Udaranje visokog pritiska (HPDC) uobičajeni je industrijski proces zamršenih metalnih dijelova masovne proizvodnje. Ipak, u procesu se mogu pojaviti i neki nedostaci lijevanja, posljedično ugrožavajući kvalitetu gotovog proizvoda. Ovaj rad opisuje glavne proizvodne nedostatke u HPDC -u, njihove uzroke, kako ih se može otkriti i kako ih se može izbjeći. Poznavanjem ovih nedostataka i bavljenja njima, proizvođači će poboljšati jednostavnost rada i pouzdanost procesa lijevanja.
Što je lijevanje visokog pritiska (HPDC)
Umri izlive pod visokim pritiskom (HPDC) odnosi se na kategoriju procesa lijevanja metala u kojoj se rastopljeni metal ubrizgava u čeličnu šupljinu pod visokim tlakom. Šupljina matrice izrađena je od dvije polovice očvrsnog alatnog čelika koja su oblikovana i djeluju poput kućišta kalupa. Rastaljeni metal obično je nefernute prirode, na primjer, aluminij ili cink, a ubrizgava se pod visokim pritiscima koji se mogu kretati od 1500 psi do 25400 psi. Taj je tlak znatno iznad tlaka pare rastaljenog metala koji osigurava da se šupljina matrice ispuni brzo i pravilno, a zatim ostavi da se postavi, dobivajući na taj način komponentu lijeva vrlo sličnu konačnom obliku proizvoda s vrlo dobrom kvalitetom površine i preciznošću.
Proces lijevanja na matrice
Proces lijevanja može se razgraditi u različite faze koje uključuju sljedeće:
Priprema matrice : Proizvodnja čeličnih matrica uključuje čišćenje i podmazivanje matrica i zagrijavanje na određenu temperaturu.
Taljenje i ubrizgavanje : leguri ingoti se naplaćuju i topiju u peći, a zatim se drže u pucanjskom rukavu stroja za lijevanje mašine. Potom se pritisak vrši klip da bi se tekući metal brzo prisiljavao na umetak.
Hlađenje i očvršćivanje : Ohladite ovaj tekući metal što je prije moguće i učvrstite ga u bloku matrice, koji je unaprijed utvrđen u obliku šuplje šupljine unutar kalupa.
Izbacivanje : Ponekad se polovice matrice otvaraju nakon što se dio ohladi i očvrsne, a lijevni dio izbacuje se iz šupljine pomoću igle za izbacivanje.
5. Obrezivanje i završetak . Proizvedeni dio izrezan je iz viška metala (bljeskalice) i podvrgnut je bilo kojem drugom sekundarnom procesu završne obrade poput obrade, površinskog tretmana ili slikanja.
Što su oštećenja lijevanja?
Proces lijevanja visokog tlaka (HPDC) nije bez njegovih oštećenja proizvodnje, što bi moglo biti rezultat neadekvatne kontrole procesa, dizajna matrice ili korištenih materijala. Neki od ovih uobičajenih oštećenja proizvodnje povezanih s HPDC -om uključuju poroznost plina, poroznost skupljanja, uključivanja, hladnoće, lemljenje, mjehuriće i tragove protoka. Ove vrste oštećenja često rezultiraju nižim mehaničkim svojstvima, lošom doradom površine i preuranjenim neuspjehom lijevanih dijelova. U sljedećim će se odjeljcima detaljno razraditi ove uobičajene oštećenja HPDC -a, raspravljat će se o njihovim uzrocima i mjerama prevencije i otkrivanja, kako bi se proizvođačima omogućilo da proizvode kvalitetne komponente lijevanja.
Vrste oštećenja proizvodnje u HPDC -u
Poroznost u proizvodnji kastinga
Poroznost je opisana kao stupanj prisutnosti malih otvora ili prostora koji postoje unutar komponente koji se često nazivaju i lijevim dijelom. Takve praznine mogu ugroziti strukturnu zvučnu strukturu dotičnu strukturu, smanjujući na taj način snagu i sposobnosti brtvljenja komponente. Postoje prvenstveno dva oblika oštećenja poroznosti primijećene u tehnikama lijevanja tlaka (PDC):
Poroznost plina
To se događa kada su zrak ili plinovi zarobljeni u tekući metal dok se ubrizgava, što rezultira stvaranjem okruglog ili sfernih šupljina
Može se poboljšati optimiziranjem dizajna otvora i parametrima ubrizgavanja
Također, održavanje površine kalupa čistom i suhom bez ikakvih vlage, masti ili ulja pomaže u smanjenju deformiteta poroznosti plina.
Poroznost skupljanja
Zbog skupljanja metala koji se javlja u procesu učvršćivanja, šupljine nepravilnog oblika poznate kao spužvaste praznine uglavnom se pojavljuju posebno o debljim dijelovima lijeva.
Poboljšanjem sustava vrata i uspona i regulacijom stope hlađenja to se može smanjiti.
Važno je riješiti pitanje oznaka sudopera i izbjegavati pore za skupljanje prilikom korištenja CAE za izmjenu dijela lijevanog lijeva za toplinsku ravnotežu i ujednačenu debljinu stijenke.
Uključivanja u proizvodnju kastinga
Uključenosti su vanjski materijali koji postaju zarobljeni u procesu lijevanja matrice i formiraju se tijekom HPDC ciklusa. Ti su materijali klasificirani kao metalna i nemetalna uključenja, ovisno o njihovoj prirodi.
Metalne inkluzije
Obično sastoje od oksida, intermetalnih legura i drugih metala
Uzrokovano rastopljenim metalom, mazivom ili komadima stroja
Ako su priprema taline, filtracija i održavanje strojeva dobro izvedeni, moguće je izbjegavati metalne inkluzije
Ne metalne uključenosti
Oni mogu uključivati keramičku prašinu, pijesak ili bilo koji vanjski materijal
Općenito se pojavljuju zbog upotrebe zagađenih materijala ili nepopravljenog upravljanja
Nemetalne uključenosti mogu se izbjeći osiguranjem kvalitete sirovina i čistoćom postupka ispiranja matrice
| Uključivanje tipa | sastava | Izvori | - |
| Metalik | Oksidi, intermetalne osobe, metalne čestice | Rastopljeni metal, prevlaka, komponente stroja | Priprema taline, filtracija, održavanje stroja |
| Nemetalni | Keramičke čestice, pijesak, strane tvari | Kontaminirane sirovine, nepravilno rukovanje | Stroga kontrola kvalitete sirovina, čistog okruženja za lijevanje |
Hladno se isključuje u proizvodnji kastinga
Hladno isključivanje se primjećuje kao linearno diskontinuiteti u liječenim dijelovima u kojima se dva toka metala ne spajaju u potpunosti tijekom različitih metalnih procesa lijevanja koji uključuju primjenu visokog tlaka u matrici. Ovi neuspjesi predstavljaju velike probleme u proizvodnji HPDC -a, negativno utječu na snagu proizvoda i površinsku završnu obradu od lijevanih proizvoda.
Uzroci hladnoće zatvaraju se
Kod lijevanja, najvažnija formacija hladnog zatvaranja može se pripisati brojnim čimbenicima, koji su međusobno povezani:
Temperatura rastopljenog metala nije dovoljno visoka i učvršćuje se vrlo brzo
Brzina ubrizgavanja nije dovoljno visoka što uzrokuje pogrešan protok metala
Sustav gatiranja je manjkavo što rezultira neravnim punjenjem šupljine
Odzračivanje je loše postavljeno, tako da postoje zarobljeni zračni džepovi
Matrica nema ravnopravnu temperaturu u cijeloj
Parametri tlaka ubrizgavanja nisu pravilno postavljeni tijekom faze ubrizgavanja
Utjecaj na kvalitetu proizvoda
Prisutnost hladnoće značajno utječe na performanse komponente za lijevanje:
Značajno slabljenje mehaničkih svojstava zbog nedostatka fuzije
Niži otpor na vanjska opterećenja zbog veće sklonosti pucanju
Manje kvalitete površine potapunjajući izgled i upotrebljivost proizvoda
Povećano curenje tlaka u ključnim komponentama matrice
Povećanje rizika od neuspjeha kompletnog sustava kao i života komponenti
U uvjetima servisa komponenti su određena područja kvara vidljiva pod medvjedima
Bljeskalica u proizvodnji kastinga
Flash formiranje u lijevanju visokog pritiska događa se u obliku dodatnog preljeva metala između dvije polovice matrice tijekom faze ubrizgavanja što dovodi do nepoželjnih tankih izbočina koji nalikuju perajama duž spoja dijelova lijevanih dieka. Ovaj nedostatak koji se često nalazi u matricama napravljenim pomoću lijevanja visokog pritiska ne samo da utječe na dimenziju, već također ima dodatne troškove za završne procese i skraćuje otpornost na matricu.
Razlozi formiranja bljeskalice
Kad se površine matrica nose ili oštećuju i ne odgovaraju se pravilno duž linija razdvajanja, to često može pokrenuti prisutnost bljeskalice, posebno s niskim tlakom stezanja, što rezultira uklanjanjem matrice pod tlakom ubrizgavanja. Ovaj se scenarij pogoršava kada je tlak ubrizgavanja toliko visok da sustav zatvaranja matrica ne uspije ili kada na njega utječe ratna stranica, zbog čega su linije dijeljenja ugrožene. Nekoliko nedostataka proizvodnje, poput loše poravnanih dijelova matrica, površina matrica koje se ogrebotine tijekom upotrebe, a nedostatak ukočenih rebara za umetke za matrice mogu dovesti do prekomjernog savijanja kada se pritisak nanese i tako prouzrokuju treptanje.
Metode za minimiziranje bljeskalice
Redovito održavanje i popravak matrice
Osiguravanje odgovarajuće sile stezanja
Optimiziranje parametara ubrizgavanja
Uključivanje zamki za bljeskalice u dizajn matrice
Protočne oznake u proizvodnji kastinga
Što su tragovi protoka
Protočne oznake vidljive su u određenim valovitim ili spiralnim uzorcima na površinama odljevaka matrica, posebno u blizini dijelova vrata i preko metalnih protoka. Takve nesavršenosti na površinama uzrokuju neujednačene uzorke koji slijede linije očvršćivanja i vrlo su istaknute u regijama tankih zidova i područja daleko od točaka ubrizgavanja. U aluminijskom tlaku lijeva ove površine uglavnom stvaraju paralelne linije, koje djeluju kao glavni nedostatak za površinsku završnu obradu, kao i dimenzionalnu preciznost.
Čimbenici koji doprinose protočnim oznakama
Varijacije u temperaturi metala jedan su od najznačajnijih čimbenika u stvaranju protočnih oznaka. U tim se slučajevima mijenja viskoznost zbog pregrijavanja, dok je šupljina još uvijek napunjena rastopljenim metalom, rezultira poremećenim protokom i površinskim prekidima. Čak i manje razlike u brzinama ubrizgavanja, posebno u tanko zidovima, pogoršavaju pojave protočnih oznaka omogućavajući metal da protoči pogrešno. To je također povezano s mnogim aspektima kao što su:
Metalna temperatura niža od raspona potrebnog za učinkovito punjenje šupljine
Brzina vrata koja uzrokuje prekomjerno smicanje i rezultirajuće turbulencije protoka
Nedovoljni otvori koji rezultiraju otporom na protok materijala i općim poremećajem postupka
Nejednako hlađenje matrice što dovodi do nepoželjnih uzoraka protoka i učvršćivanja
Promjene debljine zidova koje zahtijevaju naglo povećanje ili smanjenje brzine rastopljenog metala
Neučinkovito pozicioniranje vrata što rezultira neravnim širenjem metala
Mjehurići mating mast proizvodnje
Defekti blistera pronađeni na lijevanim površinama su geodezički defekti na površini koji se javljaju nakon lijevanja. Za razliku od tragova protoka ili poroznosti, ti se nedostaci također mogu razviti tijekom toplinske obrade ili usluge, uvjeti koji stvaraju vidljive površinske izobličenja kao i slabosti unutar samih struktura.
Uzroci mjehurića
Ostvarenje lijevanja blistera u matrice dolazi uglavnom iz zarobljenih plinova tijekom očvršćivanja. Plinski džepovi stvaraju se od oksidacije metala ubrizganog u šupljinu koja se kasnije pretvara u toplinu; Podmanti koji su namijenjeni pomaganju u lakoći učvršćivanja lijeva također postaju plin u ovoj fazi. Neadekvatno uklanjanje kemijskih produkata raspadanja, vlage u džepu za matricu u šupljini, prekomjerne uporabe matrica i oksidacija metala tijekom punjenja šupljine su među primarnim čimbenicima koji uzrokuju ovaj nedostatak. Pojava ovih problema obično je lošija tamo gdje su temperature površine matrice povišene jer dovodi do većeg stvaranja plina i daljnjeg povećanja poroznosti tijekom toplinske izloženosti.
Tehnike prevencije
Blister upravljanje rizikom u tom pogledu podrazumijevalo bi odgovarajuću upravljanje temperaturom i podmazivanjem. Korištenje automatiziranih sustava za sprej s kontroliranim pokrivanjem osigurava da se mazivo primjenjuje jednoliko bez prekomjernog stvaranja plina koji upravljaju temperaturom matrice. Održavanje ventilacije za ventilaciju matrice poboljšano mjerama čišćenja površine i dizajnom geometrije ograde minimizira sektor punjenja turbulencije i učinka umetanja plina.
Zabludi proizvodnju kastinga
Nepotpuno punjenje šupljine kalupa
Neispravna ili pogrešna oštećenja definirana je kao oštećenja od nepotpunog punjenja šupljine matrice od rastaljenog metala. Takvi se nedostaci javljaju u dijelovima koje karakteriziraju značajke koje nedostaju ili nisu u potpunosti formirane. Ove oštećenja lijevanja obično su ograničene na tanke odljeve i regije matrica najudaljenije od vrata gdje je metal već učvršćen prije punjenja cijele šupljine. Pogrešni učinci nisu ograničeni samo na dimenzijske netočnosti dijelova; Oni često uništavaju i mehanička svojstva i površinsku kvalitetu matrica.
Lijekovi za pogrešne spojeve
Suočavanje s pogrešnim oštećenjima problem je koji zahtijeva usredotočenu brigu o protoku metala i kontroli temperature. Temperature matrice i metala moraju se držati u rasponu procesa optimalno za primjenu, dok se pozicije vrata moraju na odgovarajući način nalaziti kako bi se poboljšali uzorci protoka. Povećano odzračivanje u problematičnim regijama, zajedno s modificiranom brzinom ubrizgavanja i promijenjenim varijacijama debljine stijenke, osiguravaju da se punjenje šupljine postiže zadovoljavajuće. Podešavanje i kontrola prekomjernog položaja tijekom postupka također se provodi radi bolje performanse postupka lijevanja i minimiziranje pogrešnih oštećenja u matrici visokog pritiska.
Čimbenici koji doprinose proizvodnim nedostacima u procesu lijevanja
Stvaranje proizvodnih oštećenja tijekom postupka lijevanja visokog pritiska može se pripisati različitim elementima. Cijenim ovim elementima i pravilno se obraćanje njihovim proizvođačima omogućuje učinkovito uklanjanje oštećenja i poboljšanje opće kvalitete njihovih odljeva. Neki od važnih čimbenika povezanih s proizvodnim oštećenjima u HPDC -u raspravljaju se u nastavku.
Nepravilni dizajn die
Proizvodnja kastinga matrice vrlo je važna što se tiče kvalitete završne glumace. Loše dizajnirana matrica rezultira u brojnim oštećenjima lijevanja kao što su:
Gasporoznost: gdje je plin zarobljen zbog lošeg odzračivanja ili dizajna poroznosti plina.
Coldshuts: Specifični uzrok ovih oštećenja obično se odnosi na loš sustav za gatiranje gdje je metal spor ili turbulentna u protoku uzrokujući hladno zatvorene nedostatke.
Zablude: Loše dizajnirani uzgajivači i vrata.
Kako bi se izbjegli kvarovi u odnosu na konfiguracije umro, preporučuje se da proizvođači rade sljedeće:
Koristite pravilan dizajn sustava za gatiranje ili trkač, tako da metal može učinkovito teći i efikasno bijeg.
Također treba predvidjeti odzračivanje kada se provede oblikovanje ubrizgavanja kako bi se omogućilo bijeg bilo kojeg plina.
Primijenite simulaciju dizajna matrice na dizajne matrice i uhvatite područja koja zabrinjavaju prije nego što započne proizvodnja.
Netočni parametri procesa
Uspjeh HPDC procesa uvelike se oslanja na održavanje ispravnih parametara procesa. Odstupanja od optimalnih postavki mogu rezultirati različitim proizvodnim oštećenjima. Ključni parametri procesa uključuju:
Temperatura taline: Ako je preniska, može uzrokovati zatvaranje prehlade i pogrešno; Ako je previsoko, može dovesti do poroznosti plina i umrijeti lemljenje.
Tlak i brzina ubrizgavanja: Nedovoljan tlak ili brzina mogu rezultirati nepotpunim punjenjem i pogrešno, dok pretjerani tlak mogu uzrokovati trošenje bljeska i matrice.
Brzina hlađenja: Neravnomjerno ili neadekvatno hlađenje može dovesti do poroznosti i iskrivljenja.
Da bi umanjili nedostatke uzrokovane pogrešnim parametrima procesa, proizvođači bi trebali:
Uspostavite i održavajte optimalne postavke procesa na temelju legure, geometrije dijelova i dizajna matrice.
Redovito nadgledajte parametre procesa i upravljanja pomoću senzora i automatiziranih sustava.
Provedite periodične revizije i prilagodite parametre prema potrebi kako bi se osigurala dosljednost.
Metalni sastav i kvaliteta
Kombinacija i kvaliteta metalne legure koja lijeva matrice ima puno veze s uzrocima industrijskih oštećenja. Ovi problemi koji su zabrinuti za lijevanje matrice su oni koji se odnose na sastav i kvalitetu metala, koji uključuju:
Nečistoće: Strani materijali prisutni u lijevanom metalu mogu formirati jezgre, inkluzije ili lošu strukturu metala.
Varijacije sastava: Ekstremne promjene u sastava legure mogu rezultirati nepredvidivim karakteristikama skupljanja i modificiranjem unutarnjeg protoka materijala.
Sadržaj vodika: poroznost plina može biti uzrokovana povećanjem koncentracije vodika unutar rastaljenog metala.
Kako bi se ublažili metalni sastav i problemi s kvalitetom, proizvođačima se preporučuju sljedeći koraci:
Dobivanje sirovina iz priznatih i pouzdanih izvora.
Instalirajte kruti sustav osiguranja kvalitete putem pregleda primljenih materijala i njihovog sastava.
Nanesite tretmane taline na metal, poput degasinga, fluksom kako bi se pročistili metali i promijenili sadržaj vodika.
Neadekvatno održavanje opreme za lijevanje matrice
Pravovremena briga o strojevima za lijevanje vrlo je važna u dosljednoj proizvodnji odljevaka kvalitete. Ako se ne brinu, mogu se dogoditi neke nedostatke u zgradi, poput:
Flash: Površine matrice koje se istroše uzrokuju bljeskalicu jer neki metal prolazi između dvije polovice matrice.
Lemljenje: Umrica također može imati lemljenje gdje tekući metal zalijepi na površini matrice zbog nedovoljnog podmazivanja ili hlađenja matrice.
Dimenzionalne netočnosti: Dimenzije dijela možda nisu iste zbog komponentnog trošenja ili neusklađenosti.
Kako bi se uklonili ili umanjili utjecaj oštećenja povezanih s održavanjem opreme, preporučuje se tvrtkama:
Izvršite sustavni raspored preventivnog održavanja za sve strojeve za lijevanje.
Marljivo provjerite habanje ili oštećenje jezgre, umetaka i drugih dijelova za nošenje i ako je potrebno obaviti restauratorske radove.
Kontrolirajte unutarnje i vanjsko hlađenje i podmazivanje površina matrice kako bi se zaštitili od lemljenja i prekomjerne štete.
Zaključak
Zaključno, razumijevanje i rješavanje uobičajenih proizvodnih oštećenja u lijevanju visokog tlaka, poput poroznosti, uključivanja, hladnoće, bljeskalice, protočnih oznaka, mjehurića i pogrešnih, ključno je za proizvodnju visokokvalitetnih dijelova. Identificirajući uzroke ovih oštećenja, koji uključuju nepravilni dizajn matrica, netočne parametre procesa, metalni sastav i probleme s kvalitetom te neadekvatno održavanje opreme za lijevanje matrice, proizvođači mogu implementirati ciljane mjere prevencije i kontrole. Minimiziranje oštećenja ne samo da poboljšava kvalitetu i performanse proizvoda, već i poboljšava zadovoljstvo i lojalnost kupaca.
Spremni ste za uzdizanje kvalitete lijevanja? Team MFG -ova stručna rješenja i dokazani zapisi u preciznom kastingu mogu vam pomoći u postizanju izvrsnosti u proizvodnji. Povežite se s nama danas kako biste započeli svoje putovanje prema besprijekornoj proizvodnji.
Česta pitanja o oštećenjima kastinga
Koji su najčešći nedostaci u lijevanju visokog pritiska?
Poroznost, hladnoća, nepotpuni i površinski oštećenja poput mjehurića i tragova protoka najčešći su zadivljujući nedostaci u lijevanju visokog pritiska. Ti se nedostaci mogu dogoditi zbog nekih čimbenika izvan procesa lijevanja poput kontrole temperature ili zdravlja i bez dovoljne iscrpljenosti.
Kako kontrolirate oštećenja poroznosti u postupku lijevanja?
Neće oštećenja poroznosti u matrici mogu se spriječiti pravilnim odzračivanjem matrice, održavajući dosljedne temperature taline i kontrolirajući brzinu ubrizgavanja. Nadalje, treba upotrijebiti desnu leguru, a turbulencija koja izbacuje metal u kalup treba izbjegavati kako bi se smanjila širenje ruba.
Koji je razlog zbog kojih hladnoće zatvara u lijevanju visokog pritiska?
Hladno isključivanje opažaju se u lijevanju visokog pritiska kada se rastopljeni metalni tokovi koji se koriste za popunjavanje profila ne spajaju u potpunosti. To se može dogoditi zbog niske temperature taline, loše brzine ubrizgavanja ili prekomjernog hlađenja matrice.
Kako površinski oštećenja poput mjehurića i protočnih tragova utječu na odljeve?
Površinski nedostaci poput mjehurića i tragova protoka ne utječu samo na estetiku dijelova lijevanih dieka, već i na njihovu preciznost oblika i fizičke karakteristike. Ovi nedostaci mogu imati dodatne troškove u dodatnom završnom obradi - na primjer, poliranje ili mljevenje - kako bi se postigla potrebna kvaliteta.
Koji su glavni praćenje parametara koji bi pomogli da se smanji oštećenja lijevanja u HPDC -u?
Otkaženje oštećenja u lijevanju visokog tlaka može se smanjiti ako se parametri procesa umre temperatura, temperatura taline, brzina ubrizgavanja i odzračivanje dobro se kontroliraju. Održavanje stroja za lijevanje u dobrom stanju i korištenje legura vrhunske kvalitete također će pomoći u smanjenju nedostataka.
