Zrozumienie wad odlewów: Kiedy odlew podlega zwrotowi?

Odlewnictwo metali jest nowoczesnym przemysłem produkcyjnym, a produkty odlewane są wykorzystywane w 90% dóbr trwałych, od latarni do promów kosmicznych. Mimo to, żaden odlew nie jest idealny. Nawet z ostatnimi innowacjami w symulacji i technologii procesu, prawie każdy odlewany produkt będzie zawierał jakiś poziom defektu. Jasne zrozumienie wad odlewniczych jest kluczowe dla każdego klienta odlewniczego, ponieważ pomaga kierować realistycznymi oczekiwaniami podczas pracy z zakładem odlewniczym. Podczas gdy doświadczone zakłady odlewnicze potrafią znaleźć równowagę pomiędzy kosztami a jakością, nabywcy powinni być ściśle zaangażowani w określanie dopuszczalnych poziomów wad w dostarczanych produktach. Najczęściej spotykane wady odlewnicze Jednymi z najczęściej występujących rodzajów wad odlewniczych są porowatość i wtrącenia. Porowatość może być spowodowana obecnością gazu w stopie, w takim przypadku powstałe wady są zazwyczaj małe, negatywne i mają eliptyczny kształt. Porowatość może również wynikać z kurczenia się, które występuje, gdy w pewnych obszarach nie ma wystarczającej ilości materiału wsadowego.

W niektórych przypadkach, porowatość może być nawet spowodowana przez wtrącenia lub tlenki, które dostały się do wnętrza formy. W odlewaniu w piasku i odlewaniu inwestycyjnym, stosunkowo często obserwuje się wtrącenia pochodzące z kawałków formy, które oderwały się podczas zalewania, lub które zostały wypalone na boku odlewu. W odlewaniu inwestycyjnym, wtrącenia muszli pojawiają się jako małe kawałki ceramiki wbite w zestaloną część. Odlewy formowane w skorupie czasami wykazują wypalenie, gdzie piasek z formy łączy się ze stopem tak, że nie można go usunąć podczas wytrząsania. Wtrącenia są często naprawiane przez odlewnie przed wysyłką do klienta, a w wielu przypadkach niski poziom wtrąceń jest dopuszczalny w produkcie końcowym. Wady, które częściej podlegają zwrotowi to gorące łzy, docieranie na zimno, gięcie, błędy w wykonaniu i bicie. Gorące łzy to pęknięcia, które tworzą się w odlewie z powodu przegrzanych miejsc w formie. Docieranie na zimno może wystąpić, jeśli temperatura zalewania lub szybkość zalewania nie są optymalne i pojawia się jako podział w odlewie, gdzie jedna strona zbytnio ostygła przed spotkaniem z drugą. Gięcie może wystąpić w prawie każdym procesie odlewania, ale jest najbardziej powszechne w przypadku form wielokrotnego użytku, jak w formowaniu trwałym. Misruns występują, gdy stopiony metal nie wypełnia wnęki formy. Może to wynikać z przechylenia formy, niewystarczającego wlewu lub niewłaściwej temperatury wlewu. Zwłaszcza w odlewnictwie piaskowym, bicie może być również częstą wadą. Bicie występuje wtedy, gdy metal wycieka z formy, albo z powodu uszkodzonej formy, albo nieodpowiedniego uszczelnienia pomiędzy wlewem a wlewem.

Zapobieganie lub naprawa wad odlewniczych Jeśli wady powodują zwroty lub złom wewnętrzny, zakłady odlewnicze dostosują procesy robocze, aby zmniejszyć lub wyeliminować ich występowanie. Procesy topienia i odgazowywania mogą być dostosowane do redukcji porowatości gazowej. Porowatości skurczowej można zapobiec poprzez projektowanie narożników o większym promieniu lub poprzez optymalizację temperatury formy i zalewania. Wtrącenia można zmniejszyć poprzez dokładniejsze usuwanie żużla podczas topienia lub poprzez powlekanie form, tak aby pozostały nienaruszone do czasu wytrząsania. Błędy najazdowe są często spowodowane błędami w procesie zalewania i mogą być skorygowane poprzez instruktaż. W zależności od rodzaju, ciężkości i częstotliwości występowania wad odlewniczych, zakłady odlewnicze mogą zdecydować się na usunięcie wad poprzez obróbkę końcową, taką jak szlifowanie i spawanie. Pozytywne wady mogą być szlifowane w celu utworzenia gładkiej powierzchni. Porowatość spowodowana gazem lub skurczem, a nawet w niektórych przypadkach błędne wykonanie, może być naprawiona poprzez spawanie. Spawanie (zdjęcie powyżej) jest w stanie przywrócić część do takich samych specyfikacji, jakie byłyby możliwe bez wady. Szczególnie po obróbce cieplnej, materiały spawane mają niemal identyczne właściwości fizyczne jak części w pełni odlewane.

Kiedy odlew jest zwrotny Określenie, kiedy część jest zwrotna jest ważnym aspektem procesu rozwoju produktu. Klienci i zakłady odlewnicze muszą wcześniej uzgodnić akceptowalne poziomy wad. Na przykład, każdy procent porowatości większy niż uzgodniony poziom będzie podlegał zwrotowi, ale wszystko co jest mniejsze zostanie zaliczone. Specyficzne właściwości części czasami mają inne wymagania. Na przykład, porowatość gazowa jest często niewidoczna, dopóki powierzchnia nie zostanie obrobiona, odsłaniając negatywne defekty wewnątrz odlewu. Projekt klienta może wymagać bardzo niskiego poziomu porowatości w określonym obszarze, który będzie poddawany obróbce mechanicznej, aby zapewnić gładką powierzchnię po obróbce mechanicznej. Inne wady mogą wydawać się zwrotne, ale przy bliższej inspekcji nie są. Niewielkie wtrącenia lub skurcze mogą powodować wady estetyczne, które zostaną zauważone przez kontrolę jakości klienta podczas inspekcji. Jednakże, korzystne jest zarówno dla klienta jak i odlewni, aby dojść do porozumienia, które uwzględnia pewien poziom zmienności w powierzchniach niekrytycznych. Koszt całkowitego wyeliminowania wad estetycznych może być zbyt wysoki, aby część była opłacalna, zarówno dla odlewni jak i klienta końcowego. Kilka grup przemysłowych oferuje standardowe wytyczne i systemy oceny, aby pomóc określić dopuszczalne poziomy wad, w tym ASTM, ASME i SAE. Normy te zapewniają skale do pomiaru występowania wad, ale każda część ma inne wymagania. Procesy produkcyjne mogą być ulepszane i dostosowywane w celu podniesienia jakości części, ale wyższa jakość prawie zawsze oznacza wyższe koszty. W celu zapewnienia satysfakcjonującego wyniku dla obu stron, zakłady odlewnicze i klienci muszą współpracować w celu określenia równowagi pomiędzy jakością odlewu, poziomem defektów i ogólnym kosztem.