas dans le métal en fusion, mais envahissent le métal en fusion sous pression, formant des bulles et des pores. À l'heure actuelle, la plupart des défauts de pores apparaissant dans les usines de moulage par voie humide de mon pays appartiennent à ce type de « pores intrusifs ».

Il est préférable que le gaz émis par le moule et le noyau en sable soit évacué par les pores du sable. Cependant, les capacités de ventilation des moules en sable et des noyaux de sable sont limitées et il est particulièrement difficile de créer des passages d'évacuation pour les noyaux de sable complexes. À mesure que la quantité de gaz générée augmente, la pression du gaz d’interface au niveau de la source de gaz (appelée « contre-pression ») continue d’augmenter. Si la vitesse de coulée est rapide, la pression statique du métal en fusion dépasse la contre-pression du gaz, et le gaz ici ne peut pas envahir le métal en fusion. Si le métal fondu sur l'interface ne peut pas établir suffisamment de pression statique à temps pour dépasser la contre-pression de génération de gaz, le gaz pénétrera à travers la surface non solidifiée de la pièce moulée et pénétrera dans le métal fondu pour former des bulles. Le volume chauffé des bulles percées dans le métal en fusion a tendance à continuer à se dilater. De plus, certaines sources de gaz transportent continuellement du gaz et des chapelets de bulles apparaissent dans le métal en fusion. La forme des stomates envahisseurs est sphérique ou en forme de poire. La direction indiquée par sa pointe est la direction de la source d'air. La taille des pores envahissants varie. Ils peuvent flotter et rester non loin au-dessus de la source de gaz dans la pièce moulée, ou ils peuvent se rassembler sous la peau de la surface supérieure de la pièce moulée pour former une forme plate. Si la température de coulée est élevée et la viscosité du métal fondu est faible, les bulles envahissantes peuvent s'échapper de la surface supérieure du moule en sable ou s'écouler dans la colonne montante de trop-plein avec le métal fondu. La source des pores varie en fonction du moule ou du noyau en sable.

1. Les défauts stomatiques peuvent être évités en augmentant la capacité de ventilation du mur et en réduisant la génération de gaz du sable de moulage. Les causes spécifiques et les mesures préventives sont les suivantes :

1. Le moule à sable vert contient une grande quantité de gaz : l'humidité du sable de moulage est trop élevée, surtout lorsque la teneur en charbon pulvérisé est trop élevée, une grande quantité de gaz peut soudainement être émise lorsque le métal fondu est versé dans la cavité du moule. Si l'échappement n'est pas lisse en même temps, la pression du gaz dépassera la pression statique locale du métal en fusion et pénétrera soudainement dans le métal en fusion, formant une éclaboussure explosive. C'est ce qu'on appelle généralement un « feu d'étouffement », qui formera des bulles plus grosses lors de la coulée. Par conséquent, lors du moulage au sable vert, le taux de compactage et la teneur en humidité du sable de moulage doivent être strictement contrôlés, et le taux de génération de gaz ne doit pas être trop élevé. La teneur effective en charbon pulvérisé du sable de moulage doit principalement être contrôlée en fonction de la morphologie de surface de la pièce moulée. S'il y a un léger sable collant à la surface de la pièce moulée, la quantité de charbon pulvérisé peut être légèrement augmentée. Si la surface de la pièce moulée est devenue bleue, la quantité efficace de charbon pulvérisé doit être réduite pour éviter une génération excessive de gaz.

2. Les impuretés du sable vert émettront du gaz lorsqu'elles seront chauffées : les petites boules d'argile, les boules de papier déchiquetées, les mégots de cigarettes, les fragments de noyau de sable absorbant l'humidité et d'autres substances organiques mélangées dans le sable de moulage émettront du gaz lorsqu'elles seront chauffées et changeront après absorbant l'eau dans le sable vert. Améliorez les performances de production de gaz intense. Ces impuretés sont exposées à la surface de la cavité du moule et deviendront inévitablement des points d'émission de gaz concentrés. Dans la production de fonderie, de nombreux défauts inexpliqués des pores sont principalement causés par des impuretés mélangées au sable de moulage. Parfois, des bulles sont générées les unes après les autres et deviennent une série de pores dans la section transversale de la pièce coulée.

3. Le noyau de sable et le fer de refroidissement interne dans le moule humide sont affectés par l'humidité : après le moulage dans une certaine fonderie de vannes, le noyau du noyau de sable de la boîte à noyau froid et la boîte à boucle sont immédiatement fermés et le four est ouvert pour être versé le lendemain. . Un grand nombre de défauts de pores dans les pièces moulées sont causés par l'absorption d'humidité dans le noyau de sable. Le noyau de sable de la boîte à noyau froid absorbe facilement l'humidité. Lors du versement, l'eau absorbée par le noyau de sable s'évapore immédiatement en vapeur d'eau lorsqu'elle est chauffée et pénètre dans le métal en fusion pour former des bulles. Pour les usines qui ne peuvent pas ouvrir le four le même jour, elles peuvent fermer la boîte sans insérer de noyaux au préalable et attendre le jour d'ouverture avant d'ouvrir le moule en sable, de régler le noyau, de fermer le moule et de verser pour éviter une absorption excessive d'humidité du le moule à sable. Vous devriez être plus prudent lorsque vous modelez avec du sable chaud. Si vous attendez un certain temps après le moulage avant de couler, la vapeur d'eau émise en continu par le sable chaud se condensera dans la cavité du moule et installera un noyau de sable froid, un support de noyau ou un fer de refroidissement interne. Par exemple, la figure 28 montre une pièce moulée cylindrique avec un diamètre intérieur de 4 pouces (ф101,6 mm). La teneur en humidité du sable de moulage à chaud est de 3,5 %, la température est de 58 degrés, les températures intérieures et au cœur du sable sont de 18 degrés et le moulage est laissé pendant 80 minutes après le moulage. Après refroidissement, nettoyage et usinage, les pièces moulées proches de la surface supérieure du noyau de sable apparaissent des défauts de pores en nid d'abeilles distribués de manière diffuse, qui se forment en raison de la condensation de la vapeur d'eau sur la surface du noyau de sable.

4. La capacité d'échappement du moule à sable est insuffisante : le sable vert a une perméabilité à l'air élevée, ce qui aide à évacuer la contre-pression à l'interface. Cependant, il ne doit pas être trop élevé pour éviter l'adhérence mécanique du sable ou la rugosité de la surface de la pièce coulée. Plus la compacité du moule en sable est élevée, plus l'écart entre les grains de sable est petit et plus la capacité de ventilation du moule en sable pendant la coulée est mauvaise. Afin d'éviter les défauts des pores, il n'est généralement pas possible de compter uniquement sur la perméabilité à l'air du moule en sable, mais également de prévoir des canaux d'échappement supplémentaires pour améliorer la capacité d'échappement. Lors du moulage manuel et du moulage simple à la machine, afin d'améliorer la capacité de ventilation du moule en sable, le travailleur du moulage utilise une perceuse pointue pour percer des trous d'aération non pénétrants à l'arrière du moule en sable. La profondeur du trou d'aération est d'environ 4 à 5 mm du motif, ce qui peut éviter d'endommager le motif et peut pénétrer ou être proche de la couche de cohésion humide du sable de moulage pour réduire la résistance à l'échappement. Il est également courant de percer des trous d’aération directement dans l’atmosphère sur le moule en sable. Les machines de moulage avec un degré de mécanisation plus élevé utilisent des canaux d'échappement en forme de tôle plate et en forme de trou rond sur le gabarit, et sont équipées d'aiguilles d'échappement qui ne sont pas ouvertes à l'atmosphère au niveau de chaque bossage du moule. Même si la hauteur de la goupille d’aération ne représente que la moitié de l’épaisseur du moule en sable, la valeur de perméabilité à l’air à cet endroit sera doublée. Certaines lignes de production de modélisme disposent de perceuses spéciales pour percer des évents droits ou semi-traversants. J'ai vu une fonderie à l'étranger qui utilisait une ligne de moulage à haute pression pour produire des blocs-cylindres de moteurs diesel. Après l'ouverture du moule en sable supérieur, les ouvriers ont utilisé une perceuse électrique à main longue pour percer plusieurs trous d'échappement à partir de la cavité du moule. Il y a des pièces retenant l'air dans la cavité du moule du moulage par injection de séparation verticale, et le gaz peut être évacué à l'aide de rainures d'échappement en feuille.

5. Basse pression et température du fer fondu : La quantité de sable consommée sur la surface supérieure de la cavité du moule du bac à sable supérieur ne doit pas être trop petite. D'une part, cela empêche le fer en fusion de briser le moule en sable. D'autre part, cela augmente la pression statique du fer en fusion pour inhiber le développement du moule en sable et du noyau de sable. Contre-pression d'air. Placer des anneaux de porte et des anneaux de colonne montante sur le moule en sable peut également augmenter la pression hydraulique du métal. L'augmentation de la température de coulée du fer en fusion peut réduire la viscosité du métal en fusion, ce qui facilite la flottaison et l'évacuation des bulles du fer en fusion. Portez une attention particulière à la température réelle de coulée du dernier type de fer en fusion dans la même poche de coulée. Une augmentation appropriée de la température de coulée est non seulement bénéfique pour empêcher l'intrusion dans les pores, mais contribue également à prévenir des défauts tels que le piégeage des pores et d'autres pores, l'isolation contre le froid et une coulée insuffisante. L'ouverture d'une colonne montante de trop-plein peut évacuer le fer fondu mélangé à des bulles et des inclusions hors de la cavité du moule.

2. Le noyau de sable émet du gaz

Quel que soit le liant utilisé pour fabriquer le noyau de sable, la production de pièces moulées est plus susceptible de produire des défauts de porosité intrusifs. Le noyau de sable étant entouré de fer en fusion et chauffé violemment, le liant se décompose et produit une grande quantité de gaz. Le noyau de sable est relié au siège du noyau de sable par l'intermédiaire de la tête du noyau, et le gaz est évacué du siège du noyau hors du moule. Il est difficile de rendre le système d'échappement fluide. La grande majorité des défauts de porosité souvent rencontrés dans les fonderies qui produisent des pièces moulées multi-noyaux en sable, telles que des blocs-cylindres et des culasses de moteurs d'automobile, sont causées par le dégazage du noyau en sable. L'Institut central de recherche de Toyota Corporation au Japon a étudié la contre-pression et le mécanisme de génération de pores à l'interface lors du versement de fer en fusion dans le noyau de sable de résine phénolique destiné aux pièces moulées automobiles. Un capteur de pression à diaphragme en silicium est utilisé à un endroit où les pores sont susceptibles de se former pour mesurer le changement de pression du gaz (en cm Fe) du noyau de la coque au fil du temps après la coulée. Dans le même temps, il a également été mesuré que la pression du fer fondu (également en cm Fe) augmente à mesure que le niveau du liquide de coulée augmente. Les résultats montrent qu'il existe trois pics de pression du gaz dans le noyau de sable (voir la courbe de la figure 29). I est la contre-pression lorsque le fer fondu recouvre à peine le noyau de sable ; II est le pic le plus élevé de contre-pression après 10 à 30 secondes ; III a une valeur maximale inférieure et la durée dépend de la teneur en liant résine du noyau de sable. Si la pression du fer fondu A après la coulée est supérieure à la contre-pression de génération de gaz du noyau de la coque, la courbe sera lisse et aucun défaut de pores ne se produira. Si la pression du fer fondu versé est B, le pic de pression du gaz II oscille de manière significative, car le gaz du noyau de sable dépasse la pression du fer fondu et envahit le fer fondu, c'est-à-dire le phénomène de bulle. Si le temps de soufflage des bulles est court et le temps de pré-solidification est long, même si des défauts de pores ne se produisent pas nécessairement, il y aura plus de défauts de pores que lorsque la pression du fer fondu est A. Certains défauts de trous d'air peuvent survenir lors de la production de masse. Si la pression effective du fer fondu n'est que de C, la contre-pression du gaz du noyau de sable dépasse la pression du fer fondu et des bulles apparaîtront immédiatement après que le fer fondu recouvre le noyau de sable. Continuez jusqu'à ce que la surface du moulage se solidifie et que les pics I, II et III de la courbe disparaissent, indiquant qu'il doit y avoir des défauts de pores sur le moulage. La courbe temps-pression montre que si la pression du fer fondu dépasse la contre-pression de l'interface à tout moment après la coulée, aucune bulle ne percera dans le fer fondu à partir du noyau de sable.

3. Les méthodes couramment utilisées pour empêcher l’intrusion des pores du noyau de sable sont les suivantes :

1. Améliorez la capacité d'échappement du noyau de sable : Dans la mesure du possible, il doit y avoir un trou d'échappement lisse au milieu du noyau de sable. Si l'espace entre la tête du noyau et le siège du noyau est grand, la tête du noyau en sable doit être entourée de matériaux d'étanchéité tels que des coussinets en feutre de fibres réfractaires, des bandes de boue, des cordes en amiante, etc. pour garantir que le métal en fusion ne pénètre pas dans l'échappement. canal. Pour les carottes de sable épaisses et de grande section, elles doivent être creusées ou creusées en deux dans une cavité intérieure en forme de grille, puis collées. La méthode d'échappement la plus couramment utilisée pour les noyaux de sable en résine auto-durcissant consiste à utiliser des tuyaux tressés en nylon, qui peuvent être facilement intégrés dans le noyau de sable le long de n'importe quelle forme du noyau de sable. Pour les noyaux de sable de pièces moulées complexes telles que les culasses de moteurs à combustion interne et les blocs moteurs, une attention particulière doit être accordée à la capacité d'échappement du noyau de sable. Les boîtes à noyau chaud, les boîtes à noyau froid et les noyaux en coquille sont tous intégralement filmés. Les tuyaux d'échappement ne peuvent pas être pré-encastrés, mais des aiguilles ou des tiges de ventilation peuvent être placées et fabriquées lors de la réalisation du carottage (certaines doivent être extraites avant le carottage). Le plus souvent, une fois le noyau de sable durci, un foret en carbure est utilisé pour percer la tête du noyau afin de faciliter l'échappement. J'ai vu une fois une usine étrangère de moulage automobile de production de masse. Lors de la production d'un noyau de sable à chemise d'eau pour culasse multicylindre, une machine de forage multi-têtes spéciale a été utilisée pour percer simultanément des trous borgnes pour chaque tête de noyau de canal d'eau de refroidissement du noyau de sable à chemise d'eau, de bas en haut. Bien que la profondeur de forage ne soit pas grande, il est très avantageux d'épuiser.

2. Réduisez autant que possible la génération de gaz du noyau de sable de résine : choisissez un liant avec une force de liaison élevée, une faible génération de gaz et une génération de gaz lente, réduisez la quantité de liant ajoutée et faites soigneusement cuire le noyau de sable et d'autres mesures peuvent réduire la génération de gaz du noyau de sable. Volume de gaz et vitesse de génération de gaz.

3. Augmentez la vitesse de coulée et la température de coulée : en partant du principe qu'aucune turbulence ne se produira et que le gaz sera piégé et que le moule ne sera pas érodé, la vitesse de coulée doit être augmentée pour augmenter rapidement la pression du liquide métallique afin d'empêcher l'intrusion de gaz. De plus, il est également préférable d'augmenter la température de coulée pour réduire la viscosité du fer en fusion, afin que les bulles entrantes puissent facilement flotter et être évacuées dans la colonne montante de trop-plein avec le flux de métal. C'est pourquoi, lorsque les pièces moulées présentent des défauts de pores piégés ou envahissants, il est possible d'éliminer les défauts de pores en augmentant la température de coulée de 30 à 50 degrés. Pendant la production, la température réelle de la dernière boîte de fer fondu dans chaque emballage de coulée doit être contrôlée. Étant donné que la température du fer fondu final diminue, des défauts de pores sont susceptibles de se produire.

4. Allumage de la tête de noyau : pendant le versement, allumez la sortie de gaz du système d'échappement du noyau de sable sur le dessus du moule à sable pour enflammer le gaz s'échappant du noyau de sable. Il peut améliorer la force d'extraction de la sortie de gaz et augmenter la vitesse de décharge du gaz du noyau de sable.