0102030405
[Praktični savjeti] Serija o nedostacima lijevanja pod tlakom - Pukotine
13.11.2025.
Pukotine u odljevku vidljive su golim okom zbog vanjskih mehaničkih sila. Analiza strukturnog oblika odljevka i izgleda nedostataka utvrđuje da pukotine nisu uzrokovane naprezanjem u odljevku.
I. Karakteristike nedostataka
Kada je matrica legure u lijevani dio je oštećena ili slomljena, stvarajući fine, nitimaste pukotine, to se naziva pukotina. Ove pukotine prodiru duboko u odljevak i mogu biti prodorne ili neprodorne te imaju tendenciju rasta i širenja.
Postoje makroskopske pukotine vidljive golim okom, mikropukotine za čije je uočavanje potrebno povećati povećalom s malim povećanjem i intergranularne mikropukotine koje se mogu vidjeti samo mikroskopom. Pukotine se ne pojavljuju samo na površini odljevka, već i unutar odljevka.
Pukotine se mogu podijeliti u dvije vrste: hladne pukotine i vruće pukotine. Njihova glavna razlika je:
Hladne pukotine su pukotine koje nastaju u odljevcima zbog naprezanja ili vanjskih sila. Kod hladno napuknutih odljevaka, metal na mjestu otvaranja pukotine nije oksidiran; pukotina i dalje zadržava boju osnovnog metala, koja je svijetla i može prodrijeti u zrna. Oblik pukotine je relativno ravan i dug.
Vruće pukotine uzrokovane su toplinskom krhkošću metala uslijed skupljanja pri skrućivanju i naprezanja skupljanja. Metal na mjestu otvaranja pukotine odljevka oksidira, a boja pukotine postaje tamnija i blijeđa. Pukotine od skupljanja obično se protežu duž granice zrna i duge su i tanke, a formirane su od mnogo zakrivljenih kratkih linija spojenih zajedno.
Kada odljevci korodiraju u alkalnoj otopini, napuknuta područja na površini odljevka postaju tamno siva, što ukazuje na uništenje metalne matrice. Pukotine su ili ravne (hladne pukotine) ili valovite (vruće pukotine, povezane kratkim, tankim, zakrivljenim linijama). Pukotine su male i izdužene te se obično razvijaju pod djelovanjem vanjske sile. Pukotine ne smiju postojati na lijevanog metala.
Unutarnje pukotine mogu se pojaviti u područjima debljih stijenki i vrućim točkama odljevaka. Pukotine se mogu pojaviti u izgledu, makrostrukturi i mikrostrukturi odljevaka pod tlakom, a te pukotine mogu postati izvori loma. Za tankostijene dijelove, posebno odljevke od magnezijeve legure pod tlakom, pucanje je jedan od najčešćih problema. Nekoliko uzroka nastanka pukotina uključuje: pukotine uzrokovane skupljanjem pri hlađenju; pretjerano skupljanje zbog prekomjerne debljine stijenke; taljenje i pucanje ohlađenog sloja; pucanje na liniji taljenja; podrezivanja ili pretjerano mali kutovi nagiba; i kidanje tijekom otvaranja kalupa.
II. Uzroci
Pukotine se uglavnom javljaju kada se odljevak rastavlja u kalupu, zbog mehaničkog naprezanja tijekom otvaranja kalupa ili kada se odljevak izbacuje ili prilikom čišćenja neravnina.
(1) Pukotine uslijed skupljanja: Izgled pukotine pokazuje očitu dendritičnu strukturu, što je vruća pukotina. Sama legura ima veliko skupljanje, širok raspon temperature tekuće-krute faze ili nizak sadržaj eutektika ili slabu čvrstoću i žilavost unutar raspona temperature tekuće-krute faze. Kada je legura izložena naprezanju skupljanja koje se prenosi s drugih dijelova zbog brzog hlađenja na visokoj temperaturi, ona će se slomiti i stvoriti pukotine.
(2) Nepravilan odabir legure ili prekomjerne štetne nečistoće smanjuju plastičnost legure.
(3) Odstupanja u kemijskom sastavu aluminijevih legura: ① Prekomjerna segregacija silicija u aluminijsko-silicijskim legurama, sadržaj silicija trebao bi biti manji od 17%; ② Prekomjerni sadržaj željeza i natrija te pretjerano nizak sadržaj silicija u aluminijskim legurama; ③ Prekomjerni sadržaj cinka ili bakra u aluminijsko-silicijskim i aluminijsko-silicijsko-bakrenim legurama; ④ Prekomjerni sadržaj magnezija u aluminijsko-magnezijevim legurama, ili kada je između 3,5% i 5,5%; ⑤ Prekomjerno nizak sadržaj silicija u aluminijsko-bakrenim i aluminijsko-magnezijevim legurama; ⑥ Legure s niskim talištem umiješane u leguru.
(4) Prekomjerne temperature taljenja i lijevanja legure uzrokuju segregaciju. Predugo vrijeme zadržavanja rezultira grubim zrnima i prekomjernim uključivanjem oksida.
(5) Temperatura kalupa u cjelini ili u dijelovima, posebno jezgre, je preniska (uzrokuje hladno pucanje) ili previsoka (uzrokuje vruće pucanje).
(6) Nepravilno postavljeni ulazni otvori mogu uzrokovati ispiranje stijenke šupljine ili jezgre, što rezultira lokaliziranim pregrijavanjem kalupa ili ometanjem skupljanja rastaljene legure.
(7) Oblik i struktura odljevka su nerazumni, kao što su drastične promjene debljine stijenke odljevka, veliko skupljanje, otežano skupljanje i pojava pukotina na vrućim mjestima; zaobljeni kut odljevka je premalen, a koncentracija naprezanja se javlja na oštrom kutu, što rezultira pukotinama; ravna ojačavajuća rebra u kružnoj ili okvirnoj konstrukciji uzrokuju pukotine zbog skupljanja itd.
(8) Struktura lijeva ima veliko vruće mjesto i tekućina legure se jako skuplja.
(9) Vrijeme otvaranja kalupa i izvlačenja jezgre je predugo, što otežava skupljanje i povećava naprezanje.
(10) Loše punjenje i nedostatak taljenja metalne matrice rezultiraju nedovoljnom čvrstoćom nakon skrućivanja, posebno u područjima daleko od vrata gdje je vjerojatnije da će doći do hladnih zatvaranja.
(11) Pukotine u odljevku uzrokovane su mehaničkim silama kao što su rad, otvaranje kalupa i izbacivanje odljevka. Neravnomjerno podešavanje položaja i količina izvlačenja i izbacivanja jezgre dovodi do neravnomjerne sile i iskrivljenja. Duljine izbacivača koje izbacuje hidrauličko izbacivanje su nekonzistentne.
(12) Jezgra je savijena, površina kalupa za oblikovanje ima udubljenja i tragove obrade duž smjera vađenja iz kalupa, dijelovi za oblikovanje su inherentno iskrivljeni, a postoji i nagib unatrag koji sprječava izbacivanje odljevka, a odljevak se kida prilikom vađenja iz kalupa.
(13) Pukotine u lijevanju uzrokovane povlačenjem kalupa i jezgre kada se metal pumpa u šupljinu kalupa.
(14) Pukotine nastaju zbog neusklađenosti pokretnih i fiksnih kalupa. Kada se kalup otvori i odvoji, pokretni kalup se pomiče prema dolje, a fiksna jezgra kalupa ostavlja tragove povlačenja ili grebanja na gornjoj polovici rupe za lijevanje. Slično tome, vodeći stupovi na površini razdvajanja kalupa također će podići pokretni kalup prema gore kada se kalup zatvori. U tom slučaju, kalup obično treba ponovno ugraditi.
(15) Nakon punjenja injekcijom, u trenutku stavljanja u tlak, zbog nedovoljne sile stezanja, lošeg mehanizma stezanja, lošeg prianjanja klizača kalupa, nedovoljne čvrstoće kalupa itd., klizač se pomiče pod tlakom i nastaju pukotine.
(16) Pukotine nastaju pri korištenju reznog kalupa za rezanje rubova i uklanjanje neravnina.
III. Protumjere
Pukotine se često pojavljuju u korijenu dugih cilindara, korijenu konzolnih presjeka, rubu velikih ravnih dijelova gdje je skupljanje otežano i dijelovima gdje je toplinska temperatura viša od ciljane temperature.
(1) Glavne pukotine nalaze se u blizini ulaza. Poboljšajte hlađenje vodom na ulazu kalupa; smanjite debljinu ulaza, povećajte ostatke obrezivanja na ulazu, popravite kalup za obrezivanje i očistite reznu oštricu.
(2) Odabrati ili modificirati vrste legura s niskim skupljanjem, uskim temperaturnim rasponom tekuće-krute faze, visokim udjelom eutektika tijekom kristalizacije ili visokom čvrstoćom na visokim temperaturama.
(3) Strogo kontrolirati štetne nečistoće i pravilno kontrolirati sastav legure kako bi se osiguralo da dostigne zadani raspon: ① Sadržaj željeza u aluminijskim legurama ne smije biti previsok, a sadržaj silicija ne smije biti prenizak; ② Smanjiti sadržaj cinka, bakra i željeza u aluminijsko-silicijskim i aluminijsko-bakrenim legurama; ③ Dodati aluminijsko-silicijsku leguru aluminijskim legurama s niskim sadržajem silicija kako bi se povećao sadržaj silicija i smanjilo skupljanje legure; ④ Pukotine u odljevcima magnezijskih legura: Ako je sadržaj aluminija, silicija i željeza u magnezijskim legurama previsok, dodati čisti magnezij u leguru kako bi se smanjio sadržaj aluminija (hladno pucanje) ili prenizak (vruće pucanje); kontrolirati sadržaj željeza u mjedenim legurama. ⑤ Strogo kontrolirati sadržaj metala s niskim talištem.
(4) Smanjenje raspona skrućivanja legure, povećanje vremena izotermnog skrućivanja, pročišćavanje zrna i osiguravanje jednoličnog skrućivanja cijelog odljevka mogu smanjiti vruće pukotine. Temperatura lijevanja ne smije biti previsoka kako bi se smanjilo skupljanje legure.
(5) Smanjenje vremena zadržavanja kalupa može smanjiti silu stezanja odljevka na kalupu.
(6) Snizite površinsku temperaturu kalupa kako biste uklonili naprezanje od toplinskog pucanja; obrnuto, povećajte temperaturu kalupa i jezgre kako biste smanjili skupljanje i naprezanje od skupljanja, usporili brzinu hlađenja tekućine legure i uklonili naprezanje od hladnog pucanja.
(7) Zagrijte područja kalupa oko pukotine gdje je temperatura niska, posebno područja s velikom površinom.
(8) Procesne mjere povećanja tlaka tijekom skrućivanja radi poboljšanja šupljina od skupljanja u područjima gdje skupljanje uzrokuje pukotine također su primjenjive na pukotine.
(9) Pukotine unutar odljevka uzrokovane su skupljanjem na visokim temperaturama. Mogu se ukloniti korištenjem niže temperature lijevanja, niže temperature kalupa, veće brzine punjenja i većeg tlaka lijevanja, pravovremenim dodavanjem tlaka ili lokalnim istiskivanjem.
(10) Poboljšati položaj i smjer ulaznog otvora kako bi se spriječilo da tekućina legure struže stijenku šupljine i jezgru, što bi moglo ometati skupljanje odljevka i uzrokovati pukotine.
(11) Poboljšati struktura lijevanja i ujednačiti debljinu stijenke; maksimizirati radijus lijevanja.
(12) Zbog pukotina uzrokovanih izbacivanjem, može doći do prianjanja i lijepljenja kalupa ili jezgre. Strukturu kalupa potrebno je modificirati. Promatrajte glatkoću izbacivanja, podesite mehanizam za povlačenje jezgre i potisnu šipku kako biste osigurali jednoliku silu izbacivanja te osigurajte da se odljevak kreće paralelno naprijed bez naginjanja i da se ravnomjerno izbacuje. Potisna šipka mora imati dovoljnu čvrstoću da spriječi elastično savijanje. Vrijeme izbacivanja odljevka mora biti odgovarajuće, a izbacivanje treba biti sporo i glatko.
(13) Ne smije biti razmaka između pomične jezgre i pomične jezgre. Prilikom povlačenja jezgre, pomična jezgra treba se kretati paralelno s aksijalnim smjerom bez naginjanja.