Cát cơ khí, còn được gọi là cát xâm thực kim loại, là một lớp keo cơ học được hình thành từ kim loại và cát trên bề mặt của bản đúc bằng cách đưa kim loại lỏng hoặc oxit kim loại vào khe cát trên bề mặt của lỗ hình trong khuôn thông qua xâm thấm bằng tia hoặc xâm thấm bằng pha khí. Bóng kim loại có thể được nhìn thấy khi làm sạch lớp cát dính. Bề mặt cát cơ học là mềm và bám chặt vào bề mặt của bản đúc, chủ yếu xảy ra ở các phần nơi tác động nhiệt mạnh trên bề mặt khuôn cát và lõi cát và độ chặt của khuôn cát thấp, chẳng hạn như gần cổ trút, phần dày của bản đúc, góc nội và rãnh.

Cát cơ khí không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng bề ngoại của các sản phẩm đúc, mà thậm chí còn gây ra lỗi sản phẩm, vì vậy cần chú ý đến cát cơ khí của các sản phẩm đúc để cải thiện hiệu suất sản phẩm. Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm sản xuất và tham khảo các tài liệu liên quan, tác giả thảo luận về nguyên nhân của cát cơ khí trong sản phẩm đúc và các biện pháp phòng ngừa.

Nếu cấu trúc của khuôn và mẫu đúc tạo ra hình dạng cát sắc nhọn, hình dạng treo hoặc phô ra, hoặc một bảng cát phẳng và mỏng hoặc lõm, thiết kế này sẽ tạo ra kết dính cơ học của cát. Bởi vì việc đúc loại cấu trúc này sẽ gây ra tập trung nhiệt địa phương của khuôn cát và lõi cát, hiệu suất bình thường của nó bị hỏng, bề mặt của khuôn cát và lõi cát sụp đổ sớm, và kim loại nóng chảy hoặc oxit kim loại dễ thâm nhập và tạo ra kết dính cát cơ học. Về vấn đề này, loại cát có thể được sử dụng trong các bộ phận nơi nhiệt độ tập trung, chẳng hạn như cát zircon hoặc cát olivine, để cải thiện khả năng chịu nhiệt trong thời gian dài hoặc tiếp xúc với tia nhiệt độ cao.

Ngoại hình

Quy trình thiết kế mẫu kém, dẫn đến việc đóng cát không chặt chẽ hoặc chặt chẽ không đồng đều, gây ra bề mặt của lỗ hổng bị sần hoặc lỏng lẻo, và ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất cát cơ khí. Các lỗi sau thường xảy ra trong quy trình thiết kế mẫu:

Một là sự lựa chọn không đúng của bề mặt tách, dẫn đến có độ cong phía trên cao, hoặc hình thành một khe sâu trong khuôn cát.

Vấn đề thứ hai là vị trí của mẫu trên bản đế khuôn được sắp xếp không đúng cách, khiến cho việc đập lún trở nên khó khăn, có thể do mẫu quá gần tường của hộp hoặc mẫu được sắp xếp quá chật chội. Bởi vì sắp xếp mẫu quá đông, sẽ gây ra việc sản xuất cát phồng trong quá trình đúc, thậm chí nếu không có cát phồng rõ ràng, cát cơ học sẽ xảy ra. Do cùng một nguồn gốc của các khuyết điểm, cát cơ học và cát phồng sẽ xuất hiện trên cùng một sản phẩm đúc.

Thứ ba, vị trí của người chạy thẳng, người nâng và người chạy ngang không được sắp xếp đúng cách, và sẽ có các phần lõm không dễ đổ, điều này liên quan đến bố trí hệ thống ống thổi.

Khi góc nghiêng vẽ <1,5°, ngay cả khi độ chặt chẽ của toàn bộ khuôn cát là phù hợp, bề mặt của khuôn cát sẽ bị rách, và dễ dàng xâm nhập kim loại hoặc oxit kim loại.

Cấu trúc quy trình của mẫu là kém, dẫn đến áp suất thủy tĩnh kim loại cao. Do tăng áp suất tĩnh, tải trọng của khuôn cát tăng lên, vì vậy cần sử dụng khuôn cát hoặc phương pháp mô hình hóa chặt chẽ hơn để chống lại áp suất xâm nhập của chất lỏng kim loại lên khuôn cát.

Hộp cát

Thiết kế và cấu trúc của hộp cát không hợp lý, dẫn đến độ chặt chẽ của cát không đồng đều hoặc quá mềm khi đổ.

Nguyên nhân chung của những vấn đề này là như sau:

Vị trí không đúng của dây đai hộp ngăn cản việc đẩy một số bộ phận lõm, dẫn đến khu vực cát mềm quá, gây sưng cát hoặc cát cơ học.

Vì hộp cát quá nhỏ, cát không chắc chắn.

Đặt hộp quái vị, khiến cho ống nạp và ống xả không thể đặt ở vị trí phù hợp, khiến cho cát giữa ống xả hoặc ống nạp và khuôn không chặt chẽ. Và do tập trung nhiệt không thể tránh khỏi, khiến cho cát cơ học nhiều hơn. Do đó, nếu vị trí của ống xả hoặc ống nạp không thể thay đổi, thì hộp quái vị phải được cắt bỏ hoặc loại bỏ hoàn toàn.

Hộp trên quá cao. Cát cơ khí thường liên quan đến sự kháng thấm của bề mặt lỗ và áp suất tĩnh của kim loại lỏng, và kích thước áp suất kim loại lỏng liên quan đến mật độ của kim loại và chiều cao của hộp trên. Nếu bắt đầu từ nhu cầu cho việc đúc, hộp trên nên có chiều cao.

Hệ thống cổng 4

Sự đặt vị trí không đúng của ống xả dẫn đến việc nóng chảy địa phương của khuôn cát, gây ra sự phá hủy sớm của bề mặt lỗ, và chất lỏng kim loại hoặc oxit kim loại được tạo thành ở nhiệt độ cao dễ dàng xâm nhập vào bề mặt lỗ.

Các ví dụ về loại tình huống này như sau:

Đầu tiên, người chạy thẳng hoặc người nâng cao quá gần bề mặt khuôn để tạo thành vùng nóng. Nếu loại cát trong vùng nóng này không được đóng đầy, khiếm khuyết dính cát cơ học sẽ rất nghiêm trọng.

Quá nhiều kim loại lỏng trên bề mặt của lỗ sẽ làm nóng bề mặt đến mức phá hủy nó. Nếu lớp vỏ đã đông ban đầu trong lỗ bị tan chảy bởi lưu lượng kim loại lỏng sau này, cát dính sẽ nghiêm trọng hơn.

Khi rót, bất kỳ yếu tố nào gây áp suất chất lỏng kim loại quá cao đều có thể làm cho sản phẩm đúc bị tạo ra cát cơ khí. Tình hình trở nên nghiêm trọng khi chất lỏng kim loại không chỉ ở áp suất cao mà còn ở nhiệt độ cao.

Tỷ lệ mặt cắt của ống truyền thẳng, ống truyền chéo và ống truyền trong không phù hợp, dẫn đến chất lỏng kim loại bị oxy hóa liên tục trong quá trình đổ, tăng lượng oxit kim loại và dẫn đến hiệu ứng nấu chảy của cát làm khuôn. Trong quá trình đổ, hệ thống đổ luôn phải được đổ đầy chất lỏng kim loại, nếu không, bất kỳ phần nào của hệ thống đổ đều có thể oxy hóa chất lỏng kim loại.

Kích thước cổ riser quá lớn, điều này sẽ làm cho cát xung quanh nó quá nóng, đây là một vấn đề phổ biến hơn. Vấn đề này thường do cổ riser quá dài, để ngăn chặn sự đông cứng sớm của chất lỏng kim loại trong cổ riser, cần phải tăng kích thước của cổ. Nếu không thể cung cấp chất lỏng do thiết kế không đúng của cổ riser, cần phải rút ngắn cổ riser để ngăn chặn sự đông cứng, thay vì tăng kích thước của nó. Kích thước nhỏ hơn của cổ riser có thể giảm nhiệt độ của khuôn cát.

Thiết kế không đúng của cốc đổ hoặc đường ống thẳng, dẫn đến việc đổ khí do oxi hóa của kim loại lỏng, thường do sự hỗn loạn gây ra, với sự tích tụ liên tục của màng oxit trên bề mặt kim loại lỏng sẽ gây ra cát cơ học.

Cát đúc

Sự phân phối không đồng đều về kích thước hạt cát thô sẽ dẫn đến độ chặt chẽ của cát thấp, và phân phối kích thước hạt cát thô ảnh hưởng trực tiếp đến độ chặt chẽ của cát.

Độ chảy và khả năng hình thành của cát đúc kém.

Lớp phủ nhựa trên cát vỏ quá mỏng, điều này sẽ làm giảm sức mạnh cục bộ của vỏ và cát cục bộ không được phủ bởi nhựa, thường vì lí do đơn giản này, việc đúc sẽ bị mài cơ khí.

Vật liệu carbon không đủ hoặc các chất khử oxy hóa trong cát sẽ tạo ra quá nhiều oxit kim loại, dẫn đến việc oxit ẩm ướt cát và dễ thấm vào.

6. Tạo lõi

Cát của lõi cát chưa được sơn quá thô hoặc phân phối kích thước hạt không đồng đều, ảnh hưởng đến sản xuất cát cơ khí.

Lõi cát không được đóng và tính chất của loại cát không được đóng có tác động đáng kể đến cát cơ khí.

Bề mặt của lõi cát là thô hoặc rỗ, gây ra sự dính cát cơ học. Kim loại nóng chảy hoặc oxit kim loại xâm nhập vào bề mặt thô hoặc rỗ này và xâm nhập vào lõi.

Lõi cát hấp thụ nước trong quá trình lưu trữ. Đối với lõi, quá nhiều nước làm phiền hơn. Bởi vì có quá nhiều nước trong lõi cát. Một số lõi có vẻ khô nhưng thực sự vẫn chứa độ ẩm cao.

Lõi cát được xử lý một cách không cẩn thận trong quá trình xử lý, hoặc khi sơn vẫn còn ở trạng thái ẩm, dẫn đến hỏng hoặc mài mòn lớp phủ. Kết quả là không đủ sơn trên lõi để ngăn kim loại hoặc oxit kim loại xâm nhập vào lõi. Hỏng sơn giống như mở một lỗ thông khí trong lõi cát, gây cho chất lỏng kim loại sôi và tạo ra cát cơ học.

Sự ngâm của lớp phủ cốt cát quá nông, điều này sẽ gây ra sự dính cát cơ học trực tiếp.

Sức mạnh ở nhiệt độ cao của lớp phủ lõi cát thấp. Do thiếu đất sét trong sơn, hoặc có quá nhiều dung môi, dẫn đến việc giảm nội dung chất kết dính, dẫn đến giảm sức mạnh ở nhiệt độ cao của sơn và gây ra cát cơ học.

Việc trộn cát lõi kém chất lượng, dẫn đến sức mạnh của các phần riêng lẻ của cát lõi quá thấp, gây sụp đổ trong quá trình đổ, dẫn đến cát dính cơ khí.

Khi lõi cát không được làm sạch và cắt tỉ mỉ, nó sẽ gây ra sự dính cát cơ học trực tiếp. Tăng cường kiểm tra lõi cát, những khuyết điểm như vậy nên được tránh được.

Lõi cát không được sấy khô lại sau khi ngâm và phun sơn. Giống như việc hấp thụ và trả lại độ ẩm của lõi cát trong khuôn cát, lớp phủ dễ bong tróc và bong ra.

Hộp lõi không sạch, điều này sẽ làm cho cát lõi bám vào hộp lõi, gây ra bề mặt của lõi cát trở nên sần sùi. Lõi chất lượng tốt có lớp bề mặt dày đặc, và không thể có được lõi có lớp bề mặt dày đặc nếu hộp lõi không sạch.

7. Trang điểm

Độ mịn và độ chặt của việc đóng gói không đồng đều. Trong hầu hết các trường hợp, độ chặt của việc đóng gói quan trọng như sự đồng đều của độ chặt. Tuy nhiên, đôi khi độ chặt không đều có thể gây hại hơn cả sự mềm mại tổng thể của cát.

Bề mặt vá của khuôn cát bị xù xì và lỏng lẻo, gây ra hiện tượng cát cơ học dính. Sửa chữa quá mức hoặc phần sửa chữa có nước quá cao cũng sẽ gây ra hiện tượng kim loại sôi và gây ra cát cơ học.

Các phần của sửa cát kém chất lượng là thô và lỏng lẻo, và cát cơ học sẽ xảy ra.

Sơn cát không đều hoặc không đủ.

Loại sơn khô bề mặt không đều hoặc không khô hoàn toàn.

Quá nhiều chất phóng thích sẽ làm suy yếu sức mạnh bề mặt của khuôn cát, và thúc đẩy sự sôi của kim loại lỏng để tạo ra cát cơ khí trong quá trình đúc.

Đẹp của sơn cát quá thấp, sơn sẽ bị hít vào bởi cát, và lớp phủ sẽ bong tróc, bong ra hoặc bong ra, dẫn đến cát cơ học.

Bề mặt của mẫu được phủ bởi cát không đủ, đây là một sơ suất phổ biến trong quá trình vận hành.

Khi các vật liệu nóng và lạnh (lõi cát, khuôn cát, hỗ trợ lõi, sắt lạnh, v.v.) tiếp xúc với nhau. Khi vật liệu nóng và lạnh gặp nhau, nước ngưng tụ. Nước có thể gây sôi cơ học cát, và đồng thời tăng đáng kể tỷ lệ hình thành oxit, sau đó xâm nhập của oxit kim loại xảy ra. Đây là lý do chung cho việc sản xuất cát cơ học, cũng là nguyên nhân chính cho việc sản xuất cát cơ học ép cao áp.

8. Thành phần kim loại

Dễ dàng tạo ra oxit kim loại có độ chảy tốt, và kim loại có độ chảy tốt dễ gây ra cát cơ học hơn so với kim loại có độ căng bề mặt hoặc độ nhớt cao.

Hợp kim chứa các thành phần có điểm nóng chảy thấp, như chì trong đồng chì, dễ gây ra cát cơ khí. Bởi vì chì vẫn ở trạng thái lỏng khi nhiệt độ thấp hơn nhiều so với kim loại cha.

Hợp kim cần được đúc ở nhiệt độ cao. Do độ nhớt tốt của hợp kim, dễ tạo cát cơ khí. Ngoài ra, do nhiệt độ đúc cao, tốc độ hình thành oxit được tăng cường, vì vậy có xu hướng tạo ra cát cơ khí oxy hóa.

Đổ vào

Khi nhiệt độ đổ quá cao, không chỉ làm tăng độ chảy của kim loại lỏng, mà còn làm cho kim loại lỏng oxy hóa nhanh chóng, từ đó tăng tốc độ xảy ra cát cơ khí oxy hóa.

Xúc xích được nâng quá cao và hộp trên quá cao, điều này sẽ tạo ra đầu đục kim loại quá cao, và thúc đẩy kim loại hoặc oxit kim loại vào lỗ chân lông của cát.