Quelles étapes et quel support de processus sont nécessaires pour obtenir une solidification équilibrée de la fonte ductile ?

Les points essentiels du processus de solidification équilibré de la fonte ductile et de sa mise en œuvre dans la production sont un processus de transformation parfaite de la théorie en pratique. Cela peut résoudre le problème du retrait et de la porosité de la fonte ductile dans la production réelle. Réaliser une solidification équilibrée de la fonte ductile est un projet systématique qui nous oblige à réaliser les travaux suivants :

1、 Comprendre en profondeur les points fondamentaux du processus de « solidification équilibrée »

La « théorie de la solidification à l'équilibre » a été proposée par le professeur Wei Bing, un expert en moulage en Chine. Il rompt avec la pensée traditionnelle de la « solidification séquentielle » et son idée principale est d'utiliser l'expansion de la graphitisation pendant le processus de solidification de la fonte ductile pour compenser le retrait, atteignant ainsi l'objectif de pièces moulées sans retrait ni porosité.

Les points essentiels de son processus peuvent être résumés en trois mots-clés :

L’équilibre entre « expansion » et « contraction » : C’est le point le plus fondamental. Lors de la solidification, la fonte ductile subit à la fois une « expansion » due à la précipitation du graphite (expansion de graphitisation) et un « retrait » dû au retrait à l'état liquide et solide. Le but de l’artisanat est de créer des conditions qui permettent à « l’expansion » de contrecarrer la « contraction ». 2. Équilibre entre « rigidité » et « flexibilité » : « rigidité » fait référence au moule ayant une résistance suffisante pour « retenir » la pression générée par l'expansion de la graphitisation, forçant la force d'expansion à agir dans la direction opposée sur le fer en fusion pour compenser le retrait. C'est la base pour parvenir à « l'auto-reconstitution et à la contraction ». Généralement obtenu grâce à du sable de moulage à haute résistance (tel que du sable de résine, du sable enduit), des bacs à sable renforcés et d'autres méthodes. Doux "(flexible/rendant) : fait référence à la mise en place d'un environnement "doux" approprié (tel que des bouches d'aération, des colonnes montantes de trop-plein, des couches de sable mou) à l'extrémité du chemin ou à proximité du point chaud où le retrait est requis, permettant à la cavité du moule de se retirer de manière contrôlée pour guider le champ d'écoulement de retrait, libérer l'excès de pression et empêcher la coulée de "gonfler" ou de mouvement de la paroi. " : Au niveau des nœuds chauds épais et larges des pièces moulées, le retrait de liquide et l'apport de chaleur nécessaires sont assurés en utilisant des colonnes montantes cachées ou latérales. Froid » : utilisation de fer froid pour accélérer le refroidissement local dans les zones de pièces moulées à paroi mince ou à refroidissement rapide, éliminer les points chauds et établir un gradient de température vers la colonne montante.

Mnémonique de base : "Si c'est dur, c'est dur ; si c'est mou, c'est doux ; si c'est chaud, c'est chaud ; si c'est froid, c'est froid ; utilisez l'expansion au lieu de la contraction pour atteindre un équilibre dynamique.

2、 Méthodes spécifiques de mise en œuvre des points clés de la production

Pour traduire la théorie ci-dessus en opérations de production pratiques, il est nécessaire de contrôler systématiquement les aspects suivants :

1. Conception du processus de moulage (réalisation de la « rigidité » et de la « flexibilité »)

Choisissez des matériaux de moulage à haute résistance : préférez le sable résineux (résine furannique, résine phénolique alcaline) ou le sable enduit. Ces matériaux ont une résistance élevée et peuvent résister efficacement à l’expansion de la graphitisation, qui constitue la base d’une solidification équilibrée. Le sable argileux (sable humide) nécessite un contrôle strict de l'humidité et du taux de compactage, et si nécessaire, un renforcement des bacs à sable et des moules. Système de versement raisonnablement conçu et compact : utilisant généralement un système de versement semi-fermé (tel que F droit : F horizontal : F intérieur = 1,5 : 1,2 : 1) ou entièrement fermé. Un remplissage rapide réduit l'érosion et aide également la coupelle d'injection et la carotte à avoir un certain effet de retrait à un stade ultérieur. Utilisez des contremarches « petites mais nombreuses » : les contremarches n'ont pas besoin d'être aussi grandes que l'acier moulé. Utilisez des élévateurs de petite taille, pour la plupart dissimulés (mangeoires de bord, mangeoires à oreilles, mangeoires à bec de canard, etc.) ou des mangeoires latérales. La conception du col montant est essentielle : il doit être « court, fin et large ». Sa fonction est de compenser en douceur le retrait du liquide au début de la solidification et de se « fermer automatiquement » (se solidifier) ​​rapidement au début de l'expansion de la graphitisation au stade intermédiaire de la solidification, en bloquant la pression d'expansion à l'intérieur de la pièce moulée au lieu de la relâcher dans la colonne montante. Utilisation intelligente du fer froid : placer un fer froid externe sur le point chaud épais de la pièce moulée peut accélérer le refroidissement de cette zone, éliminer le point chaud et réduire sa dépendance à l'égard de la colonne montante. Lorsqu'il est utilisé conjointement avec une colonne montante, un gradient de température plus idéal peut être établi pour guider la séquence de solidification. Mise en place de l'échappement et du trop-plein : des trous d'échappement suffisants doivent être installés au point le plus élevé et au dernier point de remplissage de la cavité du moule pour assurer une évacuation fluide des gaz de la cavité. Une colonne montante de trop-plein (sac de récupération des scories) est installée en fin de coulée ou lors du flux final de fonte en fusion. Il peut non seulement collecter les scories, mais également évacuer le fer fondu à basse température, équilibrant ainsi la pression et la température à l'intérieur de la cavité du moule.

2. Contrôle de fusion et de sphéroïdisation (source garantie de « expansion »)

Composition chimique stable : Équivalent carbone (CE) : adoption d'une solution à haute teneur en carbone et à faible teneur en silicium. Le CE est généralement contrôlé entre 4,6 % et 4,9 %. Une teneur élevée en carbone peut garantir une précipitation suffisante du graphite et générer une force d'expansion suffisante ; Une faible teneur en silicium peut empêcher une augmentation excessive de la température eutectique et empêcher l’expansion du graphite d’arriver trop tard. Teneur résiduelle en magnésium (Mg) : ne doit pas être trop élevée, généralement contrôlée entre 0,03 % et 0,05 %. Une hauteur excessive augmentera la tendance à la coulée blanche, inhibera la graphitisation et réduira l'expansion. Bon effet de sphéroïdisation : assurez-vous que le niveau de sphéroïdisation atteint 1 à 2 niveaux. Seules les billes rondes en graphite peuvent fournir une force d'expansion suffisante et uniforme. Plus le nombre de billes de graphite est petit, plus l'expansion commence tôt et meilleur est l'effet. Température de versement appropriée : dans le but d'assurer un remplissage complet, essayez de réduire la température de versement autant que possible (par exemple 1320 ℃ -1380 ℃). La coulée à basse température peut réduire la quantité de retrait du liquide, raccourcir le temps de solidification et permettre une expansion de graphitisation plus précoce et plus efficace pour compenser le retrait.

3. Contrôle du processus de production (garantie de l'équilibre dynamique)

Compactage adéquat du sable de moulage : assurez-vous que la dureté du moule en sable répond à la norme (comme le sable de résine > 90, le sable argileux > 85) et garantissez la « rigidité » du moule. Mesure précise du fer fondu : assurez-vous de la quantité précise de fer dans l'ensemble de traitement de sphéroïdisation pour garantir l'ajout précis de l'agent sphéroïdisant et de l'inoculant, stabilisant ainsi l'effet de sphéroïdisation et la composition chimique. Coulée rapide : verser dès que possible après le traitement de sphéroïdisation (généralement terminé dans les 10 minutes après la « décantation de la réaction ») pour éviter le déclin de la fertilité et de la sphéroïdisation. Temps de mise en boîte raisonnable : Après la coulée, la pièce moulée doit avoir un temps d'isolation suffisant dans le moule en sable (au moins une fois la solidification eutectique terminée) avant la mise en boîte et le ponçage. Un boxage prématuré perdra la contrainte de « rigidité » du moule en sable, et les pièces moulées se déformeront voire gonfleront sous l'action de la force d'expansion, ce qui entraînera une forte augmentation du risque de retrait et de relâchement internes.

résumé

En résumé, parvenir à une solidification équilibrée n’est pas une technique unique, mais un concept systématique qui traverse l’ensemble du processus de conception du processus, de contrôle de la fusion et de gestion de la production. Cela exige que les producteurs aient une compréhension approfondie des caractéristiques de solidification de la fonte ductile et qu'ils obtiennent l'effet idéal de « remplacer le retrait par l'expansion et équilibrer la rigidité et la flexibilité » grâce à une série de mesures telles qu'un moulage à haute rigidité, une petite colonne montante, du fer froid, une basse température de coulée et une fonte fondue de haute qualité. Dans les applications pratiques, il est recommandé de mener des expériences de processus et une vérification de sections sur des produits typiques afin d'optimiser et de déterminer les paramètres de processus les plus appropriés pour des conditions de production spécifiques.