lavorazione cnc · 2021-12-07

Analiza i roztwory porowatości odlewów ciśnieniowych

Wraz z szybkim rozwojem przemysłu samochodowego i zapotrzebowaniem na lekkie samochody, ilość odlewanych elementów z aluminium, magnezu i innych stopów znacznie wzrosła, co daje szerokie perspektywy dalszego rozwoju przemysłu odlewniczego. Ze względu na zapotrzebowanie na lekkie części wymagania dotyczące wydajności materiałów stopowych, struktury produktu oraz projektowania i kontroli procesu są bardziej rygorystyczne.

Wymagania dotyczące odlewania części różnych fabryk samochodów stają się coraz bardziej rygorystyczne. Wymagania dotyczące porowatości części odlewanych ciśnieniowo wynoszą na ogół 5%-10%, a wymagania dla niektórych części sięgają nawet 3%. Dla metody wykrywania i pozycji wykrywania odlewanie wad, możliwe jest wykorzystanie komputerowej analizy symulacyjnej do prowadzenia badań eksperymentalnych podczas selekcji odlewanie maszyny, projektowanie form i projektowanie procesów oraz wykorzystanie oprogramowania P-Q2 do optymalizacji.

Analiza i roztwory porowatości odlewów ciśnieniowych

Pory, otwory skurczowe i wady żużlowe odlewów ciśnieniowych występują wewnątrz odlewów, a przyczyny wad są różne. Aby wyeliminować defekty, kluczowe jest zidentyfikowanie rodzajów defektów i przeanalizowanie ich przyczyn, a narzędzia i metody kontroli części będą miały wpływ na ostateczną ocenę. Poniżej autor omawia jedynie, jak rozwiązać problem porów podczas odlewania ciśnieniowego stopów aluminium i magnezu.

1. Kontrola stomii

W przypadku kontroli porów odlewów ciśnieniowych należy wziąć pod uwagę kilka pozycji:

 ①Położenie maksymalnego naprężenia w analizie elementów skończonych; 

②Analiza symulacji części pozycji porywania; 

③Kluczowe części części (takie jak powierzchnia uszczelniająca itp.).

Ogólnie rzecz biorąc, części odlewane ciśnieniowo można skontrolować za pomocą promieni rentgenowskich; po wykryciu wad części są cięte do dalszej kontroli. W kontroli procesu jest kontrolowany zgodnie z ASTM E505 poziom 2, a kluczowe części powinny być kontrolowane zgodnie z ASTM E505 poziom 1.

Szparki mają na ogół gładką powierzchnię, okrągłą lub owalną, czasami izolowaną, czasami zbitą razem. Figura 1 przedstawia powierzchnię porów części odlewanej ciśnieniowo.

Jama skurczowa i porowatość skurczowa mają nieregularny kształt, a kolor powierzchni jest ciemny i niegładki. Pod mikroskopem i mikroskopem elektronowym można stwierdzić, że w miejscu wady znajduje się struktura dendrytyczna. 

2. Formacja stomii

2.1. Pory wodorowe

Rysunek 3 przedstawia pory wodoru. Pory wodoru są małe, w kształcie igły i równomiernie rozmieszczone, co można zaobserwować po obróbce powierzchni części. Ze względu na cienką ściankę odlewu ciśnieniowego szybkość krzepnięcia stopionego metalu jest duża, a czasami pory gazowego wodoru są trudne do zaobserwowania gołym okiem. Para wodna jest głównym źródłem wodoru, który może pochodzić z gazu piecowego, narzędzi do wytapiania, wlewków aluminiowych/części z recyklingu, zaolejonych wiórów maszynowych i mokrych środków rafinacyjnych.

Zwykle odlewanie ciśnieniowe ze stopu aluminium przyjmuje obrotowe urządzenie odgazowujące (patrz rysunek 4). Źródłem gazu jest zwykle argon, azot lub chlor. Gaz jest wprowadzany do stopionego metalu i cięty przez wirnik na dużą liczbę maleńkich pęcherzyków. Ze względu na różnicę stężeń pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem pęcherzyków, wodór jest zasysany do pęcherzyków i odprowadzany razem z roztopionego metalu (patrz Rysunek 5).

Na efekt odgazowania mają wpływ takie czynniki, jak sprzęt, wybór gazu, prędkość wirnika odgazowującego i czas odgazowania, i jest mierzony przez wykrywanie gęstości stopionego metalu po odgazowaniu. Zebrać określoną ilość płynu aluminiowego i wlać do małego tygla, wstawić do komory dekompresyjnej, zestalić pod zmniejszonym ciśnieniem, odważyć odpowiednio powietrze i wodę, a następnie uzyskać gęstość względną próbki według poniższego wzoru.

We wzorze ρs jest gęstością względną zestalonej próbki; ma masa próbki w powietrzu, g; mw masa próbki w wodzie, g.

2.2. Szparki wiatrowe

Otwory wentylacyjne są okrągłe, czyste w środku, a powierzchnia stosunkowo gładka i błyszcząca. Powietrze czasami istnieje samotnie lub razem. Ryc. 6 i Ryc. 7 przedstawiają makroskopowe i skaningowe mikroskopowe cechy szparek wietrznych. Porywanie zwykle występuje w systemie stempla, systemie prowadnicy i wnęce.

2.2.1 Wciąganie systemu stempli

W procesie przepływu stopionego metalu z komory ciśnieniowej lub gęsiej szyi do wewnętrznej bramy, dużo powietrza zostanie wciągnięte. Ogólny proces odlewania ciśnieniowego nie może zmienić struktury przepływu turbulentnej cieczy, ale system podawania można ulepszyć, aby zmniejszyć objętość porywania stopionego metalu do wewnętrznej bramy.

W przypadku odlewania ciśnieniowego zimnokomorowego należy wziąć pod uwagę stopień wypełnienia, czyli stosunek ilości ciekłego metalu wlanego do odlewarki ciśnieniowej zimnokomorowej do objętości komory ciśnieniowej. Przy projektowaniu parametrów procesu pełnia powinna być większa niż 50%, najlepiej 70%-80%. Rysunek 8 przedstawia zależność między wypełnieniem a objętością porywania części odlewanej ciśnieniowo.

W procesie doboru maszyny do odlewania ciśnieniowego i projektowania formy jest to na ogół obliczane przez oprogramowanie P-Q2 (P to ciśnienie, Q to przepływ) i dobierany jest odpowiedni rozmiar komory ciśnieniowej i wypełnienie. Po ustaleniu rozmiaru lufy strzeleckiej należy uwzględnić prędkość przelewania z kadzi do lufy strzeleckiej. Jeśli wypełnienie jest mniejsze niż 50%, górna przestrzeń komory ciśnieniowej jest duża, a stopiony metal będzie generował fale i ruchy posuwisto-zwrotne między stemplem a matrycą. Kiedy stempel zaczyna poruszać się do przodu, fale odbite z przodu stempla i środka rury strzelającej łączą się, powodując turbulencje i porywanie. W ten sposób zwiększa się porowatość odlewu, a ciekły metal w komorze ciśnieniowej będzie jednocześnie schładzany, co jest niekorzystne dla napełniania.

Najlepszym rozwiązaniem jest to, że stempel zaczął się poruszać, zanim metalowa fala się odbije, czyli kierunek uderzenia i fala początkowa jest taki sam, co może znacznie zmniejszyć porywanie. Ponadto użyj oprogramowania P-Q2, aby wybrać bardziej rozsądne parametry projektowe, aby spełnić co najmniej 50% zapełnienia.

W procesie rozwoju i projektowania produktu należy również wziąć pod uwagę następujące czynniki procesu: W przypadku odlewania ciśnieniowego w zimnej komorze, w tym prędkość odlewania, czas opóźnienia wtrysku, przyspieszenie wtrysku niskociśnieniowego, prędkość bramy, brama do punktu przełączania wtrysku o niskiej prędkości, Prędkość wtrysku niskiego ciśnienia i szybki punkt początkowy wtrysku; ②W przypadku odlewania ciśnieniowego z gorącą komorą obejmuje punkt przełączania od przyspieszenia wtrysku niskiego ciśnienia, prędkości wtrysku niskiego ciśnienia do szybkiego wtrysku. Dostosuj i monitoruj odpowiednio powyższe parametry, aby zminimalizować stopień porywania.

2.2.2. Pobieranie i wypuszczanie systemu biegaczy

Przy prędkości 64-160 km/h, gdy stopiony metal napotka zmianę kształtu płozy, siła impulsowa spowoduje, że stopiony metal wytworzy wir, co spowoduje defekty uwięzionych otworów powietrznych.

Aby rozwiązać ten rodzaj porywania poprzez racjonalne zaprojektowanie kształtu rynny, konieczne jest zapewnienie, że stopiony metal jest stabilny podczas całego procesu napełniania, a krzywa i rozmiar rynny muszą być rozsądnie dobrane.

2.2.3 Porywanie wnęki

Aby zredukować defekty zatykania wnęki i otworów powietrznych, konieczne jest upewnienie się, że konstrukcja systemu przelewowego jest rozsądna, a wylot jest drożny. Rysunek 9 przedstawia system przelewowy dla odlewania ciśnieniowego. System przelewowy składa się z rowków przelewowych, rowków wydechowych i kanałów przelewowych.

System przelewowy powinien zapewniać odprowadzanie gazu czołowego stopionego metalu. Zwykle stosuje się wydech w kształcie litery Z lub w kształcie wachlarza, a głębokość jest płytka i znajduje się na krawędzi formy, aby uniknąć wtrysku.

Rowek przelewowy i rowek wylotowy są zwykle ustawione w końcowej pozycji napełniania ciekłym metalem. Położenie można określić na podstawie analizy przepływu formy, zapewniając jednocześnie wystarczającą wielkość wylotu; rowek wydechowy na powierzchni rozdzielającej jest zwykle ustawiony na tylnym końcu rowka przelewowego, aby wzmocnić efekt przelewu i wydechu. Kanał wydechowy w kształcie zęba ma dobry efekt wydechowy. Projektując formę najlepiej zadbać o to, aby był co najmniej jeden kanał wylotowy w kształcie zęba.

Odlewanie próżniowe pomoże rozwiązać takie problemy. Zanim dotrze stopiony metal, system próżniowy już zaczął działać. W standardzie operacyjnym czas, w którym stempel osiągnie podciśnienie zawór od bramy powinny być monitorowane. Generalnie powinno to trwać co najmniej 1 sekundę. Czasami konieczne jest wyregulowanie pozycji wyjściowej wtrysku wolnoobrotowego.

W tradycyjnym odlewaniu ciśnieniowym stosuje się rowek przelewowy i układ wydechowy, a początkowe ciśnienie na wewnętrznej bramie może osiągnąć 180 kPa, a końcowe wypełnienie może osiągnąć 400 kPa; w odlewaniu próżniowym kanał próżniowy i zawór próżniowy są używane do osiągnięcia początkowego ciśnienia w wewnętrznej bramie. 20kPa, końcowe wypełnienie może osiągnąć 18kPa. Generalnie w warunkach próżni ciśnienie gazu we wnęce osiąga 2-7 kPa; i bez warunków próżni ciśnienie gazu we wnęce osiąga ponad 300kPa. Dlatego technologia próżniowa może skutecznie obniżyć ciśnienie we wnęce.

W projektowaniu procesu zwróć uwagę na następujące punkty: 

①System prowadnic powinien unikać prostokątnych narożników i zapewniać gładką powierzchnię prowadnicy; 

②System przelewowy powinien być zaprojektowany w najlepszym położeniu, aby zapewnić, że dotrze on do krawędzi formy, a obszar wylotowy jest wystarczający i gwarantowany odpowiedni wylot; 

③ System próżniowy jest ustawiony na kluczowej powierzchni i części łączącej, aby uniknąć wycieków i zakłóceń z otaczającego środowiska; wielkość kanału próżniowego jest prawidłowa, szczególnie na wejściu do wnęki; ciśnienie we wnęce jest mierzone i monitorowane, a jeśli przekroczy zakres monitorowania, alarm i automatycznie złom części; zawór próżniowy działa normalnie; system próżniowy jest regularnie czyszczony.

2.2.4. Analiza symulacji

Technologia symulacji procesu odlewania ciśnieniowego może symulować proces napełniania (pole przepływu) odlewu, aby przewidzieć porywanie powietrza w lufie strzeleckiej, prowadnicy i wnęce. Symulacja numeryczna procesu napełniania odlewu może pomóc technikom w skutecznym przewidywaniu wielkości, lokalizacji i czasu występowania różnych ciśnień porywania, które mogą wystąpić w procesie odlewania, optymalizując w ten sposób projekt procesu odlewania, zapewniając jakość odlewów i skrócenie Próbnego cyklu produkcyjnego obniża koszty produkcji. Figura 10 przedstawia analizę symulacyjną porywania pewnego gazu odlewniczego, a rzeczywista pozycja porów jest zgodna z pozycją porywania z analizy symulowanego pola przepływu.

W przypadku zmiany parametrów formy i parametrów procesu, analizę symulacyjną należy powtórzyć i dokładnie ocenić, aby zapewnić skuteczne działanie systemu przelewowego.

2.3. Pory pary wodnej

Z wyglądu pory pary wodnej są na ogół okrągłe, szare, przyciemnione, nierówne i suche, jak pokazano na rysunku 11. Jeśli ta cecha wystąpi, należy sprawdzić rozpylanie środka antyadhezyjnego i wyciek z rury wody chłodzącej formę.

Gdy stopiony metal napotyka wodę podczas procesu napełniania, tworzy się para wodna. W procesie przekształcania wody w parę następuje ekspansja. W miejscu kropel wody tworzą się pęcherzyki pary wodnej. Przestrzeń zajmowana przez bąbelki jest około 1500 razy większa od pierwotnych kropelek wody. Gaz jest trudny do odprowadzenia przez system przelewowy, znajduje się gdzieś w metalu, a jego lokalizacja jest trudna do przewidzenia.

Około 98% ogólnych porów pary wodnej pochodzi z powłok odlewanych ciśnieniowo. Występuje głównie w następującym procesie odlewania ciśnieniowego: ①Na formę natryskuje się zbyt dużo farby na bazie wody, a gdy forma zaczyna się zamykać, wnęka nie jest całkowicie sucha; ②Rura wodna przecieka; 

③Gwint połączenia rury wodnej przecieka; 

④Pleśnia pęka i do środka przedostaje się woda; 

⑤Kiedy forma jest zamknięta, kropelki wody na górnym końcu formy wpływają do wnęki; 

⑥Płyn hydrauliczny na bazie wody pozostaje na formie.

Link do tego artykułu: Analiza i roztwory porowatości odlewów ciśnieniowych

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Analiza i roztwory porowatości odlewów ciśnieniowychPTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi w tym frezowanie, metalowa blacha zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, cięcie laserowewiercenie, odlewanie ciśnieniowe, blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjnyAerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( [email protected] ) bezpośrednio do nowego projektu.