يعد صب الضغط العالي للضغط (HPDC) عملية صناعية شائعة لتصنيع الأجزاء المعدنية المعقدة. ومع ذلك ، قد تظهر بعض عيوب الصب في هذه العملية ، وبالتالي تسوية جودة المنتج النهائي. تحدد هذه الورقة عيوب التصنيع الرئيسية في HPDC ، وأسبابها ، وكيف يمكن اكتشافها وكيف يمكن تجنبها. من خلال معرفة هذه العيوب والتعامل معها ، سيحسن الشركات المصنعة سهولة تشغيل وموثوقية عمليات الصب.
يموت الصب تحت الضغط العالي (HPDC) يشير إلى فئة من عملية صب المعادن حيث يتم حقن المعدن المنصهر في تجويف يموت الصلب تحت الضغط العالي. يتكون تجويف الموت من نصفين من الصلب الصلب الذي تم تشكيله ويعمل مثل حاوية العفن. عادةً ما يكون المعدن المنصهر غير حركي بطبيعته ، على سبيل المثال ، الألومنيوم أو الزنك ، ويتم حقنه في ضغوط عالية قد تتراوح من 1500 رطل إلى 25400 رطل. هذا الضغط أعلى بكثير من ضغط البخار للمعادن المنصهرة ، مما يضمن ملء تجويف الموت بسرعة وبشكل صحيح ثم السماح بتعيينه ، وبالتالي الحصول على مكون مصبوب يشبه إلى حد كبير شكل المنتج النهائي بجودة ودقة جيدة جدًا.
يمكن تقسيم عملية الصب إلى مراحل مختلفة تتضمن ما يلي:
تحضير الموت : ينطوي تصنيع وفاة الصلب على تنظيف وتشحيم الموت وتسخينها إلى درجة حرارة محددة.
الذوبان والحقن : يتم شحن سبائك سبائك وذوبانها في الفرن ثم يتم الاحتفاظ بها في غلاف لقطة من آلة الصب. ثم يتم تطبيق الضغط مع مكبس لإجبار المعدن السائل بسرعة على إدراج يموت.
التبريد والتصلب : تبريد هذا المعدن السائل في أقرب وقت ممكن وقم بتوحيده في كتلة الموت ، والتي يتم تحديدها مسبقًا في شكل التجويف المجوف داخل القالب.
الطرد : في بعض الأحيان ، يتم فتح نصفي يموت بعد أن يبرد الجزء وتصلبه ، ويتم إخراج الجزء المصبوب من التجويف باستخدام دبابيس القاذف.
5. التشذيب والتشطيب . يتم قطع الجزء المنتجة من المعدن الزائد (فلاش) ويتعرض لأي عمليات تشطيب ثانوية أخرى مثل الآلات أو المعالجة السطحية أو الطلاء.
لا تخلو العملية التي يموت من الضغط عالي الضغط (HPDC) عن عيوب التصنيع الخاصة بها ، والتي يمكن أن تكون نتيجة لعدم كفاية التحكم في العملية ، أو تصميم الموت أو المواد المستخدمة. بعض هذه العيوب التصنيع الشائعة المرتبطة بـ HPDC تشمل مسامية الغاز ، مسامية الانكماش ، الادراج ، الإغلاق البارد ، لحام ، بثور ، وعلامات التدفق. غالبًا ما تؤدي هذه الأنواع من العيوب إلى انخفاض خصائص ميكانيكية ، وتشطيب السطح السيئ ، والفشل المبكرة للأجزاء المصبوبة. في الأقسام التالية ، سيتم توضيح عيوب HPDC الشائعة هذه بالتفصيل ، وسيتم مناقشة أسبابها وتدابير الوقاية والاكتشاف ، من أجل تمكين الشركات المصنعة من إنتاج مكونات مصبوبة عالية الجودة.
يوصف المسامية بأنها درجة وجود فتحات أو مساحات صغيرة موجودة داخل المكون غالبًا ما يشار إليها باسم الجزء المميت. قد تؤدي مثل هذه الفراغات إلى تسوية سلامة الهيكل المعني ، وبالتالي تقليل قدرات المكون والختم في متناول اليد. يوجد في المقام الأول شكلين من عيوب المسامية التي لوحظت في تقنيات تصبغ الضغط (PDC):
يحدث عندما يتم حبس الهواء أو الغازات في المعدن السائل أثناء حقنه ، مما يؤدي إلى تكوين تجاويف مستديرة أو كروية
يمكن تحسينه عن طريق تحسين تصميم الفتحات ومعلمات الحقن
أيضا ، فإن الحفاظ على سطح القالب نظيف وجاف دون أي رطوبة أو الشحوم أو الزيوت يساعد في تقليل تشوهات مسامية الغاز.
بسبب انكماش المعدن الذي يحدث في عملية التصلب ، تظهر تجاويف غير منتظمة المعروفة باسم الفراغات الإسفنجية بشكل عام بشكل خاص حول الأقسام الأكثر سمكًا من فريق العمل.
من خلال تحسين نظام Gates and Risers وتنظيم معدل التبريد ، يمكن تقليل ذلك.
من الضروري معالجة مسألة علامات الحوض وتجنب مسام الانكماش عند استخدام CAE لتعديل الجزء المصبوب المموت للتوازن الحراري وسمك الجدار الموحد.
الادراج هي مواد غريبة تصبح محاصرة في عملية الصب المموت ، ويتم تشكيلها خلال دورة HPDC. يتم تصنيف هذه المواد على أنها شوائب معدنية وغير معدنية اعتمادًا على طبيعتها.
عادةً ما تتكون من أكاسيد وسبائك بين الأمواج والمعادن الأخرى
بسبب إما المعدن المنصهر أو موت زيوت التشحيم أو قطع الماكينة
إذا تم إجراء تحضير الذوبان وترشيحه وصيانة الماكينة بشكل جيد ، فمن الممكن تجنب الادراج المعدنية
قد تشمل هذه الغبار السيراميك أو الرمال أو أي مادة خارجية
تأتي بشكل عام بسبب استخدام المواد الملوثة ، أو الإدارة غير المهتمة
يمكن تجنب الادراج غير المعدنية عن طريق ضمان الجودة للمواد الخام ونظافة عملية غسل الموت
الوقاية | التكوين | من مصادر | أساليب |
---|---|---|---|
معدني | أكاسيد ، intermetallics ، جزيئات معدنية | معادن منصهر ، طلاء يموت ، مكونات الآلة | تحضير الذوبان ، الترشيح ، صيانة الماكينة |
غير معدن | جزيئات السيراميك والرمال والمواد الخارجية | مواد خام ملوثة ، معالجة غير لائقة | مراقبة جودة صارمة للمواد الخام ، بيئة الصب نظيفة الموت |
لوحظت الإغلاق البارد على أنها توقف خطيًا في أجزاء مصبحة يموت حيث لا ينضم تدفقان من المعدن بالكامل خلال عمليات صب المعادن المختلفة التي تنطوي على تطبيق الضغط العالي في الموت. تشكل هذه الإخفاقات مشاكل كبيرة في تصنيع HPDC ، مما يؤثر سلبًا على قوة المنتج والتشطيب السطحي للمنتجات المصبوبة.
في صب القالب ، يمكن أن يعزى أهم تكوين الإغلاق البارد إلى عدد من العوامل ، المترابطة:
درجة حرارة المعدن المنصهر ليست عالية بما يكفي وتصلب بسرعة كبيرة
سرعة الحقن ليست عالية بما يكفي مما يسبب تدفق المعادن الخاطئ
نظام البوابات ناقص مما يؤدي إلى ملء التجويف غير المتكافئ
تنفيس في وضع سيء ، لذا هناك جيوب هوائية محاصرة
تجويف الموت ليس له درجة حرارة متساوية طوال الوقت
لم يتم ضبط معلمات ضغط الحقن بشكل صحيح خلال مرحلة الحقن
يؤثر وجود البرد بشكل كبير على أداء المكون المصبوب:
الضعف الكبير للخصائص الميكانيكية بسبب نقص الانصهار
مقاومة أقل للأحمال الخارجية بسبب ارتفاع الميل إلى التكسير
نقص جودة السطح تشوه مظهر المنتج وسهولة الاستخدام
زيادة تسرب الضغط في المكونات الرئيسية للموت
زيادة في خطر فشل النظام الكامل وكذلك حياة المكونات
في ظروف الخدمة للمكونات ، تكون بعض مناطق الفشل مرئية تحت دببة الحمل
يحدث تشكيل الفلاش في صب الضغط العالي في شكل تدفق معدني إضافي بين نصفي تموت خلال مرحلة الحقن مما يؤدي إلى نتوءات رقيقة غير مرغوب فيها تشبه الزعانف على طول تقاطع الأجزاء المصبوبة. هذا العيب الذي غالبًا ما يتم العثور عليه في المسبوكات المصنوعة عن طريق الصب العالي للضغط ، لا يؤثر فقط على البعد ولكنه أيضًا يتحمل تكاليف إضافية على عمليات الانتهاء من المقاومة.
عندما يتم ارتداء أسطح الموت أو التالف ولا تتطابق بشكل صحيح على طول خطوط الفراق ، يمكن أن يؤدي ذلك في كثير من الأحيان إلى وجود فلاش خاصة مع انخفاض ضغط التثبيت مما أدى إلى التخلص من الموت تحت ضغط الحقن. يزداد هذا السيناريو عندما يكون ضغط الحقن مرتفعًا لدرجة أن نظام إغلاق القالب يفشل أو عندما يتأثر بصفحة واردة مما يؤدي إلى تعرض خطوط الفراق للخطر. العديد من عيوب التصنيع مثل أجزاء الموت غير المحاذاة بشكل سيء ، وأسطح تجاويف الموت التي يتم خدشها أثناء الاستخدام ، يمكن أن تؤدي عدم وجود ضلوع تصلب للإدراج المموت إلى الانحناء المفرط عند تطبيق الضغط وبالتالي تسبب وميضًا في الانخفاض.
صيانة وإصلاح موت منتظمة
ضمان قوة التثبيت المناسبة
تحسين معلمات الحقن
دمج مصائد الفلاش في تصميم الموت
تكون علامات التدفق مرئية في بعض الأنماط المتموجة أو الحلزونية على أسطح المسبوكات المميتة وخاصة بالقرب من أجزاء البوابة وعلى أقسام تدفق المعادن. تسبب هذه العيوب في الأسطح أنماطًا غير متساوية تتبع خطوط التصلب وهي بارزة جدًا في مناطق الجدار الرقيقة والمناطق البعيدة عن نقاط الحقن. في ضغط الألومنيوم ، يموت هذه الأسطح يخلق عمومًا خطوطًا متوازية ، والتي تعمل كعيب رئيسي للتشطيب السطحي وكذلك الدقة الأبعاد.
تعد الاختلافات في درجة حرارة المعدن واحدة من أهم العوامل في تكوين علامات التدفق. في هذه الحالات ، تتغير اللزوجة بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، في حين أن التجويف لا يزال مليئًا بالمعادن المنصهرة ، يؤدي إلى تدفق مضطرب وانقطاع السطح. حتى الاختلافات البسيطة في سرعات الحقن ، وخاصة في الأقسام ذات الجدران الرقيقة ، تزيد من ظواهر علامات التدفق عن طريق تمكين المعدن من التدفق بشكل خاطئ. يرتبط هذا أيضًا بالعديد من الجوانب مثل:
درجة حرارة المعادن أقل من النطاق اللازم لملء التجويف الفعال
سرعة البوابة التي تسبب القص المفرط واضطراب التدفق الناتج
فتحات غير كافية مما يؤدي إلى مقاومة تدفق المواد والتعطيل العام للعملية
تبريد غير موحد يموت مما يؤدي إلى أنماط تدفق غير مرغوب فيها والتصلب
التغيرات في سمك الجدران التي تستلزم زيادة مفاجئة أو انخفاض في سرعة المعدن المنصهر
وضع غير فعال للبوابات التي تؤدي إلى تشتت غير متكافئ للمعادن
عيوب نفطة موجودة على أسطح المصبتين المميتة هي عيوب سطح جغرافية على شكل جيوديسية تحدث بعد الصب. على عكس علامات التدفق أو المسامية ، يمكن أن تتطور هذه العيوب أيضًا أثناء المعالجة الحرارية ، أو الخدمة ، مما يؤدي إلى تشوهات السطح المرئية وكذلك نقاط الضعف داخل الهياكل نفسها.
يأتي تكوين نفطة الصب في وفاة من الغازات المحاصرة أثناء التصلب. يتم إنشاء جيوب الغاز من أكسدة المعادن المحقونة في التجويف الذي يتحول لاحقًا إلى الحرارة ؛ كما أن مواد التشحيم التي تهدف إلى المساعدة في سهولة تصلب التلقيات تصبح غازًا في هذه المرحلة. عدم كفاية إزالة منتجات التحلل الكيميائي ، الرطوبة في جيب الموت من التجويف ، الإفراط في استخدام بخاخات الموت ، وأكسدة المعادن أثناء ملء التجويف كلها من بين العوامل الأساسية التي تسبب هذا العيب. عادة ما يكون حدوث هذه المشكلات أسوأ حيث يتم رفع درجات حرارة سطح الموت لأنها تؤدي إلى مزيد من توليد الغاز وزيادة مزيد من المسامية أثناء التعرض الحراري.
من شأن إدارة مخاطر نفطة في هذا الصدد أن تستلزم إدارة أنظمة درجة الحرارة والتشحيم المناسبة. يضمن استخدام أنظمة رذاذ الموت الآلية ذات التغطية التي تسيطر عليها أن زيوت التشحيم يتم تطبيقها بشكل موحد دون إفراط في توليد الغاز بينما تدير درجة حرارة الموت. معالجة صيانة التهوية تجويف الموت المعززة مع تدابير تنظيف السطح وتصميم هندسة العلبة يقلل من اضطراب قطاع الملء وتأثير انحراف الغاز إلى حد كبير.
يتم تعريف عيب أخطاء أو سوء تشغيل على أنه عيب من ملء غير مكتمل لتجويف الموت بواسطة المعدن المنصهر. تحدث مثل هذه العيوب في الأجزاء التي تتميز بميزات مفقودة أو لم تشكل بالكامل. عادةً ما تقتصر عيوب الصب هذه على المسبوكات القسمة والمناطق التي توفيت من البوابات التي يتم فيها تعزز المعدن بالفعل قبل ملء التجويف بأكمله. لا تقتصر الآثار السيئة فقط على عدم دقة الأبعاد في الأجزاء ؛ في كثير من الأحيان يدمرون أيضا الخصائص الميكانيكية وجودة سطح المسبوكات.
يعد التعامل مع عيوب Misrun مشكلة تتطلب قلقًا مركّزًا لتدفق المعادن والتحكم في درجة الحرارة. يجب أن تبقى درجات حرارة الموت والمعادن في نطاق العملية الأمثل للتطبيق بينما يجب تحديد مواضع البوابة بشكل مناسب لتعزيز أنماط التدفق. زيادة التهوية في المناطق المزعجة ، إلى جانب معدلات سرعة الحقن المعدلة وتغيرات سماكة الجدار ، يضمن أن يتم تحقيق ملء التجويف بشكل مرض. يتم أيضًا إجراء تعديل الموضع والتحكم أثناء العملية أيضًا من أجل أداء أفضل لعملية الصب وتقليل عيوب الخاطئة في الصب العالي للضغط.
يمكن أن يعزى تشكيل عيوب التصنيع أثناء عملية صب الضغط العالي إلى عناصر مختلفة. إن تقدير هذه العناصر ومعالجتها بشكل صحيح ، ومع ذلك يمكّن المصنعين الصبتين من القضاء بفعالية على العيوب وتعزيز الجودة العامة لسباقها. وتناقش بعض العوامل المهمة المرتبطة بعيوب التصنيع في HPDC أدناه.
إن تصنيع الصب أمر مهم للغاية فيما يتعلق بجودة الممثلين النهائيين. يؤدي الموت المصمم المصمم إلى عدد من عيوب الصب مثل:
GASPOROSOSIT: حيث يكون الغاز محاصرًا بسبب سوء تصميم مسامية التنفيس أو الغاز.
Coldshuts: عادةً ما يتعلق السبب المحدد لهذه العيوب بنظام البوابات السيئ حيث يكون المعدن بطيئًا أو مضطربًا في التدفق الذي يسبب عيوب مغلقة باردة.
الخاطفين: الناهضون والبوابات غير المصممة بشكل سيئ.
من أجل تجنب الأعطال فيما يتعلق بتكوينات الموت ، يوصى بأن يقوم المنتجون بما يلي:
استخدم التصميم الصحيح لنظام البوابات أو العداء ، بحيث يكون المعدن قادرًا على التدفق والهروب من الهواء بكفاءة.
يجب أيضًا توفير توفير للتنفيس عند تنفيذ صب الحقن للسماح بالهروب من أي غازات.
قم بتطبيق محاكاة تصميم Die على تصاميم Die وتجاوز مجالات الاهتمام قبل بدء إنتاج الإنتاج.
يعتمد نجاح عملية HPDC اعتمادًا كبيرًا على الحفاظ على معلمات العملية الصحيحة. يمكن أن تؤدي الانحرافات عن الإعدادات المثلى إلى عيوب التصنيع المختلفة. تتضمن معلمات العملية الرئيسية:
ذوبان درجة الحرارة: إذا كانت منخفضة للغاية ، فقد يتسبب ذلك في إغلاق البرد وتسيء الخاطئ ؛ إذا كان مرتفعًا جدًا ، فقد يؤدي ذلك إلى مسامية الغاز وتموت لحام.
ضغط الحقن والسرعة: يمكن أن يؤدي الضغط أو السرعة غير الكافية إلى حشوة غير مكتملة وإساءة الطعن ، في حين أن الضغط المفرط يمكن أن يسبب التآكل والموت.
معدل التبريد: يمكن أن يؤدي التبريد غير المتكافئ أو غير الكافي إلى مسامية الانكماش والتشويه.
لتقليل العيوب الناجمة عن معلمات العملية غير الصحيحة ، ينبغي للمصنعين:
قم بإنشاء إعدادات العملية المثلى والحفاظ عليها استنادًا إلى سبيكة وهندسة الأجزاء وتصميم الموت.
مراقبة معلمات عملية التحكم والتحكم بانتظام باستخدام أجهزة الاستشعار والأنظمة الآلية.
إجراء عمليات تدقيق دورية وضبط المعلمات حسب الضرورة لضمان الاتساق.
إن مزيج وجودة سبيكة المعادن الصب التي تموت لها علاقة كبيرة بأسباب العيوب الصناعية. هذه المشكلات المثيرة للقلق من الصب هي تلك المتعلقة بتكوين وجودة المعادن ، والتي تشمل:
الشوائب: قد تشكل مواد أجنبية موجودة في المعدن المصبوب النوى أو الادراج أو هيكل المعدن السيئ.
اختلافات التكوين: قد تؤدي التغييرات الشديدة في تكوين السبائك إلى خصائص الانكماش غير المتوقعة وتعديل التدفق الداخلي للمادة أيضًا.
محتوى الهيدروجين: قد يكون سبب مسامية الغاز زيادة في تركيز الهيدروجين داخل المعدن المنصهر.
من أجل تخفيف تكوين المعادن ومشاكل الجودة ، يوصى بالخطوات التالية للمصنعين:
الحصول على المواد الخام من مصادر معترف بها وموثوقة.
قم بتثبيت نظام ضمان الجودة الصارم عن طريق فحص المواد المستلمة وتكوينها.
تطبيق علاجات الذوبان على المعدن مثل degassing عن طريق التدفق لتنقية المعادن وتغيير محتوى الهيدروجين.
إن الرعاية في الوقت المناسب لآلات الصب أمر مهم للغاية في الإنتاج المتسق في المسبوكات الجودة. إذا لم يتم الاعتناء بها ، يمكن أن تحدث بعض عيوب البناء ، مثل:
فلاش: أسطح الموت التي تهالك تسبب فلاش لأن بعض المعدن يسير بين نصفي الموت.
لحام: يمكن أن يكون للموت أيضًا لحام حيث يتمسك المعادن السائلة على سطح الموت بسبب تزييت أو تبريد كافية للموت.
عدم دقة الأبعاد: قد لا تكون أبعاد جزء هي نفسها بسبب ارتداء المكونات أو اختلالها.
من أجل القضاء على أو تقليل تأثير العيوب المرتبطة بصيانة المعدات ، يوصى بالشركات:
قم بتنفيذ جدول صيانة وقائي منهجي لجميع آلات الصب.
تحقق بجد من التآكل على أو تلف النواة ، وإدراجها ، وغيرها من أجزاء ارتداء ، وتنفيذ أعمال الترميم إذا لزم الأمر.
تحكم في التبريد الداخلي والخارجي وتزييت الأسطح المموتة من أجل الحماية من اللحام والضرر المفرط.
في الختام ، يعد فهم عيوب التصنيع المشتركة في عملية تصنيع الضغط العالي في صب القبلة ، مثل المسامية ، الادراج ، الإغلاق البارد ، الفلاش ، علامات التدفق ، بثور ، ومسكات ، أمرًا ضروريًا لإنتاج أجزاء عالية الجودة. من خلال تحديد أسباب هذه العيوب ، والتي تشمل تصميم القالب غير الصحيح ، ومعلمات العملية غير الصحيحة ، وتكوين المعادن ومشكلات الجودة ، وعدم كفاية معدات الصب المميتة ، يمكن للمصنعين تنفيذ تدابير الوقاية والتحكم المستهدفة. تقليل العيوب لا يعزز فقط جودة المنتج وأداءه ولكن أيضًا يحسن رضا العملاء والولاء.
هل أنت مستعد لرفع جودة الصب الخاصة بك؟ يمكن أن تساعدك حلول خبراء Team MFG وسجل حافل في Castision Die Precision على تحقيق التميز في التصنيع. تواصل معنا اليوم لبدء رحلتك نحو الإنتاج الخالي من العيوب.
تعد المسامية ، والإغلاق البارد ، والإكمال والعيوب السطحية مثل البثور وعلامات التدفق هي العيوب المذهلة الأكثر شيوعًا في صب العالي للضغط. يمكن أن تحدث هذه العيوب بسبب بعض العوامل خارج عملية الصب مثل التحكم في درجة الحرارة أو الصحة ودون استنفاد كافٍ.
قد يتم تجنب عيوب المسامية في صب القالب عن طريق تنفيس مناسب للموت ، والحفاظ على درجات حرارة ذوبان متسقة والسيطرة على سرعة الحقن. علاوة على ذلك ، يجب استخدام السبائك الصحيحة ، وينبغي تجنب الاضطرابات التي تنطلق المعدن في القالب لتقليص انتشار هامش الهامش.
لوحظت الإغلاق البارد في صب الضغط العالي عندما لا تنضم الجداول المعدنية المنصهرة التي يتم استخدامها لملء ملف التعريف بالكامل. قد يحدث هذا بسبب انخفاض درجة حرارة الذوبان ، أو سرعة الحقن السيئة ، أو التبريد المفرط للموت.
لا تؤثر العيوب السطحية مثل البثور وعلامات التدفق فقط على جماليات الأجزاء المصبوبة بالموت ولكن أيضًا بدقة الشكل والخصائص الفيزيائية. قد تتحمل هذه العيوب تكاليف إضافية في التشطيب الإضافي - على سبيل المثال ، تلميع أو طحن - من أجل تحقيق الجودة المطلوبة.
يمكن تقليل عيوب الصب في صب الضغط العالي إلى الحد الأدنى إذا تموت معلمات العملية درجة حرارة ، وزيادة درجة الحرارة ، وسرعة الحقن ، والتنفيس يتم التحكم فيها جيدًا. إن الحفاظ على آلة الصب في حالة عمل جيدة واستخدام السبائك ذات الجودة الفائقة سيساعد أيضًا في الحد من العيوب.
Team MFG هي شركة تصنيع سريعة متخصصة في ODM و OEM تبدأ في عام 2015.