Metalų liejimo defektai: išsamus vadovas jų nustatymui, priežastims ir prevencijai

Meta Description: Išsamus vadovas daugiau nei 20 metalų liejimo defektų rūšiavimui pagal kategorijas. Sužinokite, kaip atpažinti paviršiaus, vidinius, matmeninius ir medžiagų defektus, supraskite jų šaknines priežastis ir įdiekite patikrintas prevencijos strategijas plieno ir geležies liejiniams.

---

Kiekvienas liejykla gamina netobulus liejinius. Pasaulinio lygio liejyklos ir vidutinės liejyklos skirtumas nėra netobulų gaminių nebuvimas – tai sisteminga gebėjimas nustatyti defektų priežastis, įdiegti taisomąsias priemones ir užkirsti kelią jų pasikartojimui. Pirktuvams ir inžinieriams, kurie renka liejimo komponentus, svarbu suprasti liejimo defektus: tai leidžia priimti informuotus priėmimo sprendimus, turėti realistiškus kokybės lūkesčius ir veiksmingai bendradarbiauti su liejyklos techninėmis komandomis.

Šiame vadovėlyje daugiau nei 20 liejimo defektų suskirstyta į keturias grupes – paviršiaus defektai, vidiniai defektai, matmenų defektai ir medžiagos defektai – ir kiekvienam pateikiamos: vizualaus nustatymo charakteristikos, priežasčių analizė, patvirtinti prevencijos metodai ir remonto įmanomumo įvertinimas.

---

1 dalis: Paviršiaus defektai

Paviršiaus defektai matomi liejimo išorėje be pjovimo ar tūrinės neardomosios kontrolės (NDT). Jie dažniausiai aptinkami vizualine apžiūra (VT), magnetinės dalelių kontrolės (MT) arba dažiklio penetracinės kontrolės (PT) būdu.

1.1 Įtrūkimai

Įtrūkimai yra rimčiausia liejimo defektų kategorija – jie pažeidžia konstrukcinį vientisumą, veikia kaip įtempimų koncentratoriai ir gali plisti veikiant eksploatacijos apkrovoms.

Karštieji plyšiai (karštieji įtrūkimai)

Vizualinė identifikacija : Netvarkingi, smailūs, šakojantys įtrūkimai su oksiduotomis (tamsiai mėlynomis / juodomis) lūžio paviršiaus sritimis. Dažniausiai pasitaiko perėjimuose tarp storų ir plonų sekcijų bei karštuose taškuose. Įtrūkimo paviršius rodo dendritinę struktūrą, kas rodo, kad metalas buvo dalinai sukietėjęs, kai įvyko lūžis.

Pagrindinės priežastys :

• Skirtingi atšaldymo greičiai tarp storų ir plonų sekcijų sukuria terminius įtempimus, viršijančius metalo karštosios stiprybės ribą
• Nepakankama formos / šerdies suspaudžiamumo laipsnis – forma ar šerdis pasipriešina natūraliam liejimo susitraukimui atšaldant
• Bloga šablonų konstrukcija su staigiais skyrių perėjimais ir nepakankamomis apvalinimo spindulio reikšmėmis
• Per didelė liejimo temperatūra – padidina temperatūros gradientą ir šiluminį įtempimą
• Per didelis sieros ar fosforo kiekis plienoje – susikaupia grūdų ribose ir sumažina karštinę plastikumą

Prevencija :

• Projektuoti vienodą sienelių storį; naudoti palaipsniui siaurėjančius perėjimus (≥3:1) tarp skirtingo storio sekcijų
• Naudoti suspaudžiamuosius šerdies elementus ir formavimo medžiagas su geromis šiluminės skilimo savybėmis
• Visuose vidiniuose kampuose pridėti pakankamus apvalinimo spindulius (≥0,5× sienelės storis)
• Kontroliuoti liejimo temperatūrą – mažiausią temperatūrą, kuriai pilnai užpildoma forma
• Plieno liejiniams sieros kiekis turi būti mažesnis nei 0,030 %, o fosforo – mažesnis nei 0,040 %
• Pridėti aušinimo elementus (chills), kad pagreitintume sunkių sekcijų aušimą ir išlygintume aušimo greičius visame liejinyje

Remonto galimybė : Suviršinamasis suvirinimas su kvalifikuotomis procedūromis. Reikia visiškai pašalinti įtrūkimą lankiniu nušveitimu ar šlifuojant, prieš suvirinant įkaitinti iki 200–350 °C, naudoti kvalifikuotą pildymo medžiagą ir atlikti po suvirinimo šiluminę apdorojimą. Ne visose aplikacijose leidžiama taisyti įtrūkimus — reikia patikrinti taikomąją kodeksinę taisyklę ar specifikaciją.

Šaltieji įtrūkimai (šalto uždarymo defektas)

Vizualinė identifikacija : Siauri, tiesūs įtrūkimai su švariomis (neoksiduotomis), šviesiomis lūžio paviršiaus sritimis — tai rodo, kad įtrūkimas susidarė žemoje temperatūroje po visiško sustojimo. Dažnai pasitaiko aštrių kampų, plonų skerspjūvių, kurie patiria likutinį įtempimą, arba didelės varžos zonose.

Pagrindinės priežastys :

• Per didelis likutinis įtempimas dėl nevienodų aušimo sąlygų — įtrūkimas prasideda tuomet, kai likutinis tempimo įtempimas viršija medžiagos lūžio stiprumą aplinkos temperatūroje
• Martensito susidarymas lydinių plienųse, per stipriai užšaldytuose — tūrio padidėjimas martensitinės transformacijos metu sukuria vidinį įtempimą
• Vandenilio sukelta kietėjimo reiškis – atominis vandenilis, tirpstantis plieno struktūroje, difunduoja į didelės triašialinės įtempimo zonas ir sukelia vėluojančius įtrūkimus
• Netinkamas liejimo liekanų pašalinimas – įtampa arba šiluminis šokas, atsirandantis nuimant liejimo liekanas, inicijuoja įtrūkimus

Prevencija :

• Įtempimų nušalinimo žyminys nedelsiant po išliejimo (neleiskite liejiniams atvėsti iki aplinkos temperatūros prieš įtempimų nušalinimą)
• Valdykite užšaldymo intensyvumą lydinių plienams – naudokite alyvą arba polimerinį aušinimą vietoj vandens
• Kaitinkite 200–250 °C temperatūroje 2–4 valandas kiekvienai 25 mm skerspjūvio storio daliai, kad pašalintumėte vandenilį (deembritacija)
• Naudokite skaldomuosius šerdies elementus liejimo liekanų kontaktuose, kad palengvintumėte švarų liejimo liekanų atskyrimą
• Rūpestingai tvarkykite liejinius išliejimo ir apdirbimo metu – išvengkite smūginės apkrovos

Remonto galimybė galima suvirinti, jei įtrūkis pasiekiamas ir medžiaga yra suvirinama (anglies plienas, mažaleginis plienas). Austenitiniai nerūdijantys plienai gali būti remontuojami. Lankstieji ir pilkieji geležiniai įtrūkimai patikimai remontuojami sunkiai – dažnai ekonomiškiau juos išmesti

1.2 Šaltieji sujungimai

Vizualinė identifikacija matoma siūlė arba nepastovumas liejimo paviršiuje, kur susitiko dvi lydytos metalo srautų dalys, bet jos nesulieto. Defektas atrodo kaip glotniais kraštais išraiška arba į crack panaši linija, dažnai su apvaliais kraštais – tai skiria jį nuo įtrūkio, kuris turi aštrius kraštus.

Pagrindinės priežastys :

• Liejamasis temperatūra per žema – metalas pradeda kristalizuotis dar prieš visiškai užpildant formą.
• Liejamasis greitis per lėtas – metalo frontas atšyla ir oksiduojasi dar prieš visiškai užpildant formą.
• Netinkama kanalų sistemos konstrukcija – keli metalo srautai patenka į tą pačią vietą skirtingomis temperatūromis.
• Turbulentus liejimas – metalas baltuoja ir atšyla, sudarydamas lašus, kurie nesulieja su pagrindiniu srautu.
• Formos pralaidumas per žemas – formos dujų atgrąžinamasis slėgis sulėtina metalo frontą.

Prevencija :

• Padidinti liejamąją temperatūrą 20–50 °C.
• Optimalizuoti kanalų sistemą, kad metalas būtų tiekiamas į visas dalis vienu metu ir vienoda temperatūra.
• Dideliems liejiniams naudoti kelis įleidimo taškus; įleidimo taškus išdėstyti taip, kad būtų išvengta ilgų srautų kelių.
• Pilnai pilkite — išvengkite pertraukiamos arba pradedamos ir stabdomos piltuvės
• Gerinkite formos ventiliaciją

Remonto galimybė šaltosios sujungimo vietos nekritinėse paviršiaus dalyse gali būti apdirbtos šlifuojant, jei gylis yra leistinam apdirbimo leidžiamame nuokrypyje. Giliomis šaltosiomis sujungimo vietomis iš esmės reiškia įtrūkimus ir turėtų būti traktuojamos kaip tokios — leidžiant, atlikite suvirinimo remontą, kitu atveju – išmeskite.

1.3 Smėlio įtraukimai

Vizualinė identifikacija neteisingos ertmės ar įdubimai liejimo paviršiuje, kurie dalinai ar visiškai užpildyti formavimo smėliu. Defekto viduje matomi smėlio grūdeliai. Dažnai susiję su nelygiais, neteisingais kraštais.

Pagrindinės priežastys :

• Laisvas smėlis formos ertmėje, kuris nepašalintas prieš uždarant formą
• Formos erozija liejant – lydytos metalo srovė nuplauna smėlį nuo formos sienos
• Nepakankama formos stiprumas – formos paviršius neišlaiko lydyto metalo metalostatinio slėgio
• Šerdies sužadinimas formos surinkimo ar liejimo metu
• Netinkamas kanalų sistemos projektavimas – aukšto greičio metalo srovės smūgis į formos sienas

Prevencija :

• Išvalykite formos ertmes iki uždarymo — naudokite suspaustą orą ir vakuumą
• Suprojektuokite liejimo sistemą taip, kad būtų sumažinta turbulencija ir formos sienelių smūgis — naudokite siaurėjančią liejimo kanalą, apvalintus tekėjimo kanalo posūkius ir kelis įleidimo kanalus
• Padidinkite formos stiprumą — naudokite aukštesnį molio kiekį, geriau supakuotą smėlį arba dervomis sujungtą smėlį
• Taikykite formos dangą (šilumai atsparią dangą), kad pagerintumėte paviršiaus stiprumą
• Naudojant liejimo sistemą, įdėkite keraminius putų filtrus, kad būtų pašalinti smėlio ir šlako dalelės

Remonto galimybė : Paviršiaus smėlio įtraukimai apdirbamuose paviršiuose pašalinami apdirbant (jei jie yra leistinuose apdirbimo nuožymėse). Smėlio įtraukimai neapdirbtuose paviršiuose gali būti nušluostyti, jei rezultatuose susidariusios duobės yra priimtinos. Gilių smėlio įtraukimų nepavyksta ištaisyti — liejimas sunaikinamas.

1.4 Plėvelės ir išplėtimosi defektai

Vizualinė identifikacija : Pakeltos, šiurkščios, lakštingalės pavidalo dėmės ant liejimo paviršiaus, kur plonas metalo sluoksnis atsiskyrė nuo pagrindinio liejimo kūno. Plėvelės atrodo kaip paviršiaus lukštai, kurie tik dalinai pritvirtinti prie liejimo. „Rattails“ — tai smulkūs, sekli paviršiaus įtrūkimai ar venos.

Pagrindinės priežastys :

• Kvarcinio smėlio išsiplėtimas — kvarcas staigiai išsiplečia (~5,5 %) esant 573 °C (alfa-į beta-kvarco transformacija), dėl ko formos paviršius deformuojasi
• Aukšta liejimo temperatūra — padidina smėlio išsiplėtimą
• Nepakankama formos pralaidumas — dujos negali išeiti iš formos, todėl formos ertmėje kyla slėgis
• Molio sujungtas smėlis su per daug drėgmės — garų susidarymas sukelia paviršiaus atšokimą

Prevencija :

• Naudoti smėlį su mažesniu šiluminiu išsiplėtimu — chromito smėlį, cirkonio smėlį arba kvarcinį smėlį su organiniais priedais, kurie sudega ir sukuria išsiplėtimo kompensacinę erdvę
• Padidinti molio ar rišiklio kiekį, kad pagerintų karštinę stiprybę
• Sumažinti liejimo temperatūrą, jei tai leidžiama metalurgiškai
• Gerinkite formos ventiliaciją
• Naudoti formos dengiamąsias dengtis, kurios atsparios metalo įsiskverbimui

Remonto galimybė paviršinės lukštų vietos gali būti sušlifuotos lygiai. Lukštai, paliekantys įdubimus, viršijančius matmenines nuokrypos ribas, dažniausiai sukelia liejinių atmetimą.

1.5 Metalo įsiskverbimas ir prikibimas

Vizualinė identifikacija : Metalas ar metalų oksidai, prasiskverbdami tarp smėlio dalelių formos paviršiuje, sukelia šiurkštų, smėliu užterštą paviršių. Po šautinio valymo paviršius atrodo grūdeliškas, tarsi „smėlio popierius“. Degimo įformavime vyksta cheminė reakcija tarp metalų oksidų ir kvarcinio smėlio, kurios metu susidaro stipriai prisilietęs geležies silikato (fajalito) sluoksnis.

Pagrindinės priežastys :

• Per didelė liejimo temperatūra arba metalostatinis slėgis – skystasis metalas prasiskverbia tarp smėlio dalelių
• Grublus smėlio dalelių dydis – didesni tarpdaleliniai tarpai
• Žema formos tankis – nepakankamas sutankinimas palieka atvirą poringumą formos paviršiuje
• Formos dangalo nebuvimas – nėra barjero tarp metalo ir smėlio
• Reaktyvios lydinio rūšys (aukšto mangano plienai, nerūdijantys plienai) sudaro žemos lydymosi temperatūros silikatus, kurie drėkina smėlio paviršių

Prevencija :

• Naudoti smulkesnį smėlio dalelių dydį (AFS GFN 50–80 plienui)
• Padidinti formos sutankinimą
• Taikyti refraktorinį formos dangalą (cirkonio, chromito arba aliuminio pagrindu – plienui; grafito pagrindu – geležiai)
• Sumažinti liejimo temperatūrą
• Mangano plieno ir nerūdijančiojo plieno atveju naudoti chromito arba cirkonio formavimo smėlį – šios medžiagos yra chemiškai inertinės ir nereaguoja su lydytuoju metalu

Remonto galimybė mažos degimo pėdsakų likučiai pašalinami ilgesniu šautiniu valymu. Stiprus metalo įsiskverbimas, paliekantis paviršiaus įdubimus po valymo, gali reikėti šlifuoti – tai leidžiama, jei išlaikomi matmenys. Gilią įsiskverbimą taisyti neįmanoma.

---

2 dalis: Vidiniai defektai

Vidiniai defektai nepastebimi paviršiuje ir jų aptikimui reikia tūrinės neardomosios kontrolės (UT, RT) arba ardomojo pjovimo.

2.1 Susitraukimo poringumas

Susitraukimo poringumas yra dažniausias vidinis defektas plieno liejiniuose. Jis atsiranda dėl to, kad metalai susitraukia kietėdami – tūrio mažėjimą turi kompensuoti nuolatinis lydytojo metalo tiekimas iš pakeliamųjų lietuvų. Kai tiekimo kelias nutrūksta arba pakeliamasis lietuvas yra per mažas, susidaro susitraukimo ertmės.

Makro-susitraukimas (susitraukimo ertmė)

Vizualinė identifikacija (po pjūvio ar RT): Dideli, neteisingos formos ertmės su šiurkščiais, medžio pavidalo (dendritiniais) vidiniais paviršiais. ertmių sienelėse matoma metalo medžio pavidalo (dendritinė) struktūra, kuri susidaro, kai metalas kristalizuojasi sąlyčio su tuštuma vietoje. Šios ertmės įsikūrusios paskutinėse kristalizuojamosiomis vietomis – dažniausiai geometrinio storųjų sekcijų centro, sekcijų jungčių arba nuo liejimo išpiltuvų atskirtose vietose.

Pagrindinės priežastys :

• Netinkamas išpiltuvo dydis – išpiltuvas kristalizuojasi anksčiau, nei visiškai papildo liejinių masę
• Išpiltuvo padėtis – išpiltuvas nėra įrengiamas storiausioje (vėliausiai užšalusioje) sekcijoje
• Netinkama kryptinė kristalizacija – plonesnės sekcijos kristalizuojasi pirmosios ir blokuoja maitinimo kelią į storesnes sekcijas
• Per aukšta išliejimo temperatūra – padidina bendrą kristalizacijos susitraukimą
• Nepakankama išpiltuvo izoliacija (nebuvo naudojami eksotermiški ar izoliuojantys apvalkalai)

Prevencija :

• Projektuoti liejinį taip, kad būtų pasiektas kryptinis kristalizacijos procesas – sekcijų storis turi didėti link išpiltuvo
• Išpiltuvų dydžiai turi būti nustatyti remiantis moduliu: išpiltuvo modulis ≥ 1,2 × liejinio sekcijos modulis
• Naudokite eksotermines ar izoliuojančias išpiltuvės apvalkales, kad padėtumėte išplėsti išpiltuvės kietėjimo laiką
• Pridėkite aušintuvus, kad pagreitintumėte sunkių sekcijų aušimą ir atvirkščiai pakeistumėte šiluminį gradientą
• Modeliavimo programinė įranga (MAGMASOFT, ProCAST), skirta patikrinti išpiltuvės pakankamumą prieš šablonų gamybą

Remonto galimybė galima suvirinti, jei ertmė pasiegiama iš paviršiaus (apdirbto paviršiaus ar šlifuoto priėjimo). Vidinės ertmės, kurios nepasiekiamos iš jokio paviršiaus, negali būti remontuojamos – liejinyje atmetamas

Mikrošrūdavimas (mikroporozinė struktūra)

Vizualinė identifikacija sausainiška, smulki tarpusavyje susijusi mikrotuštumių tinklo struktūra, matoma apdirbtuose paviršiuose ar rentgeno nuotraukose. Rentgeno nuotraukoje atrodo kaip miglotas, dėmėtas plotas, o ne atskira tuštuma. Dažniausiai susikaupia sekcijų centrų ir jungčių vietose

Pagrindinės priežastys :

• Lydinių su plačiu kietėjimo diapazonu (anglies plienai su aukštu anglies ekvivalentu, nerūdijantys plienai) – sultinio zonos yra labai išplėstos, todėl palaipsniui maitinti sunku
• Neužtenkamas šiluminis gradientas kietėjimo fronte
• Dujučių išsiskyrimas kietėjimo metu padidina mikro susitraukimą (kombinuotą dujų–susitraukimo poringumą)

Prevencija :

• Sumažinkite liejimo temperatūrą, kad padidėtų šiluminis gradientas
• Pridėkite aušintuvus, kad sustiprintumėte temperatūros gradientą kritiniuose taškuose
• Naudokite karštąsias užpildymo medžiagas liejimo kaušuose
• Nerūdijančiajam plienui: optimizuokite cheminę sudėtį ribose, nustatytose specifikacijoje, kad susiaurėtų kietėjimo intervalas
• Vakuuminis dujų pašalinimas arba argono praplovimas, kad sumažėtų tirpiosios dujų kiekis

Remonto galimybė vietinis mikro susitraukimas apdirbtoje paviršiuje gali būti pašalintas suvirinant. Išplėstas mikro susitraukimas visame liejinyje negali būti pašalintas. Slėgio laikymo komponentams bet koks mikro susitraukimas slėgio ribos sienelėse paprastai yra priežastis atmetimui.

2.2 Dujo poringumas

Vizualinė identifikacija gladžiais sienomis, sferinės arba ištemptos ertmės, dažniausiai 0,5–5 mm skersmens. Skirtingai nuo susitraukimo ertmių (su grubiomis, šakotos struktūros sienomis), dujų poros turi glotnias vidines paviršių. Jos gali būti izoliuotos arba susiklostyti į krūveles. Apdirbtuose paviršiuose jos atrodo kaip mažos, blizgančios skylės.

Pagrindinės priežastys — trys dujų šaltiniai:

1. Ištirpę dujos : Vandens ir azoto dujos, ištirpusios lydytame metale, išsiskiria iš tirpalo kietėjant (tirpumas mažėja esant žemesnei temperatūrai)
2. Reakcijos dujos : Cheminės reakcijos formoje – drėgmė liejimo smėlyje skyla į vandenilį ir deguonį; šerdies rišamieji medžiagų komponentai skyla liejant
3. Užstrigusios dujos : Oro arba formos dujos mechaniniu būdu užstrigsta metale turbulentiškai liejant

Specifiniai priežastys pagal dujų tipą :

Prevencija :

• Visus krosnies įkrovos medžiagas, šamotą, kaušus ir ferliangas prieš naudojimą išdžiovinti
• Kontroliuoti formavimo smėlio drėgmės kiekį (3–5 % žaliame smėlyje)
• Užtikrinti pakankamą šerdies ventiliaciją, kad išsisklaidytų rišiklio skilimo dujos
• Išdeginti lydytą plieną argono purškimu arba vakuumo apdorojimu (kritinėms aplikacijoms)
• Kurti liejimo sistemą neturbulentiniam srautui (slėginė liejimo sistema)
• Lieti mažiausia temperatūra, kuri užpildo formą
• Naudoti kalcio apdorojimą arba aliuminio dezoksidavimą, kad susietų tirpios deguonies kiekį

Remonto galimybė : Izoliuoti paviršiaus jungtys su dujų poromis gali būti suvirintos pagal kvalifikuotas procedūras. Subpaviršinės dujų porų grupės nesutaisomos. Slėgio laikymo komponentams bet kokia per visą sienelę einanti dujų pora yra priežastis atmetimui.

2.3 Plieno šlakų įtraukiniai

Vizualinė identifikacija : Netvarkingi, ne metaliniai įtraukiniai, matomi apdirbto paviršiaus ar rentgenogramose. Rentgenogramose šlako įtraukiniai atrodo kaip netvarkingos tamsios sritys (mažesnio tankio nei aplinkinis metalas). Apdirbto paviršiaus jie atrodo kaip tamsiai pilki ar juodi ne metaliniai dėmių plotai, dažnai su stikliniu blizgesiu.

Pagrindinės priežastys :

• Neušalinus pakankamai šlako iš kaušo prieš liejant
• Šlako įtraukimas liejimo metu – šlakas, plūduriuojantis ant metalo paviršiaus, patekia į formą
• Liejinė sistema neveiksmingai sulaiko šlaką – nėra šlako sulaikymo įrenginio, sukamųjų vartų ar keraminio putų filtro
• Perliejimo metu vykstantis pakartotinis oksidavimas – orui palietus susidaro naujų oksidų įtraukimų
• Šamotinių medžiagų erozija – kibirų ar krosnių šamotinės medžiagos dalelės patenka į metalą

Prevencija :

• Išsamus šlako nuvalymas iš kibiro prieš liejimą
• Naudoti kibirų su apatiniais išleidimo angomis (metalas išleidžiamas žemiau šlako sluoksnio)
• Įdiegti keraminio putų filtrus į liejinę sistemą – 10 porų viename colyje (PPI) plienui, 20–30 PPI geležiai
• Suprojektuoti liejinę sistemą su šlako sulaikymo įrenginiais – ištemptas bėgiklis su barjera, sukamieji vartai ar sukamasis sulaikymo įrenginys
• Lieja tiesti nuolatine, pilna srove – išvengti nutrūkstančio liejimo, kuris įneša orą
• Palaikyti kibirų šamotines medžiagas geroje būklėje

Remonto galimybė : Paviršiaus šlako įtraukos apdirbamuose paviršiuose pašalinamos apdirbant, jei jos yra paviršinės. Gilaus šlako įtraukos nepataisomos. Šlako įtraukos slėgio ribos sienose yra priežastis atmetimui.

---

3 dalis: Matmeniniai defektai

Matmeniniai defektai veikia detalės geometriją, todėl neįmanoma laikytis brėžinyje nustatytų nuokrypių — nepaisant vidinio vientisumo.

3.1 Nepilni liejimai

Vizualinė identifikacija : Liejimas yra nepilnas — metalas visiškai nepripildė formos ertmės. Kraštai ir plonosios vietos yra suapvalintos; aštrūs kampai nesiformuoja. Defektas pasireiškia toliausiai nuo įliejimo vartų esančioje vietoje.

Pagrindinės priežastys :

• Liejamasis temperatūra per žema — metalo klampumas padidėja, o tekėjimas sumažėja
• Liejamasis greitis per lėtas — metalas atšyla, kol pasiekia kraštines dalis
• Plonosios vietos mažesnės už minimalią liejimo sienelės storį, kuris leistinas tam tikram lydinui
• Netinkamas įliejimo kanalas — metalo tekėjimo kelias per ilgas palyginti su turima perkaitimo laipsniu
• Nepakankama formos ventiliacija — atgrąžinis slėgis trukdo ertmės užpildymui

Prevencija :

• Padidinkite liejimo temperatūrą 30–80 °C
• Padidinkite liejimo greitį; naudokite didesnio skerspjūvio liejimo kanalus ir tekėjimo kanalus
• Perprojektuokite plonus pjūvius — padidinkite sienelių storį bent iki proceso minimalaus reikalavimo
• Pridėkite papildomų įliejimo angų, kad sumažintumėte tekėjimo kelio ilgį
• Gerinkite formos ventiliaciją naudodami ventiliacijos vielas arba pralaidžius ventiliacijos kištukus

Remonto galimybė : Negalima taisyti. Liejinyje atmetamas.

3.2 Išsivyniojimas ir iškreipimas

Vizualinė identifikacija : Liejinys yra pasuktas, išsivyniojęs arba netolygus palyginti su brėžinio geometrija. Nustatomas dedant liejinį ant paviršiaus plokštės ir matuojant tarpus arba naudojant koordinačių matavimo mašiną (CMM). Iškreipimas gali būti neakivaizdus, tačiau dėl jo elementai pasislenka iš vietos arba praranda lygiagretumą.

Pagrindinės priežastys :

• Nevienodas aušinimas — skirtingi elementai aušta skirtingais greičiais, todėl kyla šiluminiai įtempimai, kurie sukelia nuolatinį deformavimą
• Nepakankamas įtemptumo pašalinimas prieš apdirbimą — likę įtempimai atlaisvėja pašalinant metalą, todėl liejinys išsivynioja
• Netinkamas šilumos apdorojimo palaikymas — liejinių formos išsitempia arba išsiviečia dėl savo svorio aukštoje temperatūroje, jei nėra tinkamai palaikomos
• Greitas aušinimas — šiluminis smūgis sukelia nevienodą susitraukimą

Prevencija :

• Iškart po ištrynimo pašalinkite įtempimus — neleiskite liejiniams visiškai atvėsti prieš įtempimų pašalinimą
• Tinkamai palaikykite liejinius šilumos apdorojimo krosnyse — naudokite palaikymo įrenginius, kurie išlaiko kritines matmenis
• Vietoj vandens naudokite polimerinį ar aliejini aplanką deformacijoms linkusioms formoms
• Po šilumos apdorojimo ištieskite liejinius (spaudimo būdu karštomis sąlygomis plienui; šaltu būdu ketaus liejiniams)
• Detalėms, reikalaujančioms didelio plokštumumo: preliminariai apdirbkite, pašalinkite įtempimus, tada baigiamai apdirbkite

Remonto galimybė mažos deformacijos gali būti ištaisytos spaudimo būdu (karštomis sąlygomis plienui, šaltu būdu ketaus liejiniams iki ~2 % plastinės deformacijos). Sunkios deformacijos sudėtinguose liejinuose dažnai yra neatsitaisomos — liejinys išmetamas.

3.3 Šerdies poslinkis

Vizualinė identifikacija : Vidiniai elementai (skylės, kanalai, sienelių storis) yra poslinkio būsenoje nuo numatytų pozicijų. Po RT arba po pjovimo šerdies padėtis akivaizdžiai pasislenka. Išoriniai požymiai: sienelių storio svyravimai, matuojant ultragarsiniu storio matuokliu.

Pagrindinės priežastys :

• Netinkamas šerdies spausdinimo dizainas – šerdis nepritvirtinta patikimai formoje
• Šerdies spausdinimai per maži – nepakankama atraminė paviršiaus plotas, kad atlaikytų plūdumo ir lydytosios metalo srovės jėgas
• Šerdis neteisingai surinkta uždarant formą
• Formos pusės nesutampa uždarant (susijęs defektas: formos poslinkis / neatitikimas)

Prevencija :

• Projektuoti šerdies spausdinimus su pakankamu ilgiu ir skerspjūvio plotu – horizontalioms šerdims minimalus dydis turi būti 1,5× šerdies skersmuo
• Naudoti šerdžių laikiklius (metalinius atraminius elementus), kad šerdys būtų fiksuotos reikiamoje pozicijoje liejimo metu
• Naudoti šerdies surinkimo šablonus ir matavimo priemones, kad prieš uždarant formą būtų patikrinta šerdies padėtis
• Naudoti formos uždarymo segtukus ir įvorės, kad būtų užtikrinta tikslūs formos pusės viena kitai
• Nurodyti šerdies poslinkio leistinąją nuokrypą ant liejimo brėžinio, kad būtų nustatyti priimtini ribos kartu su liejykla

Remonto galimybė : Negalima taisyti, jei sienelės storis mažesnis už minimalų arba vidinės detalės yra netinkamoje vietoje. Kartais leistina, jei sienelės storis lieka didesnis už minimalų ir detalės poslinkis neįtakoja funkcijos – reikia inžinerinio sprendimo.

3.4 Nesusiderinimas (formos poslinkis)

Vizualinė identifikacija : Matomas žingsnis arba poslinkis dalijimosi linijoje, kur formos viršutinė ir apatinė pusės nebuvo tinkamai sujungtos. Žingsnis yra pastovus poslinkis visoje dalijimosi linijos paviršiuje.

Pagrindinės priežastys :

• Išnaudoti arba supurtyti formos uždarymo smeigtukai ir įvorės
• Formos nesuderinimas per formos tvarkymą ir vežimą
• Šablonų plokštė netinkamai centruota formoje

Prevencija :

• Priežiūros reikalavimai: palaikyti formos uždarymo smeigtukus ir įvorę – keisti, kai nusidėvėjimas viršija 0,2 mm tarpą
• Naudoti formos uždarymo orientyrus ir tikslaus sujungimo sistemas
• Patikrinti pirmuosius išliejimus iš kiekvieno šablono dėl nesusiderinimo

Remonto galimybė netikslumai apdirbamuose paviršiuose pašalinami apdirbant (jei netikslumai yra leistinuose apdirbimo ribose). Netikslumai liejimo būdu gautuose paviršiuose negali būti ištaisyti – jei netikslumai viršija matmenų nuokrypio ribas, liejimas išmetamas.

---

4 dalis: Medžiagos defektai

Medžiagos defektai susiję su liejimo cheminėmis savybėmis, mikrostruktūra ar mechaninėmis savybėmis – net jei liejimas atitinka matmenis ir viduje yra be defektų.

4.1 Neteisinga cheminė sudėtis

Vizualinė identifikacija neįmanoma nustatyti vizualiai. Nustatoma spektrometrinės analizės (OES) metu. Gali būti nurodoma netikėta kietumo reikšmė, apdirbimo sunkumai ar korozijos elgsena.

Pagrindinės priežastys :

• Neteisingas krosnies krūvio skaičiavimas
• Krosnies krūvio užteršimas netinkamo lydinio laužu
• Ferlydinio pridėjimo klaidos – netinkamas tipas, netinkamas kiekis ar pridėjimas netinkamu laiku (dėl oksidacinės praradimo)
• Likutinė medžiaga iš ankstesnio lydymo – nepakankamai išvalyta krosnis tarp skirtingų lydinių keitimo

Prevencija :

• Kiekvienos lydymo partijos spektrometrinė patikra prieš liejimą — nepradėti liejimo, kol nepatvirtinta cheminė sudėtis
• Naudoti sertifikuotus krosnies įkrovos medžiagų gaminius su žinoma sudėtimi
• Skirstyti laužą pagal lydinio tipą — išvengti maišymo
• Išvalyti krosnį keičiant nesuderinamus lydinius
• Kiekvienos lydymo partijos atšaldytame liejinyje paimti spektrometrinį mėginį nepriklausomai patikrinti

Remonto galimybė neištaisomas. Jei aptinkama prieš liejimą, lydymo partiją galima pataisyti pridedant lydinių komponentų (atsižvelgiant į laiko ir temperatūros apribojimus). Po liejimo neteisingos cheminės sudėties liejinys sunaikinamas.

At Dandong miesto Pengxin mašinų gamybos bendrovė, UAB kiekvienos lydymo partijos cheminė sudėtis patikrinama optinio emisinio spektrometro pagalba prieš liejimą, o paimti mėginiai archyvuojami nepriklausomai patikrinti. Šis pradinis kokybės kontrolės etapas pašalina brangiausią visų trūkumų rūšį: neteisingos lydinio cheminės sudėties nustatymą po liejimo, apdirbimo ir tikrinimo.

4.2 Kietieji dėmės (atšaldytas geležis, atvirkštinis atšaldymas)

Vizualinė identifikacija vietos, kurios yra ypatingai kietos — paprastai 300–500 HB, tuo tarpu šakytinės lydinio kietumas turėtų būti 150–200 HB. Šios vietos matomos apdirbto paviršiaus kaip ryškūs, blizgūs taškai, kur pjovimo įrankis susiduria su didesniu pasipriešinimu. Pliusinėje šakytinėje kietos vietos lūžio paviršiuje atrodo baltos (cementitas / baltoji šakytinė), o ne pilkos.

Pagrindinės priežastys :

• Vietinis greitas aušinimas — plonos dalys, kampai ar vietos, besiliečiančios su aušintuvais, aušta per greitai, todėl susidaro cementitas vietoj grafito.
• Netinkamas inoculiavimo būdas — nepakankamas arba nevienodas inoculiavimas leidžia karbido stabilizuojantiems elementams (Cr, V, Mo) skatinti aušinimo zonų susidarymą.
• Per daug karbido stabilizuojančių elementų (Cr, V, Ti, B) šakytinės sudėtyje.
• Kulkinėje šakytinėje: magnio apdorojimo problemos, dėl kurių ląstelių kraštuose susidaro karbidai.

Prevencija :

• Vienodas inoculiavimas naudojant tinkamą ferrosilicio inoculiatorių rūšį ir kiekį (0,2–0,5 % pliusinėje šakytinėje; 0,3–0,6 % kulkinėje šakytinėje).
• Valdyti karbido stabilizuojančių elementų kiekį žaliavoje — sumažinti Cr, V, Ti kiekį, nebent jie specialiai pridedami kaip lydinio komponentai.
• Padidinti silicio kiekį (tai skatina geležį grafituoti)
• Sumažinti aušinimo greitį – naudoti izoliuojančius apdangalus, išvengti per didelio šaltinio įrengimo

Remonto galimybė kietosios vietos, sukeliančios apdirbimo sunkumų, kartais gali būti suminkštintos subkritinės žymos (650–700 °C pilkosios geležies atveju, 700–760 °C kietosios geležies atveju). Jei žyma nepavyksta arba neleidžiama, liejinyje atmetamas.

4.3 Nepatenkinamos mechaninės savybės

Vizualinė identifikacija neaptinkamos vizualiai. Aptinkamos tempimo, kietumo ar smūginio bandymo metu. Gali pasireikšti kaip ankstesnis gedimas eksploatuojant, jei neaptinkamos kokybės kontrolės metu.

Pagrindinės priežastys :

• Neteisinga šiluminė apdorojimo technologija – neteisinga temperatūra, per trumpas laikymo laikas ar neteisingas aušinimo greitis
• Neteisinga cheminė sudėtis – anglies, mangano ar lydinių kiekis už nustatytų ribų
• Bandymo strypas nereprezentuoja – bandymo strypas liejamas atskirai ir aušinamas kitaip nei liejinys
• Dekarbonizacija šiluminės apdorojimo metu – paviršiaus anglies praradimas oksiduojančioje aplinkoje

Prevencija :

• Patikrinkite šilumos apdorojimo krosnies kalibravimą (temperatūros vienodumo tyrimas kas 6 mėnesius)
• Įrašykite krosnies diagramas kiekvienam šilumos apdorojimo ciklui – patikrinkite, ar pasiektas nurodytas temperatūros laikotarpis
• Kritinėms aplikacijoms naudokite integraliai liejamas bandymo juostas (prisukamas prie liejinio ir aušinamas kartu su juo)
• Naudokite kontroliuojamos aplinkos arba vakuumo šilumos apdorojimą, kad būtų išvengta dekarbonizacijos
• Kiekvienam liejiniam atlikite kietumo bandymus kaip greitą atrankos testą

Remonto galimybė jei trūkumas ribojamas tik kietumu, liejinio pakartotinis šilumos apdorojimas gali pataisyti savybes. Jei šakninė priežastis yra neteisinga cheminė sudėtis, liejinys negali būti pataisytas.

---

5 dalis: Defektų prevencija – sisteminis požiūris

5.1 Prevencijos hierarchija

5.2 Taisomųjų veiksmų ciklas

Kai aptinkama defektas, profesionali liejykla ne tiesiog išmeta liejimą ir nepalieja kito – ji atlieka tyrimą:

1. Identifikuoti defektą – klasifikuoti pagal tipą, vietą ir dažnumą
2. Analizuoti šakninę priežastį – naudoti metalografinį pjovimą, cheminę analizę, gamybos parametrų peržiūrą
3. Įgyvendinkite taisomąsias priemones – pakeisti gamybos parametrus, šablono projektavimą ar medžiagą
4. Patikrinkite veiksmingumą – patikrinti kitą gamybos partiją; patvirtinti, kad defektas pašalintas arba sumažintas priimtinose ribose
5. Dokumentas – į kokybės sistemą įrašyti defektą, jo šakninę priežastį, taisomąsias priemones ir patikrinimą

Liejyklos su subrendusiomis kokybės sistemomis – pvz., Dandong miesto Pengxin mašinų gamybos bendrovė, UAB veikiančios pagal ISO 9001 standartą – palaiko dokumentuotą neatitikimų ir taisomųjų veiksmų sistemą, kuri skatina nuolatinį tobulėjimą visuose liejimo procesuose.

---

Išvada

Lietavimo defektai nėra atsitiktiniai įvykiai – jie turi konkrečias, nustatomas priežastis ir gerai dokumentuotas prevencijos strategijas. Brangiausias defektas yra tas, kuris pasiekia klientą. Antras brangiausias – tas, kuris pasikartoja, nes jo šakminės priežastys nebuvo išspręstos.

Pagrindiniai liejimo kokybės valdymo principai:

1. Projektuoti liejimui – veiksmingiausia defektų prevencijos priemonė yra detalės projektavimas su vienodais pjūviais, dideliais lenkimo spinduliais ir tinkamu ištraukimo nuolydžiu
2. Patikrinkite prieš liejant – kiekvienos lydymo partijos spektrometrinė analizė neleidžia cheminių defektų, kuriuos visiškai neįmanoma pašalinti
3. Modeliuokite prieš pradedant gaminti šablonus – liejimo modeliavimas nustato susitraukimo, netobulo užpildymo ir karštojo plyšio riziką dar prieš šablono gamybą
4. Sumažinkite įtempimus kuo anksčiau – jei yra deformacijos ar šaltojo plyšio rizika, nedėkite liejinių atvėsti iki aplinkos temperatūros prieš įtempimų sumažinimą
5. Tikrinti proporcingai rizikai — netrukštinio nesugenda tikrinimo apimtis turi atitikti verslo nuostolių mastą: 100 % magnetinio (MT) ir ultragarsinio (UT) tikrinimo slėgio laikančioms ir saugos kritinėms liejiniams; atrankinis tikrinimas nekritinėms detalėms
6. Uždaryti ciklą — kiekvienas defektas turi sukelti taisomųjų veiksmų tyrimą, o ne tik keisti liejinį

---

Jūsų kitam projektui rūpi liejinių kokybė? Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. sujungia daugiau kaip 65 metų liejyklos patirtį su šiuolaikišku procesų modeliavimu, vidiniais spektrometriniais tyrimais, įvairiais netrukštinio nesugenda tikrinimo metodais ir dokumentuota ISO 9001 kokybės sistema. Susisiekite su mumis, kad aptartumėte savo kokybės reikalavimus.