ОПЫТ КЛАССИФИКАЦИИ БРАКА ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ ЗОЛОТА

Разуваева Б. Д., Старченко И. П.


Анализ брака литых заготовок ювелирных изделий из сплавов золота, проведенный на ряде предприятий отрасли в 1974 г., позволил выработать методику классификации брака, обеспечивающую возможность обнаружения и устранения причин возникновения дефектов на отливках.

При сборе и анализе статистических данных о браке в качестве объекта исследования целесообразно использовать сведения о результатах разбраковки партий за некоторый период времени, независимо от того, относятся ли к избранному периоду начало и завершение обработки отдельных партий. Погрешность, возни-кающая при таком учете, незначительна и резко снижается при увеличении объема производства и удлинении анализируемого периода.

Анализ брака целесообразно проводить последовательно в двух аспектах:

1. Количественном — определение уровня брака по отдельным шифрам изделий с целью установления степени их технологичности.

2. Качественном — определение конкретных видов брака изделий по отдельным шифрам для выявления причины образовавшихся дефектов.

При количественном анализе брака удобно вести учет по схеме-таблице, где:

Таблица

№ п.п. Марка сплава Шифр изделия Отлито, шт. Годные, шт. Брак
Неиспарвимый Окончательный
Всего По стоякам (партиям), %
Шт. % Минимальный Максимальный
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

в п. 5 «Годные» — указывают количество отливок, признанных, годными при разбраковке в ОТК (первое предъявление) и направленных на монтировку;

в п. 6 «Исправимый брак» — проставляют количество отливок, которые можно использовать в качестве заготовок после устранения мелких дефектов (устранение облоя, запайка мелких пор); графу заполняют, если исправление брака ведется на участке точного литья или специально назначенной бригадой;

в п. 7 «Окончательный брак» —указывают количество отливок, имеющих значительные дефекты и подлежащих переплаву, шт.;

в п. 8. То же, что в п. 7, но в % к отлитым заготовкам;

в п. 9 «Минимальный брак» — проставляют количество минимального брака (в %), зафиксированного при разбраковке отливок, которые сняты с одного стояка;

в п. 10 «Максимальный брак» — указывают максимальный брак (в %), зафиксированный при разбраковке отливок, которые сняты с одного стояка.

Рекомендуется проводить количественный анализ уровня брака обязательно по шифрам изделий, поскольку конструкция модели оказывает иногда решающее влияние на качество литья. Зависимость уровня брака от шифра изделий можно наглядно показать графически (рис. 1). Следует отметить, что уровень брака при литье мелких изделий типа кастов значительно ниже, чем при литье колец и ободков.

По величине среднего брака изделия всех шифров можно условно разделить на три группы:

I — уровень брака менее 10%;

II — уровень брака 10 - 20%;

III — уровень брака более 20%.

Изделия группы I можно исключить как источник брака при дальнейшем рассмотрении, однако они представляют большой интерес в качестве примера для сравнения с аналогичными изделиями других групп.

Изделия группы II следует рассматривать отдельно по шифрам. Основное внимание необходимо направить на установление регулярности брака и отклонений экстремальных показателей брака от среднего. Значительные отклонения позволяют предположить, что ведущую роль в образовании брака играют технологические нарушения.

При стабильном уровне брака на изделиях группы II особенно тщательному анализу следует подвергать конструктивные особенности изделия как литейного узла.

Изделия группы III необходимо рассматривать по шифрам, уделяя особое внимание конструкции изделия, литниковой системе, качеству эталонов и пресс-форм.

Проводя анализ брака по конкретным видам с целью определения причин его возникновения, необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1) структуру брака по видам. Поскольку одна и та же причина может привести к различным видам брака, то сочетание определенных видов дефектов дает возможность уточнить их "источник;

2) регулярность брака. Степень регулярности брака позволяет с большой вероятностью определить операцию, на которой появляются дефекты.

Виды брака и причины их возникновения

Непробность

— отклонение содержания основного драгоцен¬ного компонента в сплаве, превышающее ремедиум. Такой брак является окончательным. Причины возникновения брака носят, как правило, организационный характер.

Искажение формы изделия

— нарушение правильной геометрической формы отливки (искривление ободка, смещение каста и пр.).

Брак бывает случайным и регулярным. Случайный брак может возникать в результате искажения формы восковки при неаккуратном разъеме пресс-формы, при напайке восковых моделей на стояк. Такой вид брака можно предотвратить, введя 100%-ный контроль качества восковок.

Искажение формы отливки при литье может быть связано либо с перегревом воскового блока при обезжиривании перед, формовкой, либо с деформацией отливок при выбивке или отделении от стояка. В последнем случае дефект может появиться в результате применения некачественного инструмента или при: слишком коротком литнике.

Регулярный брак указанного вида связан с использованием дефектной резиновой пресс-формы. Проверку качества резиновой пресс-формы проводят на основании результатов разбраковки контрольной партии восковок (5—10 шт.). Неудовлетворитель¬ные результаты разбраковки свидетельствуют об износе пресс-формы или наличии дефектов на эталоне. Резиновая форма или эталон подлежат замене.

Искажение формы может быть связано с использованием эталона, на поверхности которого остались грубые следы окислов. В этом случае эталон необходимо тщательно зачистить и проверить, соответствует ли он чертежу.

Недолив

— отсутствие частей или деталей отливки, торцы недолитых деталей скруглены.

Неслитины

— несплошность металла, щели или углубления: с закругленными краями, слоистость детали.

Такие дефекты вызваны недостаточным количеством расплава или его низкой жидкотекучестью.

О недостаточном количестве расплава в расчете на опоку свидетельствует ярко выраженная локализация недолива в ряду, близком к литниковой чаше, вогнутая форма литниковой чаши и наличие полости в стояке. Если этот вид брака носит регулярный характер, то для его ликвидации необходимо увеличить норму расхода шихты на опоку.

Случайный брак из-за недолива возникает в результате расхода расплава на заполнение трещин в опоке. При этом на опоке, кроме отливок с недоливом, будут появляться отливки с облоем (см. ниже). Отсутствие четкой локализации указанного дефекта может быть связано с недостаточной площадью сечения литниковых каналов. В этом случае необходимо увеличить сечения литников при соответствующем увеличении нормы расхода шихты на стояк.

Недоливы и неслитины, вызванные низкой жидкотекучестью расплава, связаны, как правило, с использованием загрязненной: шихты. Низкая жидкотекучесть как результат недостаточной температуры расплава практически встречается редко. Случайное понижение температуры может быть вызвано неисправностью потенциометра или термопары.

Шлаковые раковины

имеют вид вмятин, раковин с чистой рельефной поверхностью. Дефект связан не с пороками структуры металла, а с невнимательностью плавильщиков: при литье в струю металла попадает шлак.

Для предотвращения этого вида брака необходимо, чтобы заливаемого металла было достаточно для заполнения не только отливок, но и стояка с литниковой чашей. Основную массу шлака необходимо снять перед заливкой.

Облой

— плоский ободок неправильной формы вокруг отливки. Дефект не связан с пороками структуры металла. Причина де¬фекта— растрескивание литейной формы. Образованию трещин способствуют следующие факторы:

— использование формовочной массы низкого качества;

— отступление от оптимальной консистенции формовочной смеси;

— плохая очистка опоки и вследствие этого неравномерное схватывание керамической массы по объему;

— неравномерный нагрев при расположении опоки близко к нагревательным спиралям печи;

— недостаточный прогрев опоки при загрузке печи сверх оптимума.

Горячие трещины.

Как правило, этот вид брака носит регулярный характер как по периодичности возникновения, так и по локализации дефекта. Дефект вызван макроскопически неоднородным распределением напряжений в отливке. Наличие в отливке резких переходов от толстых сечений к тонким,'а также малых радиусов закруглений способствует образованию горячих трещин. Для устранения этого брака необходимо доработать эталоны: увеличить радиусы закруглений и ввести более плавные переходы между элементами с различной площадью сечения.

Характерные примеры горячих трещин можно, наблюдать на кольцах, имеющих тонкую сетку между относительно массивными дигелем и шинкой. Эти модели требуют корректировки, связанной с увеличением сечения звеньев сетки и некоторым уменьшением сечения дигеля и шинки.

Заливы

— вытянутые в одном направлении выступы на поверхности отливок, имеющие округлую форму в сечении. Дефект не связан с пороками структуры металла.

Случайный брак этого вида вызван пережимом резиновой пресс-формы при запрессовке воска.

Регулярный брак этого вида свидетельствует об износе рези-новой пресс-формы и необходимости ее замены.

Брак можно своевременно предотвратить, если систематически проверять качество восковых моделей и резиновых пресс-форм.

Корольки

— не предусмотренные конструкцией шарики на поверхности отливки. Возникновение дефекта связано с наличием на восковых моделях пузырьков воздуха, не удаленных при вакуумировании керамической массы.

Затрудненное вакуумироваиие может быть следствием:

— нарушения консистенции керамической массы;

— сокращения времени вакуумирования;

— недостаточного обезжиривания восковых моделей;

— ускоренного схватывания керамической массы при использовании не полностью очищенных обойм (опок).

Газовая пористость

— лунки, раковины сферической формы с гладкой поверхностью.

а) Поверхностная пористость —- чистые открытые лунки на поверхности отливки, не связанные с пороками структуры металла.

Дефект появляется в результате выделения газов с внутренней поверхности керамической формы; его можно предотвратить, если соблюдать режимы просушки и прокалки керамической формы. Режим должен обеспечивать полное удаление воска и не допускать разложения компонентов формовочной массы.

Если глубина дефекта не превышает глубины контрольной зачистки, то его не следует считать браком.

б) Подкорковая пористость — закрытые или открытые раковины значительной глубины. Дефект вызван выделением газов из металла в период кристаллизации, а также может быть результатом захвата газа при турбулентном характере струи расплава.

Устранение дефекта требует применения шихтовых материалов, свободных от растворенного в них газа. Шихту перед введением в тигель необходимо тщательно просушить и подогреть. Плавильный тигель должен быть предварительно высушен, прокален и обработан расплавом буры.

Постоянно воспроизводимая локализация пористости требует корректировки литниковой системы.

Усадочная пористость, рыхлота, раковины

— скопление пор, раковин неправильной формы с изрезанными краями и поднутрениями.

На микрошлифе дефектного металла литая структура выявляется без специального травления ввиду наличия пустот между осями дендритов. Дефект вызван недостаточным питанием отливки жидким металлом в период кристаллизации. Для этого вида брака характерна локализация дефекта; пористость расположена в утолщенных местах отливки. Этот вид брака широко распространен и, как правило, регулярно воспроизводится.

Для ликвидации этого вида брака необходима корректировка формы отливки, а в ряде случаев — и всей литниковой системы.

Удовлетворительные результаты при литье разностенных изделий можно получить, если подвести литник к наибольшему сечению отливки. Этот массивный и наиболее горячий узел обеспечит подпитку других частей отливок в период кристалли-зации. На одном из изделий, выпускаемом ЛПТО «Русские самоцветы», перенос литника с тонкого сечения шинки на каст снизил брак в 6 раз.

Однако сечение литников не следует увеличивать сверх оптимального, поскольку это приведет к образованию массивного теплового узла и сосредоточенной усадке под литником. Оптимальный размер литника необходимо подбирать в зависимости от объема, формы и толщины конкретного изделия. Ориентиром могут служить однотипные изделия, успешно освоенные производством.

При проектировании конструкции литейного узла следует стремиться к выравниванию площадей поперечных сечений отливки.

Практикуемая в настоящее время корректировка эталона с помощью дополнительных питателей, подводимых к массивным сечениям, не дает удовлетворительных результатов.

Интересно сопоставить уровень брака и особенности конст-рукции изделий (см. рис. 1—8).

Пример 1. Кольцо-печатка 06003 (рис. 2, брак 14,7%); кольцо-печатка 06004 (рис. 3, брак 8,7%).

Заливка обоих колец осуществляется через площадку печатки.

Модель 06003 характеризуется резким утолщением после третьей площадки и наличием прямых углов.

Пример 2. Кольцо 03149 (рис. 4, брак 6,2%); кольцо 06087 (рис. 5, брак 36,6%).

Кольца очень близки по форме, но на модели 06087 шинка в направлении от литника к дигелю шире примерно в два раза, а на модели 03149 сечение в направлении течения расплава несколько меньше.

Пример 3. Кольцо 03094 (рис. 6, брак 35,4%); кольцо 03027 (рис. 7, брак 24,4%).

Кольцо 03094 имеет массивные цельнолитые накладки, площадь сечения накладок приблизительно в пять раз превышает, площадь сечения шинки в точке подвода литника.

Кольцо 03027 характеризуется увеличением площади сечения шинки от точки подвода литника к дигелю приблизительно в три раза.

Выравнять площадки поперечных сечений можно за счет подведения дополнительных питателей к тонким сечениям. Эффект выравнивания площадей сечений наглядно виден на примере кольца 03039 (рис. 8). Брак на этом кольце достигал 50 - 70%.

Площадь сечения кольца возрастала по направлению от места подвода литника к «плечикам». Дефект располагался на внутренней стороне «плечиков».

Для снижения брака были опробованы следующие методы:

— подвод дополнительных питателей;

— выемка с внутренней стороны «плечиков»;

— подвод литника к «плечику» по касательной.

Ни дополнительные питатели, ни изменение точки подвода литника не привели к снижению брака. Эффективным оказалось только уменьшение толщины «плечикоз» за счет выемки металла с внутренней стороны кольца. Брак на отливках с выемкой не превышает 5%.

Существенную роль в образовании пор играет температура литья. Брак по пористости можно несколько снизить за счет подбора оптимальной температуры. Действительно, образование пор на отливках связано с условиями питания расплавом затвердевающей отливки. При низкой температуре расплава высокий уровень брака по пористости будет обусловлен быстрым перестыванием литника, при высокой температуре пористость будет результатом резко выраженной сосредоточенной усадки.


14K сплавы красного золота для литья Зависимость брака по пористости от формы отливки