Дефекты литья стали

Классификация дефектов отливок

Создание современной классификации дефектов является важнейшей частью работ по профилактике брака отливок. Понятие «годная отливка» постоянно изменяется (происходит ужесточение требований по размерам, качеству поверхности и структуры, эксплуатационным характеристикам и другим показателям качества). Однако наличие стандартов, технических условий и другой технической документации, а также обеспечение взаимопонимания специалистов-литейщиков требуют стандартизации соответствующих терминов и классификации дефектов.

В целом все дефекты можно разделить на явные и скрытые. Явные дефекты обнаруживаются при внешнем осмотре или с помощью инструментальных средств, методик, указанных в нормативных документах. Например, если техническими условиями предусмотрено применение рентгеновской дефектоскопии, то обнаруживаемые внутренние дефекты будут явными. Скрытые дефекты не могут быть обнаружены визуально или с помощью предусмотренных техническими условиями средств. Они выявляются или после механической обработки, или в процессе эксплуатации литой детали.

Можно выделить два основания для классификации дефектов отливок: по причинам образования, т. е. по общности физико-химических или других явлений, обусловливающих появление дефекта, и по внешнему виду, форме, размерам и расположению на отливке.

По ГОСТ 19200-80 дефекты делят на пять больших групп: несоответствие по геометрии, дефекты поверхности, несплошности в теле отливки, включения и несоответствие по структуре.

Рассмотрим классификацию дефектов более подробно, выделив при этом стандартизованные термины.

Первая группа дефектов — несоответствие по геометрии.

Недолив — дефект в виде неполного образования отливки вследствие незаполнения полости литейной формы металлом при заливке из-за недостаточного количества жидкого металла, низкой температуры заливки, недостаточной скорости заливки и т. п. (рис. 9.1, а, б).

Неслитина (неспай) — дефект в виде отверстия произвольной формы или сквозной щели в стенке отливки, образовавшийся вследствие неслияния потоков металла пониженной жидкотекучести при заливке (рис. 9.1, в).

Обжим (выдавливание формы) — дефект в виде нарушенной конфигурации отливки, возникающий вследствие деформации формы из-за механических воздействий при ее сборке или во время заливки (рис. 9.1, г).

Подутость (раздутие, распор) — дефект в виде местного утолщения отливки вследствие распирания неравномерно или недостаточно уплотненной песчаной формы заливаемым металлом (рис. 9.1, д).

Перекос (сдвиг) — дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок вследствие их неточной установки и фиксации при формовке или сборке формы (рис. 9.1, е).

Стержневой перекос (стержневой сдвиг) — дефект в виде смещения отверстия, полости или части отливки, выполняемых с помощью стержня, вследствие его перекоса или неправильной установки (рис. 9.1, ж).

Разностенность (смещение стержня) — дефект в виде увеличения или уменьшения толщины стенок отливки вследствие смещения, деформации или всплывания стержня (рис. 9.1, з).

Стержневой залив (непроставленный стержень) — дефект в виде залитого металлом отверстия (или полости) в отливке из-за непроставленного в литейной форме стержня или его обрушения (рис. 9.1, и).

Коробление (прогиб) — дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильно изготовленной модели (рис. 9.1, к).

Незалив (нечеткость контура) — дефект в виде несоответствия конфигурации отливки чертежу вследствие износа модели или недостаточной отделки формы, нарушения режима заливки.

Зарез (заруб) — дефект в виде искажения контура отливки при отрезке литников, обрубке и зачистке.

Вылом (выбоина) — дефект в виде нарушения конфигурации и размера отливки при выбивке, обрубке, отбивке литников и прибылей, очистке и транспортировке (рис. 9.1, л).

Прорыв металла (прорыв формы) — дефект в виде искаженного образования или неправильной формы отливки, возникающий при заливке вследствие недостаточной прочности формы (рис. 9.1 ,м).

Уход металла (подъем формы, стек) — дефект в виде пустоты в теле отливки, ограниченный тонкой коркой затвердевшего металла, образовавшийся вследствие вытекания металла из формы при слабом ее креплении или нагружении.

Ко второй группе относятся дефекты поверхности.

Пригар (металлизация) — дефект в виде трудноотделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его оксидами (рис. 9.2, а).

Грубая поверхность (неровность поверхности) — дефект в виде шероховатости поверхности с параметрами, превышающими допустимые значения (рис. 9.2, б).

Спай (неспай) — дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образованного неполностью слившимися потоками металла с недостаточной температурой или прерванным потоком металла при заливке (рис. 9.2, в).

Складчатость (заворот, наплыв) — дефект в виде незначительных гладких возвышений и углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие пониженной жидкотекучести металла (рис. 9.2, г).

Ужимина (рвотина) — дефект, образовавшийся вследствие отслоения формовочной смеси при заливке, в виде углубления с пологими краями, которое заполнено формовочным материалом и прикрыто слоем металла (рис. 9.2, д).

Нарост (размыв, подрыв) — дефект в виде выступа произвольной формы, образовавшегося из загрязненного формовочными материалами металла вследствие местного разрушения литейной формы (рис. 9.2, е).

Засор (намыв) — дефект в виде кусочка формовочного материала, захваченного потоком жидкого металла и внедрившегося в поверхностные слои отливки (рис. 9.2, ж).

Залив (облой, грат) — дефект в виде металлического прилива или выступа, возникающего вследствие проникновения жидкого металла в зазоры по разъемам формы, стержней или по стержневым знакам (рис. 9.2, з).

Плена (заплеск, заворот) — дефект в виде самостоятельного оксидного слоя на поверхности или в объеме отливки, образовавшегося при недостаточно спокойном заполнении формы.

Просечка (заусенец, рубец) — дефект в виде невысоких прожилок на поверхности отливки, возникающих вследствие затекания металла в трещины на поверхности формы или стержня (рис. 9.2, и).

Окисление (пережог, рубашка) — дефект в виде окисленного слоя металла на поверхности отливки, получающегося после отжига отливок из белого чугуна на ковкий чугун.

Поверхностное повреждение (забоина) — дефект в виде искажения поверхности, возникающего при выбивке из формы, очистке или транспортировке отливки.

Газовая шероховатость (пузырчатость) — дефект в виде сферообразных углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл-форма.

Третью группу дефектов образуют несплошноcти в теле отливки.

Горячая трещина (усадочная трещина) — дефект в виде разрыва или надрыва тела отливки усадочного происхождения, возникающий в интервале температур затвердевания. Поверхность трещины окисленная и неровная. При вырубке трещина не распространяется в глубь тела отливки (рис. 9.3, а).

Холодная трещина (бой) — дефект в виде разрыва тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия. В вершине трещины сконцентрированы напряжения, поэтому при ударе трещина может распространиться в глубь тела отливки. Прежде чем проводить вырубку под заварку, необходимо перед вершиной трещины засверлить отверстие. Поверхность холодной трещины в отличие от горячей светлая и сравнительно гладкая.

Межкристаллическая трещина — дефект в виде разрыва тела отливки при ее охлаждении в форме по границам первичных зерен аустенита в температурном интервале его распада.

Усадочная раковина (подсадина) — дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой, иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки затвердевающего металла (рис. 9.3, б).

Объемная газовая раковина (пузырь) — дефект в виде полости, образованной выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами (рис. 9.3, в).

Ситовидная пористость — дефект в виде удлиненных тонких раковин, ориентированных перпендикулярно к поверхности отливки и вызванных повышенным содержанием водорода в кристаллизующемся слое (рис. 9.3, г).

Усадочная пористость (течь) — дефект в виде мелких пор, образовавшихся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки (рис. 9.3, д).

Утяжина (утяжка, подсадина) — дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образовавшегося вследствие усадки металла при ее затвердевании (рис. 9.3, ё).

Песчаная раковина — дефект в виде полости, полностью или частично заполненной формовочным материалом (рис. 9.3, ж).

Вскип (кип) — дефект в виде скопления раковин и наростов, возникших вследствие парообразования в местах переувлажнения литейной формы или проникновения газов из стержней в ее полость (рис. 9.3, з).

Поверхностная газовая раковина — дефект в виде расположенных в поверхностных слоях отливки полостей, имеющих форму взрывных камер. Они обнаруживаются после механической обработки и возникают вследствие проникновения выделяющихся из формы газов через затвердевший поверхностный слой расплава

Шлаковая раковина (шлак) — дефект в виде полости, полностью или частично заполненной шлаком.

Залитый шлак (шлак) — дефект в виде частичного заполнения литейной формы шлаком.

Графитовая пористость (течь) — дефект отливок из серого чугуна в виде сосредоточенных или паукообразных выделений графита, вызывающих неплотности металла при испытании гидравлическим или газовым давлением.

Газовая пористость — дефект в виде мелких пор, образовавшихся в отливке в результате выделения газов из металла при его затвердевании.

Рыхлота (подкорковая пористость) — дефект в виде скопления мелких усадочных раковин.

Непровар жеребеек (холодильников) — дефект в виде неплотности соединения металла отливки с поверхностью жеребеек (холодильников) вследствие их загрязнения, несоответствия масс, пониженной температуры заливаемого металла.

Четвертую группу дефектов образуют включения.

Металлическое включение — дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с отливкой (рис. 9.4, а).

Неметаллическое включение (черное пятно) — дефект в виде неметаллической частицы, попавшей в металл механическим путем или образовавшейся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла (рис. 9.4, б).

Королек (выпот) — дефект в виде шарика металла, отдельно застывшего и несплавившегося с отливкой, образовавшегося посредством брызг при неправильной заливке (рис. 9.4, в).

Пятая группа дефектов — несоответствие по структуре.

Отбел (твердое место) — дефект в виде твердых, трудно поддающихся механической обработке мест в различных частях отливки из серого чугуна, вызванных скоплением структурно-свободного цементита.

Половинчатость (отсер, первичный графит) — дефект в виде проявления в структуре серого чугуна в отливках из белого чугуна.

Ликвация — дефект в виде местных скоплений химических элементов или соединений в теле отливки, возникших в результате избирательной кристаллизации при затвердевании.

Флокен (белое пятно) — дефект в виде разрыва тела отливки под влиянием растворенного в стали водорода и внутренних напряжений, проходящего полностью или частично через объемы первичного аустенита.

Дефекты литья

Технология получения изделий из металла литьем известна человечеству более четырех тысячелетий. Металлические предметы — оружие, инструменты, украшения, утварь — составляли существенную часть рукотворного окружения человека.

И с первых же отливок мастеров-металлургов начали преследовать дефекты литья. В древности способы борьбы с дефектами при литье находили интуитивно. Современная металлургия применят для этого научный подход.

Классификация дефектов отливок

В современной металлургии существует несколько классификаций брака при литье.

В зависимости от степени изменения и возможности исправления виды дефектов подразделяют на:

• Условный брак. Отливка имеет недостатки, которые не ухудшают ее рабочие качества. Отливка идет в дальнейшую обработку
• Исправимый брак. Дефекты существенны, но поддаются коррекции тем или иным производственным способом. Например, наплавкой. После исправления брака литья деталь также идет в дальнейшую обработку.
• Окончательный брак. Ремонту не подлежит, поскольку это невыполнимо или очень дорого.

Дефекты литья также делятся по месту их обнаружения. Брак при литье, обнаруженный внутри участка называют внутренним.

Внутренний брак литья

Если же дефект обнаружен при дальнейшей обработке — это внешний брак.
По внешнему проявлению различают следующие основные виды дефектов отливок:

Пригар

Это слой формовочных материалов, спекшихся с металлом, прочно присоединенный к поверхности отливки.

Приливы

Это увеличение размеров отливок, не предусмотренное проектом. Разделяются на

• Заливы.- Возникают по линии стыковки частей формы. Возникают из-за несоблюдения размеров моделей и некачественным соединением частей опок
• Подутость, или распор — получаются из-за давления расплава на рыхлую смесь.
• Нарост возникает вследствие размыва формы потоком расплава при заливке.
• Просечки (гребешки, заусенцы) возникают из-за попадания расплава в повреждения формы или стержня.

Дефекты поверхности

Дефекты при литье часто проявляется в виде пороков поверхности. Сюда относятся

Внешние дефекты литья

• Засоры. Массы зерен земли или шлаков. Вызваны ошибками в проектировании форм, непродуманным расположением литников, несоблюдением технологии складирования и перевозки опок.
• Ужимины возникают при сырой формовке, когда слой земли разрывается в месте конденсации жидкости и в образовавшуюся пустоту затекает расплав.
• Спаи, или неслитины, возникают в зоне контакта слоев охладившегося расплава. Из-за недостаточной температуры эти потоки не могут правильно сплавиться.
• Плены возникают при окислении легирующих добавок.
• Морщинистость, или складчатость, заключается в появлении на поверхности разнонаправленных складок из-за скопления значительных объемов углерода.
• Выпот выглядит как большое количество лопнувших пузырьков и вызывается взрывообразным выделением скоплений графита
• Корольки — дефекты, вызванные разбрызгиванием расплава во время заливки. Шарик металла кристаллизуется и не сплавляется с отливкой.
• Коробление отливки возникает вследствие внутренних напряжений из-за неравномерного остывания

Трещины

Еще один часто встречающийся порок литья — это трещины. Они бывают:

Трещины — деффект литья

• Горячие. Возникают при температуре кристаллизации из-за усадочных напряжений. Приобретают неровный вид.
• Холодные. Возникают при более низких температурах, имеют ровный, прямой профиль.
• Межкристаллические. Свойственны легированным сталям в зонах неметаллических включений.

Газовые дефекты

• Ситовидная пористость — это множество мелких пузырьков в теле детали
• Газовые раковины – каверны большего размера, возникшие из-за выхода и объединения мелких пузырьков.

Изменение структуры металла

Встречается при отливке чугуна, на поверхности детали формируется тонкое включение чугуна другого вида.

Внутренние дефекты

Усадочные пороки возникают ввиду сжатия металла при смене им фазового состояния с жидкого на твердое.

Причины возникновения дефектов

Основные причины возникновения брака при литье

• Несоблюдение технологии литья: режима заливки и охлаждения, состава шихты и земли, порядка изготовления форм и т.п.
• Усадка металла при кристаллизации
• Ошибки при проектировании формы в целом и литниковой системы в особенности
• Недостаточная газопроводимость формы и нарушение вентиляции отливки

Дефект при усадки металла при кристаллизации

При условии соблюдения норм проектирования, состава смесей и технологических режимов литья производство получит качественную отливку, сведя вероятность брака литья к минимуму.

Способы исправления литейного брака

Для исправления поверхностных дефектов применяется механическая обработка — токарная, фрезерная или зачистка.

Фрезерная обработка брака литья

Если при этом размеры детали сократились больше допустимого, применяется наплавка тонкого слоя металла, доводящего размеры до требуемых и, как правило, улучшающего свойства заготовки.

Ультразвуковой неразрушающий метод контроля

Внутренний брак обнаруживается методами неразрушающего контроля. Иногда, если причина образования дефектов — внутренние напряжения, их удается снять путем нагрева и охлаждения по специальной методике. К сожалению, чаще внутренний брак литья исправлению не подлежат.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Дефекты литья стали

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮ3А ССР

ОТЛИВКИ ИЗ ЧУГУНА И СТАЛИ

Термины и определения дефектов

Iron and steel castings.
Terms and definitions of defects

Дата введения 1981-07-01

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 июня 1980 г. N 3143

ВЗАМЕН ГОСТ 19200-73

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 1992 г.

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий дефектов отливок из чугуна и стали.

Стандарт соответствует рекомендации СЭВ по стандартизации PC 46-63.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в качестве справочных и обозначены «Ндп».

Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты стандартизованных терминов на немецком (D), английском (Е) и французском (F) языках.

В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском языке и их иностранных эквивалентов.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, а недопустимые синонимы — курсивом.

НЕСООТВЕТСТВИЕ ПО ГЕОМЕТРИИ

НЕСООТВЕТСТВИЕ ПО ГЕОМЕТРИИ

Дефект в виде неполного образования отливки вследствие незаполнения полости литейной формы металлом при заливке

Неслитина
Ндп. Неспай
D. Kaltschweisse
Е. Cold lap
F. Reprise

Дефект в виде произвольной формы отверстия или сквозной щели в стенке отливки, образовавшихся вследствие неслияния потоков металла пониженной жидкотекучести при заливке

Обжим
Ндп. Выдав формы
Отдав формы
D. Stauchen, Stauchgrat an
Teilungen
Е. Incorrect shape
F. Corroyage

Дефект в виде нарушенной конфигурации отливки, возникающей вследствие деформации формы из-за механических воздействий до или во время заливки

Подутость
Ндп. Раздутие
Распор
D. Verstampfung
Е. Ram-off
F. Fausse variation

Дефект в виде местного утолщения отливки вследствие распирания неравномерно или недостаточно уплотненной песчаной формы заливаемым металлом

Перекос
Ндп. Сдвиг
D. Gussversatz, Versetzung
Е. Mismatch, cross-joint
F. Variation

Дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок вследствие их неточной установки и фиксации при формовке и сборке

Стержневой перекос
Ндп. Стержневой сдвиг
D. Versetzung, Versetzung Kern
Е. Mismatch in core
F. Dejettement de noyau

Дефект в виде смещения отверстия, полости или части отливки, выполняемых с помощью стержня, вследствие его перекоса

Разностенность
Ндп. Смещение стержня

Дефект в виде увеличения или уменьшения толщины стенок отливки вследствие смещения, деформации или всплывания стержня

Стержневой залив
Ндп. Непроставленный стержень

Дефект в виде залитых металлом отверстия или полости в отливке из-за непроставленного в литейной форме стержня или его обрушения

Дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели

Дефект в виде несоответствия конфигурации отливки чертежу вследствие износа модели или недостаточной отделки формы

Дефект в виде искажения контура отливки при отрезке литников, обрубке и зачистке

Дефект в виде нарушения конфигурации и размера отливки при выбивке, обрубке, отбивке литников и прибылей, очистке и транспортировании

Дефект и виде неполного образования или неправильной формы отливки, возникающей при заливке вследствие недостаточной прочности формы

Дефект в виде пустоты в теле отливки, ограниченной тонкой коркой затвердевшего металла, образовавшейся вследствие вытекания металла из формы при слабом ее креплении

ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ

Пригар
Ндп. Металлизация
D. Angebrannter Sand
E. Burn on
F. Grippure

Дефект в виде трудно отделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его окислами

Спай
Ндп. Неспай
D. Kaltschweisse
E. Cold lap, cold shut
F. Reprise

Дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образованного неполностью слившимися потоками металла с недостаточной температурой или прерванного при заливке

Дефект в виде углубления с пологими краями, заполненного формовочным материалом и прикрытого слоем металла, образовавшегося вследствие отслоения формовочной смеси при заливке

Нарост
Ндп. Размыв
Подрыв
D. Auswuchs, Treibstelle
Е. Knob, scab
F. Bosse

Дефект в виде выступа произвольной формы, образовавшегося из загрязненного формовочными материалами металла вследствие местного разрушения литейной формы

Залив
Ндп. Облой
Грат
D. Grat, Gussgrat
Е. Flash, cross-joint
F. Barbe, bavure de joint

Дефект в виде металлического прилива или выступа, возникающего вследствие проникновения жидкого металла в зазоры по разъемам формы, стержней или по стержневым знакам

Засор
Ндп. Намыв
D. Verunreinigung,
Verschmutzung
Е. Surface contamination
F. Remblayage, obstruction

Дефект в виде формовочного материала, внедрившегося в поверхностные слои отливки, захваченного потоками жидкого металла

Дефект в виде самостоятельного металлического или окисного слоя на поверхности отливки, образовавшегося при недостаточно спокойной заливке

Просечка
Ндп. Заусенец
Рубцы
D. Stechen
E. Veining, mapping
F. Bavure

Дефект в виде невысоких прожилок на поверхности отливки, возникших вследствие затекания металла в трещины на поверхности формы или стержня

Дефект в виде окисленного слоя металла с поверхности отливки, получившийся после отжига отливок из белого чугуна на ковкий чугун

Дефект в виде искажения поверхности, возникшего при выбивке отливки из формы, очистке и транспортировании

Складчатость
Ндп. Наплыв
Заворот
D. Faltenbildung, Runzein
Е. Foldness, waviness
F. Plissement

Дефект в виде незначительных гладких возвышений и углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие пониженной жидкотекучести металла

Дефект в виде шероховатости поверхности с параметрами, превышающими допустимые значения

Дефект в виде сферообразных углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл-форма

НЕСПЛОШНОСТИ В ТЕЛЕ ОТЛИВКИ

Дефект в виде разрыва или надрыва тела отливки усадочного происхождения, возникшего в интервале температур затвердевания.

Примечание. Горячая трещина располагается по границам кристаллов, имеет неровную окисленную поверхность, на которой иногда видны дендриты

Дефект в виде разрыва тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия.

Примечание. Холодная трещина обычно имеет чистую светлую или с цветами побежалости зернистую поверхность

Межкристаллическая трещина
D. Mikroriss, Korngrenzenriss
Е. Intercrystalline crack
F. Fissure intercristallique

Дефект в виде разрыва тела отливки при охлаждении отливки в форме на границах первичных зерен аустенита в температурном интервале распада.

Примечание. Межкристаллическая трещина в изломе термически обработанной пробы (отливки) имеет вид сглаженных поверхностей с зеркальным блеском на общем сером фоне волокнистой составляющей излома и образуется под воздействием водорода, растворенного в стали

Газовая раковина
Ндп. Пузырь
D. Blasen
Е. Blowholes
F. Soufflure

Дефект в виде полости, образованной выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами

Дефект в виде удлиненных тонких раковин, ориентированных нормально к поверхности отливки, вызванных повышенным содержанием водорода в кристаллизующемся слое

Дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки при затвердевании металла

Песчаная раковина
D. Sandeinschluss
Е. Sand holes, drop
F. Inclusion de sable

Дефект в виде полости, полностью или частично заполненной формовочным материалом

Шлаковая раковина
Ндп. Шлак
D . Schlackenblasen
Е. Slag blowholes, slag inclusion
F. Soufflures de scorie

Дефект в виде полости, полностью или частично заполненной шлаком

Дефект в виде частичного заполнения литейной формы шлаком

Дефект отливок из серого чугуна в виде сосредоточенных или паукообразных выделений графита, вызывающих неплотности металла при испытании гидравлическим или газовым давлением

Дефект в виде мелких пор, образовавшихся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки

Дефект в виде мелких пор, образовавшихся в отливке в результате выделения газов из металла при его затвердевании

Рыхлота
Ндп. Подкорковая пористость
D. Mikrolunker
Е. Microporosity, shrinkage porosity, grain boundary cracks
F. Microretassure

Дефект в виде скопления мелких усадочных раковин.

Примечание. Рыхлота обнаруживается при механической обработке отливки или методами дефектоскопии

Дефект в ряде несплошности соединения металла отливки с поверхностью жеребеек (холодильников) вследствие их загрязнения, несоответствия масс, пониженной температуры заливаемого металла

Дефект в виде скопления раковин и наростов, образовавшихся вследствие парообразования в местах переувлажнения литейной формы или проникновения газов из стержней в полость литейной формы

Утяжина
Ндп. Утяжка
Подсадина
D. Aussenlunker,
Einfallstelle
E. Shrinkage depression
F. Poquette retassure de surface

Дефект в виде углубления с закругленными краями на поверхности отливки, образовавшегося вследствие усадки металла при затвердевании

BKЛЮЧЕНИЯ

Металлическое включение
D. Metallischer
Fremden Ursprungs
E. Exogenous metallic inclusion
F. Inclusion d’origine

Дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с отливкой

Дефект в виде неметаллической частицы, попавшей в металл механическим путем или образовавшейся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла

Королек
Ндп. Выпот

Дефект в виде шарика металла, отдельно застывшего и несплавившегося с отливкой, образовавшегося брызгами при неправильной заливке

НЕСООТВЕТСТВИЕ ПО СТРУКТУРЕ

Отбел
Ндп. Твердые места
D. Harte Stellen
E. Chill hard spots
F. Points durs

Дефект в виде твердых, трудно поддающихся механической обработке мест в различных частях отливки из серого чугуна, вызванных скоплением структурно свободного цемента

Дефект в виде проявления структуры серого чугуна в отливках из белого чугуна

Дефект в виде местных скоплений химических элементов или соединений в теле отливки, возникших в результате избирательной кристаллизации при затвердевании

Флокен
Ндп. Белые пятна
D. Flocken
Е. Flakes
F. Flocon

Дефект в виде разрыва тела отливки под влиянием растворенного в стали водорода и внутренних напряжений, проходящего полностью или частично через объемы первичных зерен аустенита.

Примечание. Флокен в изломе термически обработанной пробы (отливки) имеет вид сглаженных поверхностей без металлического блеска (матового цвета) на общем сером фоне волокнистой составляющей

Дефекты литья стали

Виды дефектов отливок

Отливкам, как и слиткам, присущи свои дефекты (рис. 48). Кроме того, на практике встречаются другие пороки: приливы или местные утолщения отливок (залив, подутость, нарост, обвал, подрыв, обжим, задир; см. рис. 48); искажение формы и размеров (недолив, коробление, разностенность, перекос, вылом); несоответствие состава, структуры и свойств сплавов.

Рис. 48. Виды дефектов в отливках:
а — ужимина; б — утяжина н закрытая усадочная раковина; в —королек; г — термическая трещина; 0 —обжим формы; е — задир

Основными являются поверхностные и внутренние дефекты.

К поверхностным дефектам относят:

пригар, когда поверхность отливки полностью или частично покрыта слоем формовочного материала, пропитанного металлом и его оксидами. Причиной этому могут служить высокая температура заливки, большая продолжительность заливки, недостаточная раскисленность металла, слабое или, наоборот, слишком сильное уплотнение формовочной смеси, низкая теплопроводность смеси или ее малая газопроницаемость, неудовлетворительное качество очистки отливок.

Ужимина — небольшое утолщение на поверхности отливки, содержащее промежуточный слой формовочного материала. Причина ее образования — слишком медленная заливка формы, неудовлетворительные свойства формовочной смеси (низкая прочность, высокие термические напряжения), наличие в отливках больших плоских поверхностей, технологические нарушения при заливке металла (неравномерная подача металла, перерывы струи), повышенная газотворность смеси, длительное выстаивание сухих или подсушенных форм перед заливкой, отслаивание формовочной краски при заливке или сушке, большое давление газов в толще формы.

Спай — немонолитное слияние потоков металла, имеющее вид шва с округленными кромками, уходящее в глубь отливки. Причина его образования — непровари-вание металла в месте слияния двух потоков, низкая температура заливки, медленное заполнение формы, низкая жидкотекучесть металла (высоколегированная сталь, сплав), заливка тонкой или прерывистой струей и т. д.

Горячая трещина — хорошо заметный разрыв стенок отливки, проходящий по границам зерен металла, с неровной черной поверхностью излома и со следами ден-дритов. Она образуется при наличии значительных перепадов температур в стенках и отдельных частях отливки в период затвердевания и дальнейшего охлаждения, при механическом торможении усадки элементами литниковой системы, при повышенной температуре заливки, неравномерном подводе металла к отливке, недостаточном питании массивных узлов отливки, при повышенном содержании примесей, увеличивающих хрупкость металла (например, серы).

Холодная трещина — слабо заметный разрыв стенок отливки со светлой зернистой поверхностью излома или цветом побежалости. Причины ее образования в основном те же, что и при горячей трещине, только их влияние проявляется при более низких температурах.

Термические трещины — сквозные или поверхностные разрывы в отливке, они образуются при плазменной резке, электросварке, термической обработке из-за значительного температурного перепада между нагреваемыми и иенагреваемыми участками отливок, различных коэффициентов линейного расширения поверхностного слоя и сердцевины отливки, низкой теплопроводности сплава.

Внутренние дефекты подразделяются на две основные группы: раковины и включения. К раковинам относятся:

Усадочная раковина — открытая или закрытая полость в объеме отливки с шероховатой поверхностью

и следами дендритов, образуется по причинам нерациональной конструкции самой отливки или литниковой системы, недостаточной эффективности холодильников, несоответствия химического состава стали или сплава.

Рыхлость — местное скопление мелких раковин с шероховатыми стенками, часть со следами дендритов, возникает из-за повышенного интервала затвердевания, неблагоприятной геометрии отливки, исключения нормального питания металлом в процессе затвердевания.

Утяжка — пологое поверхностное углубление с гладкими стенками, выявляемое чаще всего в местах, примыкающих к тепловым узлам отливки. Она образуется из-за недостаточной прибыли в толстостенной отливке, необеспеченного питания металлом мест соединения нескольких стенок, нерациональной конструкции отливки, литниковой системы, несоответствия химического состава сплава.

Газовая раковина — внутренняя или выходящая на поверхность округлая полость в объеме отливки размером более 2—3 мм с гладкими стенками (располагается отдельно или группами). Возникает в отливках с повышенной газотворной способностью и низкой газопроницаемостью формы и стержней, при пониженной температуре заливаемого металла, при повышенной газонасыщенности стали (сплава) или при механическом захвате газов элементами литниковой системы при заливке формы.

Ситовидная пористость — вытянутые, иногда округлые раковины с гладкими стенками диаметром менее

2—3 мм. Выявляется при насыщении газами расплавленного металла, от соприкосновения металла с влажными материалами формы, ковша и др.

К включениям относятся:

Шлаковая раковина — неметаллическое включение, имеющее вид и состав шлака (одиночного вида или гнезда). Образуется при недостаточном перегреве металла, пониженной вязкости шлака, большом его количестве в результате неправильной и небрежной заливки сплава и при недостаточно эффективном удержании шлака в шлаковой чаше литниковой системы.

Песчаная раковина — включения того же вида и состава, что и формовочные материалы. Образуется при разрушении или размыве формы, в результате попадания формовочной смеси в полость формы до заливки при плохой сборке;

Металлические включения — наличие в отливке частиц сплава, отличающихся от основного металла (частички нерасплавившихся ферросплавов и др.). Образуются при попадании в полость формы посторонних металлических предметов, неполного расплавления ферросплавов и других легирующих материалов, а также неполного расплавления внутреннего холодильника.

Королек— металлическое включение того же состава, что и отливка. Образуется при неправильном режиме заливки отливок (перерыв струи, выбросы и разбрызгивание металла и др.), а также при неудачной конструкции литниковой системы, обусловливающей раздробление струи расплава.

Несоответствие химического состава отливок требованиям стандарта обнаруживается химическим анализом металла отливки. Причиной его могут быть: некондиционные шихтовые материалы, влажность шихты, влияние печных газов, неправильный режим плавки, ошибки в расчете шихты.

Несоответствие механических свойств отливок требованиям стандарта выявляется при испытаниях механических свойств металла специальной пробы, залитой из одного ковша с отливкой или в процессе механической обработки деталей.

Оно может быть вызвано отклонениями от нормы по химическому составу, плохим раскислением стали, очень высокой температурой заливки, неправильным режимом термообработки, загрязненностью металла неметаллическими включениями.

Несоответствие макро- и микроструктуры требованиям стандарта заключается в следующем: для стали — столбчатое кристаллическое строение, крупное зерно, усадочная и газовая пористость, неметаллические включения, зональная и дендритная ликвация; для чугуна — наличие или отсутствие отбела в отличие от заданной структуры, появление графита нежелательных форм и размеров, недостаточное количество перлита или феррита, усадочная и газовая пористость. Причиной возникновения отклонений могут быть: слишком горячий или слишком холодный металл, поступающий для литья; нарушения по химическому составу, неправильный режим термообработки, недостаточное питание отливки при кристаллизации из-за нарушения режима заливки или неудачной конструкции литниковой системы.

Брак литья

Бракованной, не пригодной к эксплуатации, называют такую отливку, которая имеет, хотя бы один, неисправимый и недопустимый по техническим условиям дефект.

Классификация дефектов литья предусмотрена ГОСТом, который определяет 22 вида дефектов: заливы, коробление, корольки, наросты, недолив, отбел, пригар, раковины газовые и шлаковые, рыхлоты или пористость, спаи, трещины горячие и холодные, ужимины, несоответствие металла стандартам и техническим условиям по химическому составу, микроструктуре и физико-механическим свойствам, несоответствие веса отливок стандартам, механические повреждения.

Брак может быть по следующим основным причинам: несоблюдение технологии, ошибки при конструировании детали и ошибки при проектировании технологического процесса изготовления отливки.

Основные виды брака отливок и меры его устранения

Короблением называется изменение размеров и контуров отливки под влиянием усадочных напряжений. Причинами этого вида брака могут быть нерациональность конструкции отливки (например, разностенность), что приводит к образованию внутренних напряжений; неправильный подвод металла, ухудшающий равномерность его остывания; неправильные состав или температура заливаемого металла, вызывающие чрезмерную усадку; неправильный режим охлаждения отливки и недостаточная податливость формы и стержней.

Газовыми раковинами называются пустоты, расположенные на поверхности или внутри отливки. Форма раковины сферическая или округленная, поверхность гладкая блестящая. Раковины могут быть одиночными или расположенными гнездами различного объема. Раковины обнаруживают в большинстве случаев при механической обработке.

Газовые раковин ы появляются в том случае, когда в металле большое содержание газов вследствие плохого качества исходных материалов или неправильного режима плавки; неправильно проведено модифицирование металла. Пониженная газопроницаемость или повышенная влажность формовочных и стержневых смесей; повышенное содержание газообразующих веществ в формовочных и стержневых смесях; чрезмерное местное смачивание формы при вытаскивании модели; недостаточная вентиляция форм и стержней; недостаточно просушенные формы или стержни; неправильная окраска форм и стержней (выделяется большое количество газа); применение окисленных жеребеек или металлических вкладышей (окислы, разлагаясь, образуют газ); чрезмерно высокая температура металлической формы; низкая температура заливаемого сплава, не обеспечивающая выхода из него газов; чрезмерно быстрое заполнение формы, в результате чего воздух из формы не успевает удалиться; неправильная конструкция отливки, не обеспечивающая отвод газа из стержня или имеющая много горизонтальных поверхностей, также могут служить причинами образования газовых раковин.

Песчаными раковинами называются закрытые или открытые раковины, полностью или частично заполненные формовочным материалом. Причины такого брака следующие: местное разрушение и засорение форм при сборке; недостаточная прочность формовочной и стержневой смесей или красок; применение неисправных моделей, что приводит к подрыву формы; неправильное крепление отъемных частей модели; недостаточное крепление выступающих частей формы; слабая или неравномерная набивка формы и стержней; несоответствие размеров знака стержней и формы, что приводит к обжиму формы и ее засорению при сборке; неправильный подвод литниковой системы, что приводит к размыву формы или стержня; обвал формы при установке груза; нетехнологичность конструкции отливки, т. е. наличие в отливке углублений, которые образуют непрочные тонкие выступы и острые углы в форме; недостаточная величина галтели, а также отсутствие или недостаточность литейного уклона в отливке.

Усадочными раковинами называются открытые или закрытые пустоты в теле отливки, имеющие шероховатую поверхность с грубокристаллическим строением.

Рыхлотами или пористость ю называется крупнозернистое и неплотное строение сплава с наличием межкристаллических пустот большей или меньшей величины.
Причинами брака по усадочным раковинам и рыхлотам могут быть неправильная конструкция отливки, не обеспечивающая равномерного ее охлаждения (имеются местные скопления металла); недостаточное питание отливки жидким металлом в процессе затвердевания из-за неправильного расположения прибылей, выпоров и литников, неправильные размеры и установка холодильников (металлических вкладышей); повышенное содержание элементов, способствующих увеличению усадки; чрезмерно высокая температура заливки.

Шлаковыми раковинами называются открытые или закрытые пустоты, полностью или частично заполненные шлаком. Причины такого брака: окисленная и загрязненная шихта и загрязненные флюсы; нестойкие огнеупоры, способствующие обильному выделению шлаков; низкая температура металла и низкая его жидкотекучесть, препятствующие отделению шлака от металла в ковше и литниковой системе; неправильная литниковая система, не отделяющая шлака; разрушение фильтровальной сетки вследствие непрочности стержневой смеси или недостаточной сушки; нерациональное устройство ковшей, дающее плохое отделение шлака; небрежная очистка металла от шлака в ковше перед заливкой и небрежная (с пропуском шлака) заливка металла в формы; нераскисленный металл.

Трещинами горячими и холодными называют разрывы сквозные и несквозные или надрывы в стенах отливок. Поверхность излома в горячих трещинах, поскольку они появляются при высоких температурах, всегда окислена; в холодных трещинах поверхность излома совершенно чистая или покрыта легким цветом побежалости. Трещины обнаруживаются постукиванием, гидропробой и способом магнитной дефектоскопии.

Причинами появления горячих и холодных трещин могут быть неправильная конструкция отливки с резким переходом от толстых к тонким сечениям; острые внутренние углы в отливках; сопротивление форм и стержней нормальной усадке металла из-за чрезмерной плотности набивки; неправильно подготовленный состав формовочной и стержневой смесей, малая податливость их, неправильное расположение ребер опок или каркасов в стержнях, что препятствует усадке отливки; неправильный химический состав, т. е. повышенное содержание элементов, увеличивающих усадку или уменьшающих предел прочности при высоких температурах; неправильный режим заварки и термической обработки; заливка слишком горячим металлом и неправильный подвод металла, что ухудшает равномерное остывание отдельных частей отливки; удары при отбивке литников или при транспортировке отливок, имеющих большие внутренние напряжения.

Недолив и спай . Недолив характеризуется тем, что при заливке конфигурация и размеры отливки остаются частично невыполненными из-за недостаточного заполнения формы металлом. Спай — сквозные или поверхностные с закругленными краями потоки преждевременно застывшего металла.

Причинами такого брака являются: недостаточное количество металла в ковше, низкая температура сплава при заливке и недостаточная жидкотекучесть его; уход металла из формы вследствие неплотной сборки; недостаточная вентиляция формы и стержня, вызывающая повышенное давление газов в форме; недостаточное сечение литниковой системы; нерациональная конструкция отливки из-за наличия слишком тонких незаливающихся стенок.

Дефекты поверхности . На поверхности отливок из медных сплавов часто наблюдаются червеобразные или осповидные углубления, пятна и оловянносвинцовистые выделения.

Причины образования червеобразных углублений следующие: сравнительно медленное заполнение сплавом полости формы; перегрев жидкого металла с образованием окислов, что способствует выделению окиси цинка и отложению других окислов на поверхности отливки.

Осповидные углубления образуются из-за употребления при плавке чрезмерно большого количества жидкоплавких флюсов, которые попадают из ковша в форму.

Оловянистые выделения образуются вытеснением легкоплавких составляющих из основного раствора в периферийную часть отливки. Черные пятна разных размеров появляются на отливках в том случае, когда в стержневую смесь добавлено излишнее количество муки и патоки.

Ликвация , или неоднократность химического состава по сечению отливки, чаще встречается в алюминиевых, сплавах АлЗ, Ал5, в стальном литье и других из-за высокой температуры заливки, недостаточного перемешивания жидкого металла перед разливкой, избытка присадок, усиливающих склонность к ней.