Распространённые дефекты литья в металлургии: причины и профилактика

Основные дефекты литья

1. Шершавость поверхности (Surface Roughness) — слишком крупный песок или высокая температура заливки. В стальных отливках — поверхностная реакция на границе металл-форма: железо окисляется, оксид реагирует с кремнеземом → шероховатый состав. Поверхностные реакции также дают подповерхностную пористость/пинхолы.
2. Налеты и нюры (Scabs or Buckles) — срыв песка с верха, слой металла отделяется песковым слоем. Налеты — мелкие, нюры — крупные. Причины: слишком мелкий песок, низкая проницаемость, высокая влага, неравномерное утрамбовка, прерывистый/медленный лив металла. Профилактика: песок с высокой горячей пластичностью/низкой расширяемостью, буфер расширения в песке, быстрое заполнение.
3. Дутьё (Blow-Holes) — внутренние полости (гладкие, круглые/овальные, блестящие), дисперсная пористость или поверхностные впадины от избытка газов. Причины: сильное утрамбовка, избыток влаги, низкая проницаемость, много мелких фракций, плохая вентиляция, низкая температура формы, много углеродсодержащих/органических добавок (газообразователи). Иногда — плохие модели/коробки стержней → газоуловители. Контроль — устранение причин.
4. Пинхолы (Pinholes) — поверхностные реакции дают подповерхностную пористость/пинхолы. В алюминиевых сплавах >1% Mg: Mg реагирует с паром формы → H₂ → водородные пинхолы на поверхности. В сталях — неполная деоксидация расплава.
5. Песчаные пятна (Sand Spots) — нерегулярные впадины, случайные/групповые, от примесей в вершинах, образованных металлом. Причины: вымыв песка системой залива/стенками, избыточная турбулентность в литейной системе, брызги металла. Контроль — правильная формовка, литейная система, плавка.
6. Вздутие (Swell) — расширение полости при заливке. Причина: недостаточное утрамбовка или слишком быстрая заливка.
7. Усадка (Shrinkage) — полости от концентрированной усадки при застывании. Причины: неправильное расположение воротков/стволов, плохой проект, недостаточные скругления углов.
8. Горячие трещины (Hot-Tears) — трещины с рваными краями от растягивающих напряжений при застывании. Разрыв металла от затруднённой усадки сразу после застывания. Причины: излишняя твёрдость формы/утрамбовки, высокая сухая/горячая прочность песка, неправильный контроль металлургических/заливочных температур, недостаточные скругления/усиления в стыках сечений.
9. Холодные трещины (Cold-Cracks) — похожи на горячие, но разрыв меньше, дефект ниже 270°С.
10. Холодные замыки/поверхностные наложения (Cold-Shots or Surface Laps) — внешние дефекты от встречи двух слишком холодных струй, не срастающихся. Причины: медленная заливка, плохой проект, малый вороток. Контроль: горячий металл, обтекаемые спицы для плавного течения. Металлические шарики почти не слиты с отливкой.
11. Подъёмы и смещения (Lifts and Shifts) — внешние дефекты от рассинхрона частей модели, фляга, плохой посадки жакетов формы, неправильной манипуляции формами.
12. Губчатость/вольфрамование (Sponginess or Honey-Combing) — внешний дефект: скопление полостей. Причины: грязь/роя в расплаве, плохое скиммирование, низкое качество расплава.
13. Смещённые стержни (Displaced Cores) — плавучесть стержней в расплаве. Стержни должны быть жёстко закреплены. Длинные стержни — жёсткие сердечники, правильно установленные шаплеты.
14. Неправильно установленные стержни (Misplaced Cores) — неравномерная толщина стенок. Формовщик не проверил толщины при финальной сборке.
15. Недолив (Pour-Short) — неполное заполнение из-за нехватки металла в ковше или прерываний заливки.
16. Газовая пористость (Gas Porosity) — круглые полости с гладкими стенками от газов, растворённых при плавке/заливке. Недостаточное питание → угловые полости с дендритами. Тонкая микропористость в цветных металлах — от газов и усадки.
17. Вытеки (Run-Outs) — утечка металла из полости. Неполная отливка. Причины: слишком большая модель, неравномерные поверхности соответственной пластины, недостаточные грузы/зажимы, излишнее давление заливки.
18. Металлопроникновение (Metal Penetration) — проникновение металла в межзёрновые промежутки песка. Сплавленный конгломерат металл+песок на поверхности → шершавость. Причины: мягкое утрамбовка, слишком крупный формовочный/сердечный песок, излишняя температура металла.
19. Бавьеры (Fins) — тонкие металлические выросты, не по чертежу. Обычно на разъёме формы и стержня. Причины: вытеки, плохая посадка форм/стержней, высокое давление металла, недозажим/малые грузы.
20. Внутренние воздушные карманы (Internal Air Pockets) — от заливки кипящего металла или слишком быстрой заливки.
21. Шлак/песчаные включения (Dross or Sand Inclusion) — оксиды/продукты реакций металла. Удалять из ковша перед заливкой. Причины: неправильный контроль плавки/заливки, литейная система, практика формовочного песка.
    Профилактика: скиммирование перед заливкой или донные ковши, заливные чаши (шлак поднимается, не уходит в ствол), стволовая система со ским-действием, обтекаемые каналы (мин. захват воздуха/дросса). Контроль проницаемости и газов песка — мин. риск захвата воздуха/газов формы и дросса от реакций металл-форма.
22. Недоливы (Misruns) — неправильно заполненные углы/полости. Причины: низкая температура заливки, низкая текучесть, малые воротки, много ограничений в системе. Холодной замык — встреча двух холодных струй в стыке полости, не срастаются, полость не заполнена.
23. Пинхолы и газовые полости (Pinholes and Gas Holes) — пинхолы: множество микрополей на очищенной зачистке поверхности. Причины: высокая влага/газообразователи в песке, бракованный металл. Газовые полости при механической обработке/разрезе — тоже от влаги и брака металла.
24. Швы (Seams) — дефекты в стыках двух струй металла.
25. Искажение (Distortion) — от усадочных напряжений.
26. Подтяжки (Drawing) — микрополости или крупные с чёрной поверхностью. Связаны с усадкой металла в форме. Типичны для толстых уськов, остающихся жидкими после застывания окружения. Такие участки окружают хиллами для ускоренного охлаждения.
27. Прочие мелкие дефекты — обвалы, раздавливания, срезы, вымывы. Обвал — треск верхней поверхности формы, песок падает в расплав. Причины: низкая зелёная прочность, низкая твёрдость формы, горячий песок, недостаточная арматура.

Дефекты от неполного питания

Усадочная усадка — главная причина многих дефектов.

Внешние несовершенства

Локальные полости в непитаемых горячих точках (впадины на верху и верхних поверхностях). При грубом недопитании внутренняя нездоровность проявляется наружно: проколы стенок, деформация погнутой формы в слабом месте, вытянутые червеобразные полости на питателе на верху, дефекты类似 шлак на сморщенных/втянутых верхах, мелкие полости как пинхолы.

Внутренние несовершенства

Грубая усадка, центральная усадка, микропористость — от усадочной усадки:

• Центральная усадка (Centre-Line Shrinkage) — узкая непрерывная полость вдоль оси отливок с обширными пластинчатыми сечениями. Только в сплавах со узким интервалом застывания (сталь).
• Междендритная усадка (Interdendritic Shrinkage / Micro Porosity) — сплавы с широким интервалом застывания при недопитании и растворённых газах.
• Внутренние горячие трещины (Internal Hot Tearing) — от недопитания. Радиальные разрывы внутри отливки из зоны низкой плотности. Выявляются рентгенографией. Похожи на внешние горячие трещины, но радиальные, а не параллельные.