Распространённые дефекты и способы их предотвращения?
Распространенные дефекты при производстве тормозных дисков: воздушные полости, усадочная пористость, песчаные поры и т. д.; содержание средне- и типового графита в металлографической структуре превышает стандарт или превышает стандартное количество карбидов; слишком высокая твердость по Бринеллю приводит к трудностям в обработке или неравномерной твердости; грубая структура графита приводит к несоответствию механическим свойствам стандарту, плохая шероховатость после обработки, а также периодически появляется явная пористость на поверхности отливки.
1. Образование и предотвращение воздушных пор: воздушные поры являются одним из наиболее распространенных дефектов литья тормозных дисков. Детали тормозных дисков малы и тонки, скорость охлаждения и затвердевания высока, и вероятность образования и повторного образования воздушных пор невелика. Песчаный стержень с жировым масляным связующим характеризуется большим газообразованием. Если содержание влаги в форме высокое, эти два фактора часто приводят к образованию инвазивных пор в отливке. Установлено, что при превышении содержания влаги в формовочном песке значительно увеличивается процент брака из-за пористости; в некоторых отливках с тонким песчаным стержнем часто появляются закупорка (поры, закупоривающие форму) и поверхностные поры (оболочки). При использовании метода горячего литья с песчаным стержнем, покрытым смолой, образование пор особенно серьезно из-за большого газообразования; как правило, тормозные диски с толстым песчаным стержнем редко имеют дефекты в виде воздушных пор;
2. Образование воздушных пор: газ, образующийся в песчаном стержне тормозного диска при высокой температуре, в нормальных условиях будет вытекать наружу или внутрь горизонтально через зазоры в песчаном стержне. Песчаный стержень диска истончается, газовый канал сужается, и сопротивление потоку возрастает. В одном случае, когда расплавленный чугун быстро погружает песчаный стержень диска, происходит выброс большого количества газа; или высокотемпературный расплавленный чугун контактирует с песчаной массой с высоким содержанием воды (неравномерное перемешивание песка) в каком-либо месте, вызывая взрыв газа, возгорание и образование закупоривающих пор; в другом случае, образовавшийся газ высокого давления проникает в расплавленный чугун, всплывает и выходит наружу. Если форма не может вовремя его удалить, газ распространяется в газовый слой между расплавленным чугуном и нижней поверхностью верхней формы, занимая часть пространства на верхней поверхности диска. Если расплавленный чугун затвердевает или имеет высокую вязкость и теряет текучесть, пространство, занятое газом, не может быть заполнено, и образуются поверхностные поры. Как правило, если газ, образующийся в сердечнике, не успевает подняться и выйти через расплавленное железо, он остаётся на верхней поверхности диска, иногда в виде отдельных пор, иногда после дробеструйной обработки для удаления окалины, а иногда после механической обработки, что приводит к потере времени на обработку. Когда сердечник тормозного диска толстый, расплавленному железу требуется много времени, чтобы подняться через сердечник и погрузить его. До погружения газ, образующийся в сердечнике, имеет больше времени для свободного потока к верхней поверхности сердечника через песчаный зазор, и сопротивление потоку наружу или внутрь в горизонтальном направлении также невелико. Поэтому дефекты в виде поверхностных пор образуются редко, но могут возникать отдельные изолированные поры. Иными словами, существует критический размер пор, при котором образуются закупоривающие поры или поверхностные поры, находящийся между толщиной и толщиной песчаного сердечника. Как только толщина песчаного сердечника становится меньше этого критического размера, возникает серьёзная тенденция к образованию пор. Этот критический размер увеличивается с увеличением радиального размера тормозного диска и с уменьшением толщины сердечника диска. Температура является важным фактором, влияющим на пористость. Расплавленный чугун поступает в полость формы через внутренний литник, минуя средний сердечник при заполнении диска, и встречается с противоположной стороной внутреннего литника. Из-за относительно длительного процесса температура снижается сильнее, а вязкость соответственно увеличивается, эффективное время для всплывания и удаления пузырьков короткое, и расплавленный чугун затвердевает до того, как газ полностью выйдет, поэтому легко образуются поры. Следовательно, эффективное время всплывания и удаления пузырьков можно увеличить, повысив температуру расплавленного чугуна на противоположной стороне диска от внутреннего литника.
