La fosa de matrius a alta pressió (HPDC) és un procés industrial comú per a la fabricació massiva de peces metàl·liques. No obstant això, poden sorgir alguns defectes de colada dins del procés, comprometre, per tant, la qualitat del producte acabat. Aquest treball descriu els principals defectes de fabricació de HPDC, les seves causes, com es poden detectar i com es poden evitar. Mitjançant el coneixement d’aquests defectes i el tracte amb ells, els fabricants milloraran la facilitat d’operació i la fiabilitat dels processos de fosa de matrius.
Què és el fosa de matrius d'alta pressió (HPDC)
La fosa de matrius a alta pressió (HPDC) fa referència a una categoria de procés de colada metàl·lica en què s’injecta el metall fos en una cavitat d’acer a alta pressió. La cavitat de la matriu està feta amb dues meitats d’acer d’eines endurides que s’han configurat i funcionen com un recinte de motlle. El metall fos sol ser de naturalesa no ferrosa, per exemple, alumini o zinc, i s’injecta a altes pressions que poden oscil·lar entre 1500 psi i 25400 psi. Aquesta pressió està molt per sobre de la pressió de vapor del metall fos garantint que la cavitat de la matriu s’ompli ràpidament i correctament i es permet establir, obtenint així un component de fosa molt similar a la forma final del producte amb una qualitat i una precisió superficials molt bones.
Procés de colada
El procés de colada de matrius es pot desglossar en diverses etapes que inclouen les següents:
Preparació de matrius : La fabricació d’acer mor implica netejar i lubricar les matrius i escalfar -les a una temperatura especificada.
Felecció i injecció : els lingots de l'aliatge es carreguen i es fonen en un forn i després es mantenen en una màniga de tir de la màquina de fosa. A continuació, s’aplica la pressió amb un pistó per forçar el metall líquid ràpidament a la inserció de matrius.
Refredament i solidificació : refredeu aquest metall líquid el més aviat possible i solidifiqueu-lo al bloc de matrius, que es determina en forma de la cavitat buida dins del motlle.
Expulsió : de vegades, les meitats de matrius s’obren després que la part s’hagi refredat i solidificat, i la part de repartiment s’expulsa de la cavitat mitjançant pins d’exjector.
5. Retallar i acabar . La part produïda es talla de l’excés de metall (flash) i està sotmesa a qualsevol altre procés d’acabat secundari com el mecanitzat, el tractament de superfície o la pintura.
Què són els defectes de colada?
El procés de colada de matrius d’alta pressió (HPDC) no està sense els seus defectes de fabricació, cosa que podria ser com a resultat d’un control inadequat del procés, el disseny de la matriu o els materials utilitzats. Alguns d’aquests defectes de fabricació comuns associats a HPDC inclouen porositat de gas, porositat de contracció, inclusions, tancaments en fred, soldadura, butllofes i marques de flux. Aquest tipus de defectes sovint donen lloc a propietats mecàniques més baixes, acabat de superfície dolenta i fallada prematura de les parts llançades. A les seccions següents, aquests defectes comuns HPDC seran elaborats detalladament, es discutiran les seves causes i mesures de prevenció i detecció per tal de permetre als fabricants produir components de repartiment de matrius de qualitat.
Tipus de defectes de fabricació a HPDC
Porositat en la fabricació de colades de matrius
La porositat es descriu com el grau de presència de petites obertures o espais existents dins del component sovint conegut com la part de la matriu. Aquests buits poden comprometre la solidesa estructural de l'estructura en qüestió, disminuint així la força i les habilitats de segellat del component que hi ha. Hi ha principalment dues formes de defectes de porositat observats en les tècniques de caça de derrocament a pressió (PDC):
Porositat de gas
Té lloc quan l’aire o els gasos s’atrauen al metall líquid mentre s’injecta, per tant, es tradueix en la formació de cavitats rodones o esfèriques
Es pot millorar optimitzant el disseny de les obertures i els paràmetres de la injecció
A més, mantenir la superfície del motlle net i sec sense humitat, greix o olis ajuda a reduir les deformitats de la porositat del gas.
Porositat de contracció
A causa de la contracció del metall que es produeix en el procés de solidificació, les cavitats en forma irregular conegudes com a buits esponjosos generalment apareixen especialment sobre les seccions més gruixudes del repartiment.
En millorar el sistema de portes i pujar i regular la velocitat de refrigeració, es pot disminuir.
És fonamental abordar el problema de les marques del lavabo i evitar els porus de contracció quan s’utilitzen CAE per modificar la part de llançament de matriu per a l’equilibri tèrmic i el gruix de la paret uniforme.
Inclusions en la fabricació de colades de matrius
Les inclusions són materials estranys que queden atrapats dins del procés de colada de matrius i es formen durant el cicle HPDC. Aquests materials es classifiquen en inclusions metàl·liques i no metàl·liques segons la seva naturalesa.
Inclusions metàl·liques
Generalment format per òxids, aliatges intermetàlics i altres metalls
Causat pel metall fos, el lubricant o les peces de la màquina
Si la preparació, la filtració i el manteniment de la màquina es fan bé, és possible evitar les inclusions metàl·liques
inclusions no metàl·liques
Aquests poden incloure pols de ceràmica, sorra o qualsevol material extern
Generalment apareixen a causa de l’ús de materials contaminats o una gestió poc interessant
Es poden evitar inclusions no metàl·liques mitjançant la garantia de qualitat de les matèries primeres i la neteja del procés de rentat de matrius
| Tipus d’inclusió | de composició d’ | de fonts | Mètodes de prevenció |
| Metàl·lic | Òxids, intermetàlics, partícules metàl·liques | Metall fos, recobriment de matrius, components de la màquina | Preparació, filtració, manteniment de la màquina |
| No metàl·lic | Partícules de ceràmica, sorra, matèria estrangera | Matèries primeres contaminades, manipulació inadequada | Control de qualitat estricte de les matèries primeres, entorn de colada neta de matrius |
Fred
S’observen tancaments en fred com a discontinuïtats que es produeixen linealment en parts de fosa de matrius on dos fluxos de metall no s’uneixen del tot durant els diversos processos de colada metàl·lica que impliquen l’aplicació d’alta pressió a la matriu. Aquests fracassos representen grans problemes en la fabricació d’HPDC, afectant negativament la força del producte i l’acabat superficial dels productes colats.
Causes de fred
En el càsting de matrius, la formació de tancament en fred més important es pot atribuir a diversos factors, que estan interrelacionats:
La temperatura del metall fos no és prou alta i es solidifica molt ràpidament
La velocitat d’injecció no és prou alta provocant un flux metàl·lic equivocat
El sistema de condició és deficient i es tradueix en un ompliment desigual de la cavitat
El vent
La cavitat de la matriu no té una temperatura uniforme
Els paràmetres de pressió d'injecció no es van establir adequadament durant l'etapa d'injecció
Impacte en la qualitat del producte
La presència de tancaments en fred afecta significativament el rendiment dels components de repartiment:
Un debilitament considerable de les propietats mecàniques per falta de fusió
Menor resistència a les càrregues externes a causa de la tendència més elevada a l’esquerda
Qualitat de superfície deficient que aprofita l’aspecte i la usabilitat del producte
Augment de la fuga de pressió en els components clau de la matriu
Augment del risc de fracàs del sistema complet, així com de la vida dels components
En les condicions de servei dels components, algunes zones de fallada són visibles sota els óssos de càrrega
Flash in Die Fusting Manufacturing
La formació de flaix en la fosa de matrius d'alta pressió es produeix en forma de desbordament de metalls addicionals entre les dues meitats d'una matriu durant la fase d'injecció que condueix a protuberàncies primes indesitjables que s'assemblen a les aletes al llarg de la unió de les parts de la matriu. Aquest defecte que es troba força sovint en les foses de matrius realitzades mitjançant la colada de matrius d'alta pressió no només afecta la dimensió, sinó que també comporta costos addicionals en els processos d'acabament i redueix la resistència a la matriu.
Motius per a la formació de flaix
Quan les superfícies de les matrius es desgasten o es fan malbé i no coincideixen correctament al llarg de les línies de separació, sovint pot desencadenar la presència de flaix, especialment amb una baixa pressió de subjecció, donant lloc a la disminució de la matriu sota pressió d'injecció. Aquest escenari empitjora quan la pressió d'injecció és tan alta que el sistema de tancament de matrius falla o quan es veu afectat per la pàgina de guerra fent que les línies de separació es vegin compromeses. Diversos inconvenients de fabricació, com ara parts de matrius poc alineades, superfícies de cavitats de matrius que es ratllen durant l’ús i la manca de costelles d’enduriment per a insercions de matrius poden provocar una flexió excessiva quan s’aplica la pressió i, per tant, provocar que el parpelleig empitjori.
Mètodes per minimitzar el flaix
Manteniment i reparació regular de matrius
Garantir una força de subjecció adequada
Optimització dels paràmetres d'injecció
Incorporar trampes flash al disseny de matrius
Marques de flux en la fabricació de colades de matrius
Què són les marques de flux
Les marques de flux són visibles en determinats patrons ondulats o en espiral a les superfícies de les foses de matrius, especialment a prop de les porcions de la porta i sobre les seccions de flux metàl·lic. Aquestes imperfeccions a les superfícies provoquen patrons desiguals que segueixen les línies de solidificació i són molt destacades a les regions de paret fina i a les zones molt allunyades dels punts d’injecció. A la pressió de la pressió d'alumini, la fosa d'aquestes superfícies generalment creen línies paral·leles, que actuen com a inconvenient principal per a l'acabat superficial, així com la precisió dimensional.
Factors que contribueixen a les marques de flux
Les variacions en la temperatura del metall són un dels factors més significatius en la formació de marques de flux. En aquests casos, la viscositat canvia a causa del sobreescalfament, mentre que la cavitat encara està plena de metall fos, produeix un flux i discontinuïtats superficials pertorbades. Fins i tot les diferències menors en les velocitats d’injecció, particularment en seccions de paret fina, agreugen els fenòmens de les marques de flux, permetent que el metall flueixi de manera errònia. Això també està relacionat amb molts aspectes com:
Temperatura metàl·lica inferior al rang necessari per omplir eficaçment la cavitat
Velocitat de la porta que provoca cisalla excessiva i turbulència de flux resultant
Despeses insuficients que es tradueixen en la resistència al flux de material i la interrupció general del procés
El refredament no uniforme que condueix a patrons de flux i solidificació indesitjables
Canvis en el gruix de les parets que necessiten un augment o disminució brusques de la velocitat del metall fos
Posició ineficaç de les portes que es tradueix en una dispersió desigual del metall
Les butllofes moren la fabricació de colades
Els defectes de les butllofes que es troben a les superfícies de fosa són defectes de superfície de forma geodèsica que es produeixen després de la colada. En contrast amb les marques de flux o la porositat, aquests defectes també es poden desenvolupar durant el tractament tèrmic, o el servei, condicions que donin lloc a distorsions de superfície visibles, així com debilitats de les pròpies estructures.
Causes de butllofes
La formació de butllofes en matrius prové principalment de gasos atrapats durant la solidificació. Les butxaques de gas es creen a partir de l’oxidació del metall injectat a la cavitat que després es fa calor; Els lubricants que estan destinats a ajudar a la solidificació de repartiment també es converteixen en gas en aquesta fase. L’eliminació inadequada dels productes de descomposició química de la matriu, la humitat a la butxaca de la cavitat, l’ús excessiu dels ruixats de matrius i l’oxidació de metalls mentre omplen la cavitat es troben entre els factors primaris que causen aquest defecte. L’aparició d’aquests problemes sol ser pitjor quan les temperatures superficials de la matriu s’eleven perquè condueix a una major generació de gas i augmenten la porositat durant l’exposició tèrmica.
Tècniques de prevenció
La gestió de riscos de la blister en aquest sentit comportaria una bona gestió de sistemes de temperatura i lubricació. L'ús de sistemes automatitzats de polvorització de matrius amb cobertura controlada garanteix que el lubricant s'aplica uniformement sense que la generació de gasos sigui gestionant la temperatura de la matriu. El manteniment de la ventilació de la cavitat de la cavitat es millora amb les mesures de neteja de superfície i el disseny de la geometria del recinte minimitza considerablement considerablement l’efecte de la turbulència del sector i l’atrapament de gas.
Misruns Die Casting Fabricació
Emplenament incomplet de la cavitat del motlle
Es defineix un defecte errònia o erròniament com un defecte a partir del farcit incomplet de la cavitat de la matriu pel metall fos. Aquests defectes es produeixen en parts que es caracteritzen per funcions que falten o no estan completament formades. Aquests defectes de colada se solen limitar a les foses de secció fina i regions de les mortes més allunyades de les portes on el metall ja es solidifica abans del farcit de tota la cavitat. Els efectes errònics no només es limiten a les inexactituds dimensionals de les parts; Sovint arruïnen també les propietats mecàniques i la qualitat de la superfície de les foses.
Remedis per a maltractaments
Fer front a defectes errònics és un problema que requereix una preocupació centrada en el flux de metalls i el control de la temperatura. Les temperatures de matrius i metàl·liques s’han de mantenir en el rang de procés òptim per a l’aplicació, mentre que les posicions de la porta s’han de localitzar adequadament per millorar els patrons de flux. L’augment de la ventilació a les regions problemàtiques, juntament amb les taxes de velocitat d’injecció modificades i les variacions de gruix de la paret canviades garanteix que l’ompliment de la cavitat s’aconsegueixi satisfactòriament. També es realitza l’ajustament i el control de la posició durant el procés per obtenir un millor rendiment del procés de colada i minimitzar els defectes errònics en la matriu de llançament d’alta pressió.
Factors que contribueixen als defectes de fabricació en el procés de càsting
La formació de defectes de fabricació durant el procés de colada d’alta pressió es pot atribuir a diversos elements. Apreciar aquests elements i abordar -los correctament, però permet als fabricants de colades de matrius eliminar eficaçment els defectes i millorar la qualitat general de les seves colades. A continuació, es discuteixen alguns dels factors importants associats als defectes de fabricació en HPDC.
Disseny inadequat de matrius
La fabricació de matrius de càsting és molt important pel que fa a la qualitat del repartiment final. Una matriu mal dissenyada dóna lloc a diversos defectes de colada com ara:
Gasporositat: on el gas està atrapat a causa del mal disseny de la porositat o la porositat del gas.
Coldshuts: La causa específica d’aquests defectes sol relacionar -se amb un sistema de tancament pobre on el metall és lent o turbulent en el flux provocant defectes de tancament en fred.
Misrunners: Risers i portes mal dissenyades.
Per tal d’evitar malfuncions respecte a les configuracions de matrius, es recomana que els productors facin el següent:
Utilitzeu un disseny adequat del sistema de ciclisme o corredor, de manera que el metall sigui capaç de fluir i escapar de manera eficient.
També s’ha de preveure la ventilació quan es realitzi modelat per injecció per permetre la fugida de gasos.
Apliqueu la simulació de disseny de matrius als dissenys de matrius i captureu les àrees de preocupació abans que comenci la producció de matrius.
Paràmetres de procés incorrectes
L’èxit del procés HPDC es basa molt en mantenir els paràmetres de procés correctes. Les desviacions de configuracions òptimes poden donar lloc a diversos defectes de fabricació. Els paràmetres de procés clau inclouen:
Temperatura de fusió: si és massa baixa, pot causar les tancaments i males freds; Si és massa elevat, pot provocar porositat de gas i soldar -se.
Pressió i velocitat d’injecció: la pressió o la velocitat insuficients poden produir un farcit incomplet i males, mentre que la pressió excessiva pot provocar un desgast de flaix i matriu.
Velocitat de refrigeració: el refredament desigual o inadequat pot provocar una contracció de porositat i deformació.
Per minimitzar els defectes causats per paràmetres de procés incorrectes, els fabricants haurien de:
Establir i mantenir la configuració òptima del procés basada en l’aliatge, la geometria de les parts i el disseny de la matriu.
Superviseu i controleu regularment els paràmetres del procés mitjançant sensors i sistemes automatitzats.
Realitzar auditories periòdiques i ajustar els paràmetres segons sigui necessari per assegurar la coherència.
Composició i qualitat metàl·lics
La combinació i la qualitat de l'aliatge metàl·lic que es poden produir tenen molt a veure amb les causes dels defectes industrials. Aquests problemes de preocupació per la matriu són els relacionats amb la composició i la qualitat del metall, que inclouen:
Impureses: Els materials estrangers presents en el metall de fosa poden formar nuclis, inclusions o mala estructura del metall.
Variacions de composició: els canvis extrems en la composició d’aliatge poden donar lloc a característiques de contracció imprevisibles i també modificar el flux intern del material.
Contingut d’hidrogen: la porositat del gas pot ser causada per un augment de la concentració d’hidrogen dins del metall fos.
Per tal de mitigar la composició de metalls i els problemes de qualitat, es recomana als fabricants els passos següents:
Obteniu matèries primeres de fonts reconegudes i fiables.
Instal·leu un sistema de garantia de qualitat rígid mitjançant la inspecció de materials rebuts i la seva composició.
Apliqueu els tractaments de fusió al metall com ara la degassificació mitjançant la flux per purificar els metalls i alterar el contingut d’hidrogen.
Manteniment inadequat dels equips de fosa de matrius
L’atenció oportuna de les màquines de colada de matrius és molt important en la producció consistent de fosas de qualitat. Si no es té cura, es poden produir alguns defectes de l’edifici, com ara:
Flash: les superfícies de matrius que es desgasten causen flash perquè algun metall va entre les dues meitats de la matriu.
Soldadura: una matriu també pot tenir una soldadura on el metall líquid s’enganxa a la superfície de matriu a causa d’una lubricació o refrigeració insuficient de la matriu.
Inexactituds dimensionals: Les dimensions de la part poden no ser la mateixa a causa del desgast o la desalineació dels components.
Per tal d’eliminar o minimitzar l’impacte dels defectes associats al manteniment de l’equip, es recomana que les empreses:
Realitzeu un calendari sistemàtic de manteniment preventiu per a tota la maquinària de fosa.
Comproveu amb diligència el desgast o el dany al nucli, les insercions i altres peces de desgast i realitzar treballs de restauració si cal.
Controleu el refredament i la lubricació interna i externa de les superfícies de matrius per protegir -vos de la soldadura i els danys excessius.
Conclusió
En conclusió, comprendre i abordar els defectes comuns de fabricació en la colada de matrius d’alta pressió, com la porositat, les inclusions, les tancaments en fred, el flaix, les notes de flux, les butllofes i les males, és crucial per produir peces d’alta qualitat. Identificant les causes d’aquests defectes, que inclouen un disseny indegut de matrius, paràmetres de procés incorrectes, composició de metalls i problemes de qualitat i un manteniment inadequat dels equips de fosa de matrius, els fabricants poden implementar mesures de prevenció i control dirigides. Minimitzar els defectes no només millora la qualitat i el rendiment del producte, sinó que també millora la satisfacció i la lleialtat del client.
Esteu a punt per elevar la vostra qualitat de colada? Les solucions expertes de Team MFG i el historial demostrat en el càsting de precisió poden ajudar -vos a assolir l’excel·lència de fabricació. Connecteu -vos amb nosaltres avui per iniciar el vostre viatge cap a una producció impecable.
Preguntes freqüents sobre defectes de colada
Quins són els defectes més comuns en la colada d’alta pressió?
La porositat, les tancaments en fred, els incompletes i els defectes de la superfície com les butllofes i les marques de flux són els defectes impressionants més comuns en la fosa d’alta pressió. Aquests defectes es poden produir a causa d'alguns factors fora del procés de colada com el control de la temperatura o la salut i sense esgotament suficient.
Com controles els defectes de la porositat en el procés de colada de matrius?
Els defectes de la porositat en la colada de matrius poden ser evitats mitjançant la sortida adequada de la matriu, mantenint les temperatures de fusió consistents i controlant la velocitat d'injecció. A més, s'ha d'utilitzar l'aliatge adequat i s'ha d'evitar la turbulència que expliqui el metall al motlle per reduir la proliferació del marge.
Quin és el motiu de les tancaments de fred en el colada d’alta pressió?
S'observen tancaments en fred a la fosa de matrius d'alta pressió quan els fluxos metàl·lics fos que s'utilitzen per omplir un perfil no s'uneixen completament. Es pot produir a causa de la baixa temperatura de fosa, la mala velocitat d’injecció o el refredament excessiu de la matriu.
Com influeixen els defectes de superfície, com ara butllofes i marques de flux?
Els defectes de superfície com les butllofes i les marques de flux no només afecten l’estètica de les parts de fosa de matrius, sinó també la seva precisió i característiques físiques de forma. Aquests defectes poden suposar costos addicionals en acabar addicionals (per exemple, polir o mòlta) per aconseguir la qualitat requerida.
Quins són els principals paràmetres que ajudarien a minimitzar els defectes de colada en HPDC?
Els defectes de fosa en la fosa de matrius d'alta pressió es pot minimitzar si els paràmetres del procés es moren la temperatura, la temperatura de la fusió, la velocitat d'injecció i la ventilació estan ben controlades. Mantenir la màquina de fosa en bon funcionament i utilitzar aliatges de qualitat superior també ajudarà a la reducció de defectes.
