Il tuo primo calco è appena uscito dallo stampo, coperto di chiazze ruvide e sabbiose. La superficie ha un aspetto orribile, niente a che vedere con la finitura liscia che ti aspettavi. Controlli l'umidità della sabbia. È al 3.2%, perfettamente nella norma. Cosa è andato storto?
Verde colata in sabbia I difetti danneggiano i getti in nove modi diversi, ognuno causato da problemi specifici nella composizione della sabbia, nella manipolazione dello stampo o nelle pratiche di colata del metallo.
La maggior parte dei difetti può essere identificata tramite un'ispezione visiva prima dell'inizio di qualsiasi lavorazione. I difetti superficiali si manifestano immediatamente: ruvidità, fori, crepeo metallo in eccesso. I difetti interni richiedono test a raggi X o ultrasuoni per rilevare cavità e porosità nascoste all'interno della fusione.
I nove principali tipi di difetti sono:
I difetti del gas si verificano quando l'aria intrappolata, il vapore o i gas di combustione non riescono a fuoriuscire attraverso la sabbia durante la colata, creando buchi e cavità nella fusione.
I difetti più comuni sono i buchi e i fori di spillo. colata di sabbia verdeSi presentano come cavità rotonde o ovali: le sfiatatoi misurano 3 mm o più, mentre i forellini restano sotto i 3 mm. Entrambe si trovano sulla superficie della fusione o appena sotto di essa.
La penetrazione del metallo avviene quando il metallo fuso si insinua tra i granelli di sabbia o si fonde chimicamente con la superficie della sabbia, creando una consistenza ruvida e sabbiosa, estremamente difficile da pulire.
Questo difetto si presenta come una carta vetrata finitura superficiale Con granelli di sabbia incastonati nel metallo. Nei casi più gravi, si nota uno spesso strato di sabbia e metallo fusi che richiede levigatura o sabbiatura per essere rimosso. La rugosità si estende oltre la normale consistenza della fusione: si possono percepire i singoli granelli di sabbia incastonati nella superficie.
I difetti di restringimento si formano perché il metallo si contrae raffreddandosi dallo stato liquido a quello solido e, se non si compensa questa perdita di volume con altro metallo fuso, si formano cavità e porosità.
La maggior parte dei metalli è meno densa allo stato liquido che allo stato solido. Il ferro si restringe di circa il 3-4% in volume durante la solidificazione. L'acciaio si restringe del 4-5%. L'alluminio si restringe del 6-7%. Quel volume deve pur provenire da qualche parte.
Il restringimento si manifesta in due forme: cavità concentrate (grandi vuoti) o porosità distribuita (reti spugnose di piccoli fori).
cavità di restringimento Si presentano come grandi cavità irregolari, tipicamente localizzate nell'ultimo punto di solidificazione della fusione. Spesso hanno un caratteristico aspetto ad albero o a V con dendriti (escrescenze cristalline) visibili all'interno. La superficie della cavità appare ruvida e ossidata perché si è formata durante la parziale solidificazione del metallo.
Le cavità da ritiro si trovano nei punti caldi: sezioni spesse, giunzioni tra pareti spesse e sottili e aree più lontane dalle porte di ingresso del metallo. Queste posizioni rimangono liquide più a lungo mentre il metallo circostante si solidifica.
Porosità da ritiro Si presenta come piccoli fori sparsi distribuiti in una regione piuttosto che come un'unica grande cavità. Sotto ingrandimento, la porosità appare come una spugna con vuoti interconnessi tra i grani metallici. Questo accade quando il metallo non solidifica uniformemente: diverse aree si congelano in tempi diversi, intrappolando piccole sacche di ritiro tra di esse.
I difetti di espansione della sabbia si verificano quando la sabbia nello stampo si riscalda durante la colata e si espande, creando sollecitazioni compressive che deformano o crepano la superficie dello stampo.
La sabbia silicea si espande quando riscaldata. Inizialmente l'espansione è minima, ma a 573 °C la sabbia di quarzo subisce una trasformazione cristallina che causa un'espansione improvvisa dell'1.2% in volume. Poiché la sabbia a ridosso della cavità metallica diventa molto più calda di quella più esterna, si ottiene un'espansione differenziale: lo strato interno caldo cerca di espandersi mentre lo strato esterno freddo lo trattiene.
Questa sollecitazione compressiva deve pur andare da qualche parte. La superficie della sabbia si deforma, si crepa o si solleva, e il metallo fuso può fluire in quelle crepe e difetti.
Questi tre difetti sono tutti causati dall'espansione della sabbia, ma hanno un aspetto diverso e si verificano in situazioni diverse.
Rattails Si presentano come solchi lunghi, poco profondi e irregolari su superfici piane o leggermente curve. Sembrano come se qualcuno avesse trascinato un bastone sulla sabbia bagnata: una depressione a forma di V o U che può essere profonda 2-5 mm e larga 5-10 mm. La superficie all'interno del solco è solitamente più ruvida della fusione circostante.
Le "coda di topo" si formano quando la compressione della sabbia crea una piccola fessura parallela alla superficie. La fessura si apre leggermente, il metallo scorre all'interno e si forma questa caratteristica scanalatura. Si verificano più spesso su piastre piane, ampie superfici piane su getti e superfici orizzontali nella parte inferiore dello stampo.
Fibbie Sembrano simili alle code di topo, ma sono più larghe, meno profonde e più dritte. Immaginate una depressione ampia e delicata, larga 10-20 mm ma profonda solo 1-3 mm, che corre lungo una linea abbastanza dritta lungo la superficie di colata. Le increspature compaiono su ampie superfici orizzontali piatte dove la sabbia ha spazio per muoversi.
La differenza tra una coda di topo e una fibbia è principalmente geometrica. Entrambe derivano dallo stesso meccanismo – l'espansione superficiale che crea sollecitazioni compressive – ma le fibbie si formano quando la sabbia si solleva in un'onda più ampia anziché rompersi.
croste Sono il difetto di dilatazione più grave. Si presentano come aree ruvide e in rilievo sulla superficie del getto, con un sottile strato di metallo che ricopre una cavità riempita di sabbia. Quando si leviga lo strato superficiale, si scopre una struttura a nido d'ape sottostante: metallo poroso mescolato a particelle di sabbia.
Le croste si formano quando lo stress di espansione solleva una sezione della superficie dello stampo di sabbia dalla sabbia di base, creando uno spazio vuoto. Il metallo scorre in questo spazio. La sabbia sollevata si deposita sul metallo, si fonde parzialmente con esso e crea il caratteristico aspetto in rilievo e incrostato.
Le croste si formano più spesso sulle superfici del cope (stampo superiore) che sulle superfici di trascinamento, perché la gravità contribuisce a trascinare lo strato di sabbia verso il basso nel cope. Le superfici di colata ampie e piatte sono le più vulnerabili.
Le colate irregolari e le chiusure a freddo sono difetti legati al flusso, in cui il metallo non si è riempito o fuso correttamente nella cavità dello stampo.
Entrambi i difetti sprecano completamente i getti: non è possibile riparare un getto incompleto o uno con un debole chiuso a freddo linea che lo attraversa. Il metallo si è già solidificato male e non è possibile fonderlo di nuovo.
Errori Si verificano quando il metallo fuso smette di fluire prima di riempire completamente la cavità dello stampo, lasciando una fusione incompleta. Si noteranno sezioni non riempite, in genere alle estremità dello stampo (le aree più lontane da dove entra il metallo) o in sezioni sottili che congelano rapidamente.
La fusione termina semplicemente: una superficie normale che si interrompe improvvisamente, spesso con un bordo arrotondato o a forma di bulbo dove il metallo si è congelato durante la colata. Le sezioni sottili come nervature, alette e flange sono più soggette a difetti di colata perché hanno un'area superficiale elevata rispetto al volume e congelano rapidamente.
Chiuse fredde Si verifica quando due flussi di metallo si incontrano nello stampo ma non si fondono correttamente perché si sono raffreddati troppo al momento dell'incontro. Si noterà una linea o una giunzione visibile nel punto di incontro dei flussi, spesso con una leggera fessura o crepa lungo la giunzione.
Le chiusure a freddo creano punti deboli nel getto. Il metallo su entrambi i lati della linea di chiusura a freddo non si è completamente legato a livello molecolare. Sotto sforzo, il getto probabilmente si crepa lungo quella linea. Anche se non si crepa, la chiusura a freddo si presenta come un difetto estetico e un concentratore di stress che indebolisce il pezzo.
Entrambi i difetti sono riconducibili ad una fluidità insufficiente—la capacità del metallo di scorrere facilmente attraverso lo stampo prima di congelarsi.
I difetti di inclusione e di erosione della sabbia si verificano quando pezzi dello stampo si staccano o vengono lavati via e rimangono incastonati nella superficie del getto.
Questi difetti si presentano come punti ruvidi, aree di metallo in eccesso o vere e proprie particelle di sabbia fuse nella superficie del getto. La sabbia può apparire su qualsiasi superficie, ma è più comune sulla superficie superiore, dove la gravità la attira verso il basso, nel metallo fuso.
Taglia e lava Sono difetti di erosione in cui il metallo che scorre scava letteralmente un canale attraverso la superficie dello stampo di sabbia. Si noterà un eccesso di metallo in una scanalatura o in un canale, spesso vicino alle porte dove la velocità del metallo è più elevata. La sabbia erosa viene trascinata a valle e rimane intrappolata nel metallo altrove.
La fusione presenta del metallo in eccesso nella zona erosa che è necessario rimuovere mediante levigatura, oltre a inclusioni di sabbia nei punti in cui le particelle di sabbia erosa si sono spostate prima di rimanere intrappolate.
buche di sabbia Si formano quando particelle di sabbia sciolte cadono o vengono trascinate nello stampo, fondendo all'interno del getto. Si notano quando si lavora il getto: l'utensile da taglio incontra improvvisamente un vuoto contenente sabbia. Il vuoto può avere dimensioni comprese tra 3 e 10 mm, riempito con granelli di sabbia compattati.
Gocce e lacrime Si verificano quando sezioni dello stampo si rompono e cadono nel metallo. Questo accade in genere sulla superficie del piano di colata o sulle pareti verticali dello stampo che non hanno sufficiente resistenza per sostenersi. Il getto presenta un'area di metallo in eccesso con sabbia incorporata, corrispondente al punto in cui il pezzo di stampo si è rotto.
Cause principali: resistenza insufficiente dello stampo ed eccessiva velocità del metallo.
I difetti di manipolazione dello stampo si verificano quando si danneggia lo stampo in sabbia durante la rimozione del modello, l'assemblaggio dello stampo o il trasporto alla stazione di colata.
Questi sono i difetti più frustranti perché non hanno nulla a che fare con le proprietà della sabbia o con la qualità del metallo: stai rompendo stampi perfettamente funzionanti a causa di danni meccanici.
Gocce e lacrime si presentano come frammenti irregolari o pezzi mancanti dalla superficie della cavità dello stampo, in genere su pareti verticali o sottosquadri. Quando il pezzo di sabbia rotto cade nella cavità dello stampo, si ottiene metallo extra in quella zona con sabbia incorporata. Se il pezzo rotto fuoriesce completamente dallo stampo, si ottiene una sezione sovradimensionata e ruvida sul getto.
Modello incollato provoca lacerazioni superficiali quando il modello estrae la sabbia dallo stampo mentre si cerca di rimuoverla. Si noteranno zone ruvide, aree strappate o intere caratteristiche strappate via. L'adesione si verifica quando la resistenza iniziale è troppo bassa, quando non è stato utilizzato abbastanza composto distaccante o quando il modello non ha un'adeguata sformità.
Ritorno elastico È un difetto meno evidente che si verifica con le macchine di stampaggio automatizzate che utilizzano elevate pressioni di compressione. Quando si comprime la sabbia a una densità molto elevata (durezza superiore a 95), la sabbia in realtà torna leggermente elastica dopo il rilascio della pressione. Questo modifica le dimensioni dello stampo e crea tensioni interne nella sabbia che portano a crepe e difetti di espansione.
