¿Cómo se pueden resolver defectos como los granos de arena en la superficie superior de las piezas de hierro fundido gris producidas mediante fundición en arena de resina?

Aparecen nódulos de arena en la superficie de las piezas fundidas de máquinas de fundición gris producidas con arena de resina, lo cual es un problema típico que afecta la calidad de la superficie de las piezas fundidas. Los nódulos de arena generalmente se manifiestan como trozos duros de metal y partículas de arena que se adhieren a la superficie de las piezas fundidas, que son difíciles de limpiar y también pueden afectar la precisión dimensional y la apariencia.

1. La razón principal para la formación de nódulos de arena es la insuficiente resistencia local de la superficie del núcleo/molde de arena de resina. Bajo la acción térmica y mecánica del metal fundido, los bloques de arena de la superficie se desprenden y son absorbidos por el metal fundido, pero no se lavan ni se vuelven a fundir por completo, y finalmente se envuelven alrededor de la superficie de la pieza fundida. Los motivos concretos pueden analizarse desde las siguientes dimensiones:

1. Compacidad desigual debido al proceso de fabricación de moldes/núcleos: Compacidad insuficiente en algunas áreas (especialmente esquinas, ranuras y cavidades profundas), superficie del molde de arena suelta, baja resistencia y fácil de lavar. Operación inadecuada de remoción/reparación del molde: Daño al molde de arena durante la remoción del molde o reparación incompleta durante la reparación del molde, dejando posibles bloques de arena sueltos. Calidad del recubrimiento y proceso de cepillado: la capa de recubrimiento es demasiado delgada o no está cubierta y no logra aislar eficazmente el líquido metálico a alta temperatura de la superficie del molde de arena. Profundidad de penetración insuficiente del recubrimiento: no se forma una "capa sinterizada" sólida con el molde de arena, lo que resulta en una mala adherencia. Secado insuficiente de los recubrimientos: la humedad residual o los disolventes, gases generados al encontrarse con líquidos metálicos a alta temperatura, pueden impactar el recubrimiento y provocar que se agriete y se desprenda. Escape deficiente del molde/núcleo de arena: una presión de gas local excesiva puede causar que la capa de recubrimiento o la capa superficial débil "colapsen".

2. Razones de rendimiento de la arena en bruto y la arena de resina: Forma y tamaño de las partículas de arena en bruto: la superficie de las partículas de arena es lisa, con una redondez deficiente (como un coeficiente angular grande), un acoplamiento mecánico débil entre las partículas de arena y una resistencia superficial baja del molde de arena. Adición insuficiente de resina o mezcla desigual: lo que resulta en un bajo contenido de resina local y una resistencia insuficiente después del curado. Curado desigual: Especialmente en el caso de núcleos de arena gruesos, es posible que el interior no esté completamente curado o que la superficie se vuelva quebradiza debido al soplado excesivo (resina de furano). Tiempo de almacenamiento prolongado de los moldes de arena o alta humedad ambiental: los moldes de arena de resina absorben la humedad, reducen la resistencia y aumentan la generación de gas.

3. El motivo del diseño del sistema de vertido es que el líquido metálico se elimina excesivamente: el bebedero mira hacia la pared del molde o el núcleo de arena, formando un flujo de líquido metálico de alta velocidad que impacta directamente. El diseño del sistema de vertido no es razonable y la velocidad de llenado es demasiado rápida, lo que provoca una erosión y desgaste severos en la superficie del molde/núcleo de arena.

4. La temperatura de vertido del metal fundido en sí es demasiado alta: una carga de calor excesiva acelerará la descomposición térmica de la resina en la superficie del molde de arena y la sinterización de las partículas de arena, lo que hará que la capa descascarada se espese. Al mismo tiempo, la fluidez del hierro fundido es demasiado buena y aumenta la fuerza de fregado. Oxidación severa del hierro fundido: el alto contenido de óxidos (como FeO) en el hierro fundido puede reaccionar químicamente con las partículas de arena de SiO ₂, exacerbando la erosión y la tendencia a pegar la arena del líquido metálico en el molde de arena.

2. Una solución sistemática para resolver el problema de los nódulos de arena requiere partir de la prevención y el control, realizar investigaciones sistemáticas y optimizar los procesos.

1. Optimice el proceso de fabricación de formas y núcleos para garantizar una compactación uniforme: concéntrese en garantizar la compactación de piezas complejas como esquinas, protuberancias y cavidades profundas, y utilice herramientas especializadas para ayudar en la compactación. Moldura y reparación estandarizadas: opere con cuidado y utilice pasta o revestimiento de reparación especializado para reparar las áreas dañadas. Aplicación de recubrimientos reforzados: Elija recubrimientos en polvo de corindón o polvo de circón a base de alcohol de alta calidad, que tienen una alta resistencia al fuego y una fuerte resistencia a la corrosión. Asegúrese de que el recubrimiento tenga suficiente concentración y viscosidad, utilizando recubrimiento por inmersión, recubrimiento por flujo o recubrimiento por pulverización para garantizar un espesor de recubrimiento uniforme (generalmente de 2 a 4 capas, espesor de película seca de 0,3 a 0,8 mm). Completamente seco: Después de encender (recubrimientos a base de alcohol) o secar, asegúrese de que el recubrimiento esté completamente seco y libre de manchas de humedad. Asegúrese de que el escape sea suave: establezca una cantidad y un tamaño suficientes de orificios de escape en las posiciones apropiadas en el molde/núcleo de arena.

2. Controle estrictamente la calidad de la arena de resina y seleccione arena cruda de alta calidad: se debe dar prioridad al uso de arena de sílice con forma de partícula redonda y superficie lisa (como la arena Dalin de Mongolia Interior), con un coeficiente angular controlado entre 1,2 y 1,3, lo que favorece la mejora de la fluidez y la compactación y resistencia de la arena. Optimice la proporción de resina y el proceso de mezcla de arena: ajuste la cantidad de resina y agente de curado agregado según la estación y la temperatura y humedad ambientales (generalmente 0,8% -1,5% del peso de arena original) para garantizar una mezcla uniforme. Controle el efecto de curado: Evite el soplado excesivo o el curado insuficiente. Para núcleos de arena gruesos y grandes, se pueden utilizar procesos de llenado de bloques huecos o de coque. Controle el entorno de almacenamiento y uso: intente acortar el tiempo de almacenamiento de los moldes/núcleos de arena y evite la absorción de humedad. Se recomienda controlar la humedad en el taller por debajo del 60%.

3. Mejorar el diseño del sistema de vertido para seguir el principio de llenado "suave, rápido y ordenado": adoptar sistemas de vertido abierto, de inyección inferior o escalonado. Evite el lavado directo: el bebedero no debe apuntar directamente a las partes débiles de la pared del molde o al núcleo de arena. Se pueden utilizar medidas como la introducción de líneas tangentes, la instalación de fosos de bebedero y el uso de mallas filtrantes para amortiguar, dispersar y purificar el flujo de metal fundido. Calcula el tiempo de vertido adecuado: evita llenar demasiado rápido.

4. Optimice el proceso de fusión y vertido para controlar la temperatura de vertido adecuada: garantizando la integridad del relleno y evitando el aislamiento por frío, intente utilizar una temperatura de vertido más baja. Para piezas fundidas de máquinas herramienta de espesor de pared medio, generalmente se controla a 1350-1420 ℃ (medición óptica de temperatura). Purificación del hierro fundido: reforzar el pretratamiento del horno (como el uso de agentes de eliminación de escoria) para evitar la oxidación excesiva del hierro fundido y garantizar su pureza. Vertido suave: evite interrupciones y salpicaduras, y mantenga el vaso lleno.

5. Gestión e inspección in situ de la primera pieza: para la primera pieza después de nuevos moldes o cambios de proceso, inspeccione cuidadosamente las piezas que son propensas a formar nódulos de arena. Establezca puntos de control de procesos: supervise y registre procesos clave como compactación, recubrimiento y temperatura de vertido. Analice la ubicación de los nódulos de arena: basándose en la posición regular de los nódulos de arena, determine si se trata de un problema con la forma, el recubrimiento o el sistema de vertido.

Resumen y sugerencias: La solución al problema de los nódulos de arena en la producción de piezas fundidas de máquinas de fundición gris utilizando arena de resina es "mejorar la resistencia de la superficie del molde de arena" y "reducir la erosión/efecto térmico del líquido metálico en la pared del molde". Sugiera seguir estos pasos para solucionar problemas:

En primer lugar, compruebe el revestimiento: esta es la razón más directa y común. Confirme la calidad del recubrimiento, el espesor del recubrimiento y las condiciones de secado.

2. A continuación, verifique la compacidad y la operación de moldeo: verifique si el molde de arena en la posición correspondiente del nódulo de arena está suelto.

3. Luego analice el sistema de vertido: observe si aparecen grumos de arena justo enfrente del bebedero o en el lugar donde el flujo de metal se ve más afectado.

4. Finalmente verifique los parámetros del proceso: verifique si la proporción de arena de resina, la calidad de la arena cruda y la temperatura de vertido están dentro del rango controlado. A través de este análisis sistemático y mejora paso a paso, los defectos de las dunas de arena se pueden controlar y eliminar de manera efectiva, mejorando significativamente la calidad de la superficie y la precisión dimensional de las piezas fundidas de las máquinas herramienta.