יציקה למות בלחץ גבוה (HPDC) היא תהליך תעשייתי נפוץ לייצור המוני חלקי מתכת מורכבים. עם זאת, כמה ליקויי יציקה עשויים להופיע בתהליך, וכתוצאה מכך פגעו באיכות המוצר המוגמר. מאמר זה מתאר את ליקויי הייצור העיקריים ב- HPDC, את הגורמים שלהם, כיצד ניתן לאתר אותם וכיצד ניתן להימנע מהם. באמצעות ידיעה על פגמים אלה והתמודדות איתם, היצרנים ישפרו את קלות התפעול והאמינות של תהליכי יציקת Die.
מהו יציקה למות בלחץ גבוה (HPDC)
יציקת Die בלחץ גבוה (HPDC) מתייחסת לקטגוריה של תהליך יציקת מתכת בו מוזרק מתכת מותכת לחלל מתים מפלדה בלחץ גבוה. חלל Die עשוי משני חצאים של פלדת כלים מוקשה שעוצבו ועובדים כמו מתחם עובש. המתכת המותכת היא בדרך כלל לא ברזלית, למשל, אלומיניום או אבץ, והיא מוזרקת בלחצים גבוהים העשויים לנוע בין 1500 psi ל- 25400 psi. לחץ זה נמצא הרבה מעל לחץ האדים של המתכת המותכת ומבטיח כי חלל המתים יתמלא במהירות ובאופן נכון ואז מותר להגדיר, ובכך להשיג רכיב יצוק דומה מאוד לצורת המוצר הסופית עם איכות משטח טובה מאוד ודיוק.
תהליך ליהוק למות
ניתן לפרק את תהליך יציקת המות לשלבים שונים הכוללים את הדברים הבאים:
הכנת Die : ייצור DIEs פלדה כרוך בניקוי ושומן של המתים וחימום לטמפרטורה מוגדרת.
התכה והזרקה : מטילי הסגסוגת טעונים ונמסים בכבשן ואז מוחזקים בשרוול ירי של מכונת הליהוק למות. לאחר מכן מופעל לחץ באמצעות בוכנה בכדי לכפות את המתכת הנוזלית במהירות לתוספת למות.
קירור והתמצקות : מקרר את המתכת הנוזלית הזו בהקדם האפשרי ומחזק אותה בגוש המות, שנקבע מראש בצורת חלל החלול בתוך התבנית.
פליטה : לעיתים, חצאי המתים נפתחים לאחר שהחלק התקרר והתמצק, והחלק הגבס נפלט מהחלל בעזרת סיכות מפלט.
5. זמירה וגימור . החלק המיוצר נחתך מעודף מתכת (פלאש) ועומד בכל תהליכי גימור משניים אחרים כמו עיבוד, טיפול פני השטח או ציור.
מהם ליקויי יציקה?
היציקה למות בלחץ גבוה בתהליך (HPDC) אינה ללא פגמי הייצור שלו, שיכולים להיות כתוצאה משליטה לא מספקת של התהליך, תכנון המות או החומרים המשמשים. חלק מהפגמים הייצור הנפוצים הללו הקשורים ל- HPDC כוללים נקבוביות גז, נקבוביות הצטמקות, תכלילים, כיבוי קור, הלחמה, שלפוחיות וסימני זרימה. פגמים מסוג זה גורמים לרוב לתכונות מכניות נמוכות יותר, גימור פני השטח הגרוע וכישלון מוקדם של החלקים היצורים. בסעיפים הבאים, ליקויי HPDC נפוצים אלה יפורטו בפירוט, סיבותיהם ומדדי המניעה והגילוי שלהם יידונו, על מנת לאפשר ליצרנים לייצר רכיבי יצוק איכותיים.
סוגי ליקויי ייצור ב- HPDC
נקבוביות בייצור יציקה למות
נקבוביות מתוארת כמידת נוכחות של פתחים קטנים או חללים הקיימים בתוך הרכיב המכונה לעתים קרובות החלק יצוק למות. חללים כאלה עשויים לפגוע בתשענות המבנית של המבנה המדובר ובכך להקטין את יכולות הכוח והאיטום של הרכיב העומד לרשותך. ישנן בעיקר שתי צורות של פגמים נקבוביות שנצפו בטכניקות יצוק לחץ (PDC):
נקבוביות גז
זה מתרחש כאשר אוויר או גזים נכללים במתכת הנוזלית בזמן שהוא מוזרק, ומכאן וכתוצאה מכך היווצרות חללים עגולים או כדוריים
ניתן לשפר אותו על ידי אופטימיזציה של תכנון פתחי אוורור ופרמטרי ההזרקה
כמו כן, שמירה על פני התבנית נקייה ויבשה ללא לחות, גריז או שמנים מסייעת בהפחתת עיוותים נקבוביות בגז.
נקבוביות הצטמקות
בשל הצטמקות המתכת המתרחשת בתהליך ההתמצקות, בדרך כלל מופיעים חללים בצורת סדירה המכונה חללים ספוגיים במיוחד על החלקים העבים יותר של צוות השחקנים.
על ידי שיפור מערכת השערים והגבישים ווויסות קצב הקירור ניתן להפחית.
חיוני לטפל בסוגיית סימני הכיור ולהימנע מנקבוביות הצטמקות בעת השימוש ב- CAE כדי לשנות את החלק יצוק למות לצורך איזון תרמי ועובי הקיר האחיד.
תכלילים בייצור יציקה למות
תכלילים הם חומרים זרים שנלכדים בתהליך יציקת המות, ונוצרים במהלך מחזור HPDC. חומרים אלה מסווגים כתכלילים מתכתיים ולא מתכתיים בהתאם לטבעם.
תכלילים מתכתיים
בדרך כלל מורכבים מתחמוצות, סגסוגות בין -מטאליות ומתכות אחרות
נגרם על ידי מתכת מותכת, חומר סיכה למות או חתיכות המכונה
אם הכנת נמס, סינון ותחזוקת מכונות נעשים היטב, ניתן להימנע ממכלילים מתכתיים
תכלילים לא מתכתיים
אלה עשויים לכלול אבק קרמי, חול או כל חומר חיצוני
בדרך כלל עולה בגלל השימוש בחומרים מזוהמים, או ניהול לא מדריך
ניתן להימנע ממכלילים לא מתכתיים על ידי אבטחת איכות של חומרי הגלם וניקיון תהליך השטיפה למות
| סוג הכללה סוג | קומפוזיציה | שיטות | מניעה |
| מַתַכתִי | תחמוצות, אינטר -מתכות, חלקיקי מתכת | מתכת מותכת, ציפוי למות, רכיבי מכונה | הכנת ממיס, סינון, תחזוקת מכונה |
| לא מתכתי | חלקיקי קרמיקה, חול, חומר זר | חומרי גלם מזוהמים, טיפול לא תקין | בקרת איכות קפדנית של חומרי גלם, סביבת יציקה למות נקייה |
כיבוי קר בייצור יציקה למות
כיבוי קר נצפים כהפסקות ליניאריות המתרחשות בחלקים יצוקים למות שבהם שני זרימות מתכת אינן מצטרפות באופן מלא במהלך תהליכי יציקת המתכת השונים הכוללים יישום לחץ גבוה במות. כישלונות אלה מהווים בעיות גדולות בייצור HPDC, ומשפיעים לרעה על חוזק המוצר ועל גימור פני השטח של מוצרים יצוקים.
גורמים לכיבוי קור
בליהוק למות ניתן לייחס את היווצרות הסגירה הקרה החשובה ביותר למספר גורמים, הקשורים זה בזה:
הטמפרטורה של מתכת מותכת אינה גבוהה מספיק וממצקת מהר מאוד
מהירות ההזרקה אינה גבוהה מספיק וגורמת לזרימת מתכת שגויה
מערכת השערים לוקה בחסר וכתוצאה מכך מילוי לא אחיד של החלל
האוורור ממוקם בצורה לא טובה כך שיש כיסי אוויר לכודים
לחלל Die אין טמפרטורה אחידה לאורך כל הדרך
פרמטרי לחץ ההזרקה לא נקבעו כראוי בשלב ההזרקה
השפעה על איכות המוצר
נוכחות של כיבוי קור משפיעה באופן משמעותי על ביצועי רכיב יצוק למות:
היחלשות ניכרת של תכונות מכניות בגלל חוסר היתוך
התנגדות נמוכה יותר לעומסים חיצוניים עקב נטייה גבוהה יותר לפיצוח
איכות פני השטח חסרה בהרתקת המראה והשימושיות של המוצר
דליפת לחץ מוגברת במרכיבי המפתח של המות
עלייה בסיכון לכישלון המערכת השלמה כמו גם בחיי הרכיבים
בתנאי השירות של הרכיבים, אזורי כישלון מסוימים נראים תחת דובי עומס
פלאש בייצור יציקה למות
היווצרות פלאש בלחץ גבוה למות מתרחשת בצורה של הצפת מתכת נוספת בין שני חצאי המות בשלב ההזרקה המובילה לבליטות דקיקות לא רצויות הדומות לסנפירים לאורך צומת חלקי יצוק למות. פגם זה שנמצא לעתים קרובות למדי ביציקות למות שנעשו באמצעות יציקה למות בלחץ גבוה לא רק משפיע על הממד אלא גם נוגע בעלויות נוספות בתהליכי הגימור ומקצר את ההתנגדות למות.
סיבות להיווצרות פלאש
כאשר משטחי המתים נלבשים או פגומים ואינם תואמים נכון את קווי הפרידה, הדבר יכול לעיתים קרובות לעורר נוכחות של פלאש במיוחד עם לחץ הידוק נמוך וכתוצאה מכך לבלום את המתים בלחץ ההזרקה. תרחיש זה מחמיר כאשר לחץ ההזרקה הוא כה גבוה עד שמערכת סגירת המות נכשלת או כאשר היא מושפעת על ידי עגלת עיוות הגורמת לפגיעה בקווי הפרידה. מספר חסרונות ייצור כמו חלקי מתים מיושרים בצורה לא טובה, משטחי חללי מתים שנשרטים במהלך השימוש, וחוסר צלעות נוקשות לתוספות למות יכולים כולם להוביל לכיפוף מוגזם כאשר מופעל לחץ ובכך לגרום להבהבה להחמרה.
שיטות למזעור הפלאש
סימני זרימה בייצור יציקה למות
מהם סימני זרימה
סימני זרימה נראים בתבניות גלי או ספירלות מסוימות על משטחי יציקות המוות במיוחד ליד חלקי השער ומעל קטעי זרימת המתכת. פגמים כאלה במשטחים גורמים לדפוסים לא אחידים העוקבים אחר קווי ההתמצקות והם בולטים מאוד באזורי קיר דק ואזורים הרחק מנקודות ההזרקה. בלחץ אלומיניום מתים משטחים אלה יוצרים בדרך כלל קווים מקבילים, המשמשים כחסרון משמעותי לגימור פני השטח כמו גם לדיוק הממדי.
גורמים התורמים לסימני זרימה
וריאציות בטמפרטורת המתכת הן אחד הגורמים המשמעותיים ביותר ביצירת סימני זרימה. במקרים אלה, שינויי צמיגות כתוצאה מחימום יתר, בעוד שהחלל עדיין מלא במתכת מותכת, גורם לזרימה מופרעת והפסקות פני השטח. אפילו הבדלים קלים במהירויות ההזרקה, במיוחד בקטעים דקים עם קירות דקים, מחמירים את תופעות סימני הזרימה על ידי מאפשרת למתכת לזרום בצורה לא תקינה. זה קשור גם להיבטים רבים כמו:
טמפרטורת מתכת נמוכה מהטווח הדרוש למילוי יעיל של החלל
מהירות שער הגורמת לגזירה מוגזמת ולסערה זרימה כתוצאה מכך
לא מספיק פתחי אוורור וכתוצאה מכך התנגדות לזרימת החומר והפרעה כללית בתהליך
קירור מתים שאינו אחיד המוביל לדפוסי זרימה לא רצויים ולהתמצקות
שינויים בעובי הקירות המחייבים עלייה או ירידה בפתאומיות במהירות המתכת המותכת
מיקום לא יעיל של השערים שמביא לפיזור לא אחיד של מתכת
שלפוחיות מתים ייצור יציקה
מומים שלפוחית שנמצאים על משטחי יצוק למות הם מומים בשטח בצורת גיאודזית המופיעים לאחר היציקה. בניגוד לסימני זרימה או נקבוביות, פגמים אלה יכולים להתפתח גם במהלך טיפול בחום, או שירות, תנאים המולידים עיוותי פני השטח הנראים לעין כמו גם חולשות בתוך המבנים עצמם.
גורמים לשלפוחיות
יציקת שלפוחית במים נובעת בעיקר מגזים לכודים במהלך ההתמצקות. כיסי גז נוצרים מחמצון מתכת המוזרק לחלל שהופך מאוחר יותר לחום; חומרי סיכה שנועדו לסייע בקלות התמצקות יצוקה הופכים גם הם לדלק בשלב זה. הסרה לא מספקת של מוצרי הפירוק-כימי-כימיים, לחות בכיס המות של החלל, שימוש יתר בתרסיסים למות וחמצון של מתכות תוך מילוי חלל הם כולם בין הגורמים העיקריים הגורמים לליקוי זה. התרחשותן של בעיות אלה בדרך כלל גרועה יותר כאשר טמפרטורות פני השטח מוגברות מכיוון שהיא מובילה לייצור גז רב יותר ועליית נקבוביות נוספת במהלך החשיפה התרמית.
טכניקות מניעה
ניהול סיכוני שלפוחית בעניין זה היה כרוך בניהול טמפרטורה ומערכות סיכה נאותות. שימוש במערכות ריסוס למות אוטומטיות עם כיסוי מבוקר מבטיח חומר סיכה מיושם באופן אחיד מבלי לייצור גז יתר על המידה בניהול טמפרטורת המוות. התייחסות לתחזוקת אוורור חלל Die משופרת עם אמצעי ניקוי פני השטח ועיצוב גיאומטריה של המארז ממזערת באופן משמעותי את סערת המגזר ואפקט לכידת הגז באופן משמעותי.
מוטעות ייצור יציקה
מילוי לא שלם של חלל עובש
פגם שגוי או לא נכון מוגדר כליקוי ממילוי לא שלם של חלל המתים על ידי המתכת המותכת. פגמים כאלה מתרחשים בחלקים המאופיינו בתכונות שחסרות או לא נוצרות במלואן. ליקויי יציקה אלה מוגבלים בדרך כלל ליציקות קטעים דקים ואזורים של מתים הכי רחוקים מהשערים שבהם המתכת כבר מתמצקת לפני מילוי החלל כולו. ההשפעות השגויות אינן מוגבלות רק לחוסר דיוקים ממדי של החלקים; לעתים קרובות הם הורסים גם את התכונות המכניות ואת איכות השטח של יציקות למות.
סעדים למגזרים
התמודדות עם פגמים שגויים היא בעיה הדורשת דאגה ממוקדת של זרימת מתכת ובקרת טמפרטורה. יש לשמור על טמפרטורות המתים והמתכת בטווח התהליכים אופטימלי ליישום ואילו עמדות השער צריכות להיות ממוקמות כראוי כדי לשפר את דפוסי הזרימה. האוורור המוגבר באזורים בעייתיים, יחד עם שיעורי מהירות ההזרקה שהשתנו וריאציות עובי קיר שהשתנו מבטיחות מילוי החלל מושג באופן משביע רצון. עריכת יתר של עמדת עמדות בהתאמה ובקרה במהלך התהליך מתבצעת גם לצורך ביצועים טובים יותר של תהליך הליהוק ומזעור פגמים שגויים בלחץ גבוה למות למות.
גורמים התורמים לייצור ליקויים בתהליך היציקה
ניתן לייחס לאלמנטים שונים של ליקויי ייצור בתהליך הליהוק של הלחץ הגבוה למות. הערכת אלמנטים אלה ולהתייחס אליהם כראוי אולם מאפשרת ליצרני יציקה למות לבטל ביעילות פגמים ולהעצים את האיכות הכללית של יציקותיהם. להלן נדונים כמה מהגורמים החשובים הקשורים למומים הייצור ב- HPDC.
עיצוב לא תקין למות
יצירת ייצור למות חשובה מאוד מבחינת איכות הצוות הסופי. Die מעוצב לא מעוצב מביא למספר ליקויי יציקה כמו:
גספורוזיות: כאשר גז נלכד בגלל עיצוב אוורור גרוע או נקבוביות גז.
ColdShuts: הגורם הספציפי לפגמים אלה מתייחס בדרך כלל למערכת שערים לקויה בה מתכת איטית או סוערת בזרימה וגורמת למומים סגורים קרים.
מוטעות מוטעיות: מגדלים ושערים מעוצבים בצורה לא טובה.
על מנת להימנע מתקלות ביחס לתצורות למות, מומלץ ליצרנים לעשות את הדברים הבאים:
השתמש בתכנון נכון של מערכת השער או הרץ, כך שמתכת תוכל לזרום ולברוח אוויר ביעילות.
יש להקפיד גם על אוורור כאשר מתבצעת דפוס הזרקה כדי לאפשר בריחה של גזים כלשהם.
החל סימולציה של עיצוב Die על העיצובים של Die ולתפוס אזורי דאגה לפני תחילת ייצור Die.
פרמטרים של תהליכים שגויים
ההצלחה של תהליך HPDC מסתמכת מאוד על שמירה על פרמטרי התהליך הנכונים. סטיות מהגדרות אופטימליות יכולות לגרום למומים שונים בייצור. פרמטרי תהליך המפתח כוללים:
טמפרטורת נמס: אם נמוכה מדי, היא עלולה לגרום לכיבוי קרים ולגבולות; אם גבוה מדי, זה יכול להוביל לנקבוביות גז ולהלחמה למות.
לחץ ומהירות הזרקה: לא מספיק לחץ או מהירות עלולים לגרום למילוי לא שלם וניצולים, ואילו לחץ מופרז עלול לגרום לבלאי פלאש ולמת.
קצב קירור: קירור לא אחיד או לא מספיק יכול להוביל לנקבוביות הצטמקות ועיוות.
כדי למזער פגמים הנגרמים על ידי פרמטרים לא נכונים של תהליכים, על היצרנים: צריך:
קבע ושמור על הגדרות תהליכים אופטימליות המבוססות על הסגסוגת, הגיאומטריה של חלק ועיצוב Die.
פיקוח ובקרה באופן קבוע פרמטרים בתהליך באמצעות חיישנים ומערכות אוטומטיות.
ערכו ביקורת תקופתית והתאם פרמטרים לפי הצורך כדי להבטיח עקביות.
הרכב מתכת ואיכות
השילוב והאיכות של סגסוגת מתכת יצוקת למות קשורים הרבה לגורמים למומים תעשייתיים. בעיות הדאגה הללו ליציקה למות הן אלה הקשורות להרכב ולאיכות המתכת, הכוללות:
זיהומים: חומרים זרים הקיימים במתכת יצוקה עשויים ליצור ליבות, תכלילים או מבנה לקוי של המתכת.
וריאציות הרכב: שינויים קיצוניים בהרכב הסגסוגת עשויים לגרום למאפייני הצטמקות בלתי צפויים ולשנות גם את הזרימה הפנימית של החומר.
תכולת מימן: נקבוביות הגז עשויה להיגרם כתוצאה מגידול בריכוז המימן בתוך המתכת המותכת.
על מנת להפחית את הרכב המתכת ובעיות האיכות, הצעדים הבאים מומלצים ליצרנים:
השג חומרי גלם ממקורות מוכרים ואמינים.
התקן מערכת אבטחת איכות נוקשה באמצעות בדיקת חומרים שהתקבלו והרכבם.
החל טיפולי נמס על המתכת כמו גזז על ידי שטף כדי לטהר מתכות ולשנות את תכולת המימן.
תחזוקה לא מספקת של ציוד יציקת מתים
הטיפול המתוזמן במכונות יציקה למות חשוב מאוד בייצור עקבי של יציקות איכותיות. אם לא מטפלים בהם, כמה פגמים בבניין יכולים להתרחש, כגון:
פלאש: משטחי המתים השחוקים גורמים לפלאש מכיוון שמתכת כלשהי עוברת בין שני חצאי המתים.
הלחמה: למות יכול להיות גם הלחמה במקום בו מתכת המתכת הנוזלית על משטח המוות בגלל שימון לא מספיק או קירור של המות.
אי דיוקים ממדיים: מידות חלק ייתכן שלא יהיו זהות בגלל בלאי או התאמה לא נכונה.
על מנת לבטל או למזער את ההשפעה של פגמים הקשורים לתחזוקת הציוד, מומלץ לחברות:
בצע לוח תחזוקה שיטתי למניעה עבור כל מכונות הליהוק למות.
בדוק בשקדנות את הבלאי או הנזק לליבה, תוספות וחלקים לובשים אחרים, וביצע עבודות שיקום במידת הצורך.
שלוט על הקירור הפנימי והחיצוני של משטחי Die על מנת להגן מפני הלחמה ונזק מוגזם.
מַסְקָנָה
לסיכום, הבנה וטיפול במומים ייצור נפוצים בלחץ גבוה למות, כגון נקבוביות, תכלילים, כיבוי קור, פלאש, סימני זרימה, שלפוחיות וניצולים מוטעים, הוא קריטי לייצור חלקים באיכות גבוהה. על ידי זיהוי הגורמים של פגמים אלה, הכוללים תכנון לא תקין למות, פרמטרים של תהליכים שגויים, הרכב מתכת ובעיות איכות, ותחזוקה לא מספקת של ציוד יציקה למות, יצרנים יכולים ליישם אמצעי מניעה ובקרה ממוקדים. צמצום הפגמים לא רק משפר את איכות המוצר ואת הביצועים אלא גם משפר את שביעות רצון הלקוחות והנאמנות.
מוכנים לרומם את איכות היציקה שלך? פתרונות מומחים של צוות MFG ורקורד המוכח המוכח ב- Precision Die Die Casting יכולים לעזור לך להשיג מצוינות בייצור. התחבר אלינו עוד היום כדי להתחיל את המסע שלך לעבר הפקה ללא רבב.
שאלות נפוצות בנושא ליקוי למות
מהם הפגמים הנפוצים ביותר בלחיקת מתים בלחץ גבוה?
נקבוביות, כיבוי קור, השלמות ומומים על פני השטח כמו שלפוחיות וסימני זרימה הם הפגמים המהממים הנפוצים ביותר בלחיקת מתים בלחץ גבוה. פגמים אלה יכולים להתרחש בגלל גורמים מסוימים מחוץ לתהליך היציקה כמו בקרת טמפרטורה או בריאות וללא תשישות מספקת.
איך אתה שולט בפגמים נקבוביים בתהליך הליהוק למות?
ליקויי נקבוביות ביציקת מתים עשויים להימנע על ידי אוורור נאות של המות, שמירה על טמפרטורות נמס עקביות ושליטה על מהירות ההזרקה. יתר על כן, יש להשתמש בסגסוגת הימנית, ויש להימנע מסערה המפזרת את המתכת לתבנית כדי לצמצם את התפשטות השוליים.
מה הסיבה שמאחורי הקור מסתגר בלחץ גבוה למות?
כיבוי קר נצפים ביציקת מתים בלחץ גבוה כאשר זרמי המתכת המותכים המשמשים למילוי פרופיל אינם מצטרפים לחלוטין. זה עלול להתרחש בגלל טמפרטורת נמס נמוכה, מהירות הזרקה לקויה או קירור מוגזם של המת.
כיצד משפיעים מומים לפני השטח כמו שלפוחיות וסימני זרימה?
פגמים לפני השטח כמו שלפוחיות וסימני זרימה אינם משפיעים רק על האסתטיקה של חלקי יצוק למות אלא גם על צורתם הדיוק והמאפיינים הפיזיים שלהם. ליקויים אלה עשויים להיגרם עלויות נוספות בגימור נוסף - למשל, ליטוש או טחינה - על מנת להשיג את האיכות הנדרשת.
מהם הניטור של הפרמטרים העיקריים שיעזור למזער את פגמי הליהוק ב- HPDC?
ניתן למזער את ליקויי היציקה בלחץ גבוה למות למות אם פרמטרי התהליך מתים טמפרטורת, טמפרטורת ההמסה, מהירות ההזרקה והאוורור נשלטים היטב. שמירה על מכונת הליהוק במצב תקין וניצול סגסוגות איכות מעולות תסייע גם בהפחתת הפגמים.
