Turnarea de înaltă presiune (HPDC) este un proces industrial comun pentru a fabrica în masă piese metalice complexe. Cu toate acestea, unele defecte de turnare pot apărea în cadrul procesului, compromiterea în consecință calitatea produsului finit. Această lucrare prezintă principalele defecte de fabricație din HPDC, cauzele lor, cum pot fi detectate și cum pot fi evitate. Prin cunoașterea acestor defecte și tratarea acestora, producătorii vor îmbunătăți ușurința de funcționare și fiabilitatea proceselor de turnare a matriței.
Ce este turnarea de înaltă presiune (HPDC)
Turnarea matriței sub presiune înaltă (HPDC) se referă la o categorie de proces de turnare a metalelor în care metalul topit este injectat într -o cavitate de matriță de oțel sub presiune ridicată. Cavitatea de matriță este realizată din două jumătăți de oțel de unelte întărit, care au fost modelate și funcționează ca o incintă de mucegai. Metalul topit este de obicei de natură neferoasă, de exemplu, aluminiu sau zinc și este injectat la presiuni mari, care pot varia de la 1500 psi la 25400 psi. Această presiune este cu mult peste presiunea de vapori a metalului topit, asigurându -se că cavitatea matriței este umplută rapid și corespunzătoare și apoi este lăsată să se stabilească, obținând astfel o componentă turnată foarte asemănătoare cu forma finală a produsului, cu o calitate și o precizie a suprafeței foarte bune.
Proces de turnare a matriilor
Procesul de turnare a matriței poate fi defalcat în diferite etape care includ următoarele:
Pregătirea matriței : Fabricarea matrițelor din oțel implică curățarea și lubrifierea matriilor și încălzirea acestora la o temperatură specificată.
Topirea și injecția : Lingele de aliaj sunt încărcate și topite într -un cuptor și apoi ținute într -un mânecă împușcat a mașinii de turnare a matriței. Presiunea este apoi aplicată cu un piston pentru a forța rapid metalul lichid la inserția de matriță.
Răcire și solidificare : răciți acest metal lichid cât mai curând posibil și solidificați-l în blocul de matriță, care este predeterminat în forma cavității goale din interiorul matriței.
Ejecție : Uneori, jumătățile de matriță deschise după ce partea s -a răcit și s -a solidificat, iar partea turnată este evacuată din cavitate folosind pini de ejector.
5. Tunderea și finisarea . Partea produsă este tăiată din metalul în exces (FLASH) și este supusă oricăror alte procese secundare de finisare, cum ar fi prelucrarea, tratarea suprafeței sau pictura.
Ce sunt defectele de casting?
Procesul de turnare de înaltă presiune (HPDC) nu este lipsit de defectele sale de fabricație, care ar putea fi ca urmare a controlului necorespunzător al procesului, al proiectării matriței sau al materialelor utilizate. Unele dintre aceste defecte comune de fabricație asociate cu HPDC includ porozitatea gazului, porozitatea de contracție, incluziunile, închiderea la rece, lipirea, blisterele și semnele de curgere. Aceste tipuri de defecte duc adesea la proprietăți mecanice mai mici, finisare proastă a suprafeței și defecțiune prematură a părților turnate. În secțiunile următoare, aceste defecte HPDC comune vor fi elaborate în detaliu, cauzele și măsurile de prevenire și detectare ale acestora vor fi discutate, pentru a permite producătorilor să producă componente turnate de calitate.
Tipuri de defecte de fabricație în HPDC
Porozitate în fabricarea de turnare a matriței
Porozitatea este descrisă ca fiind gradul de prezență a micilor deschideri sau spații care există în cadrul componentei adesea denumite partea turnată. Astfel de goluri pot compromite soliditatea structurală a structurii în cauză scăzând astfel puterea și abilitățile de etanșare ale componentei la îndemână. Există în primul rând două forme de defecte de porozitate observate în tehnici de turnare a presiunii (PDC):
Porozitate de gaz
Are loc atunci când aerul sau gazele sunt prinse în metalul lichid în timp ce este injectat, prin urmare, rezultând în formarea cavităților rotunde sau sferice
Poate fi ameliorat prin optimizarea proiectării orificiilor de aerisire și a parametrilor de injecție
De asemenea, menținerea suprafeței matriței curate și uscate fără umiditate, grăsime sau uleiuri ajută la reducerea deformării porozității gazului.
Porozitate de contracție
Datorită contracției metalului care are loc în procesul de solidificare, cavitățile în formă de neregulat cunoscute sub numele de goluri spongioase apar în special în special despre secțiunile mai groase ale turnării.
Prin îmbunătățirea sistemului de porți și riscuri și reglarea ratei de răcire, acest lucru poate fi diminuat.
Este esențial să abordăm problema marcajelor de chiuvetă și să evitați porii de contracție atunci când utilizați CAE pentru a modifica partea turnată a matriței pentru echilibrul termic și grosimea uniformă a peretelui.
Incluziuni în fabricația de turnare a matriței
Incluziunile sunt materiale străine care devin prinse în cadrul procesului de turnare a matriței și sunt formate în timpul ciclului HPDC. Aceste materiale sunt clasificate ca incluziuni metalice și nemetalice în funcție de natura lor.
Incluziuni metalice
De obicei alcătuit din oxizi, aliaje intermetalice și alte metale
Cauzată fie de metalul topit, de lubrifiant de matriță sau de piesele mașinii
Dacă prepararea topiturii, filtrarea și întreținerea mașinii se fac bine, este posibil să se evite incluziunile metalice
Incluziuni non-metalice
Acestea pot include praf ceramic, nisip sau orice material extern
În general, apare din cauza utilizării materialelor poluate sau a unui management neîncetat
Includerile nemetalice pot fi evitate prin asigurarea calității materiilor prime și curățenia procesului de spălare a matriței
| Tipul de incluziune | de compoziție | Surse | Metode de prevenire |
| Metalic | Oxizi, intermetalici, particule metalice | Metal topit, acoperire de matriță, componente ale mașinii | Pregătirea topiturii, filtrarea, întreținerea mașinii |
| Non-metalic | Particule ceramice, nisip, materie străină | Materii prime contaminate, manipulare necorespunzătoare | Controlul strict al calității materiilor prime, mediul de turnare curat |
Închideri la rece în fabricația de turnare a matriței
Închiderile la rece sunt observate ca întreruperi liniare în părți turnate în matriță, unde două fluxuri de metal nu se alătură pe deplin în timpul diferitelor procese de turnare a matriței metalice care implică aplicarea presiunii ridicate în matriță. Aceste eșecuri prezintă probleme mari în fabricarea HPDC, afectând negativ rezistența produsului și finisajul de suprafață al produselor turnate.
Cauzele închiderilor reci
În turnarea matriței, cea mai importantă formare de închidere la rece poate fi atribuită unui număr de factori, care sunt interrelaționați:
Temperatura metalului topit nu este suficient de mare și se solidifică foarte repede
Viteza de injecție nu este suficient de mare, provocând un flux de metal greșit
Sistemul de închidere este deficitar, ceea ce duce la umplerea inegală a cavității
Ventilarea este slab plasată, astfel încât există buzunare de aer prinse
Cavitatea matriței nu are o temperatură uniformă pe tot parcursul
Parametrii de presiune de injecție nu au fost stabiliți în mod corespunzător în timpul etapei de injecție
Impact asupra calității produsului
Prezența închiderilor la rece afectează în mod semnificativ performanța componentelor turnate:
Slăbirea considerabilă a proprietăților mecanice din cauza lipsei de fuziune
Rezistență mai mică la sarcini externe din cauza tendinței mai mari la fisurare
Calitatea deficitară a suprafeței, care taie aspectul și capacitatea de utilizare a produsului
Scurgeri de presiune crescute în componentele cheie ale matriței
Creșterea riscului de eșec al sistemului complet, precum și a duratei de viață a componentelor
În condițiile de serviciu ale componentelor, anumite zone de eșec sunt vizibile sub urșii de încărcare
Flash în fabricarea de turnare a matriței
Formarea blițului în turnarea de înaltă presiune are loc sub formă de revărsare de metal suplimentară între cele două jumătăți ale unei matrițe în faza de injecție, ceea ce duce la proeminențe subțiri nedorite, care seamănă cu aripioare de -a lungul joncțiunii pieselor turnate. Acest defect care se găsește destul de des în turnările de matriță făcute cu ajutorul unei turnări de înaltă presiune, nu numai că afectează dimensiunea, dar suportă și costuri suplimentare la procesele de finisare și scurtează rezistența la matriță.
Motivele pentru formarea Flash
Atunci când suprafețele matrițelor sunt purtate sau deteriorate și nu se potrivesc corect de -a lungul liniilor de despărțire, acest lucru poate declanșa adesea prezența blițului, în special cu o presiune scăzută de prindere, ceea ce duce la dezgroparea matriței sub presiune de injecție. Acest scenariu se agravează atunci când presiunea de injecție este atât de mare încât sistemul de închidere a matriței eșuează sau când este afectat de o pagină de război, determinând compromisul liniilor de despărțire. Mai multe dezavantaje de fabricație, cum ar fi piese de matriță slab aliniate, suprafețe ale cavităților de matriță care se zgârie în timpul utilizării și lipsa coastelor de rigidizare pentru inserții de matriță pot duce la o îndoire excesivă atunci când se aplică presiunea și, astfel, să provoace intermiterea în agrava.
Metode pentru a minimiza blițul
Întreținerea și repararea regulată a matriței
Asigurarea forței de prindere adecvate
Optimizarea parametrilor de injecție
Încorporând capcane flash în designul matriței
Marcaje de flux în fabricarea de turnare a matriței
Ce sunt semnele de flux
Marcajele de curgere sunt vizibile în anumite modele ondulate sau spirale pe suprafețele turnărilor de matriță, în special în apropierea porțiunilor de poartă și peste secțiunile de flux de metal. Astfel de imperfecțiuni pe suprafețe provoacă modele inegale care urmează liniile de solidificare și sunt foarte proeminente în regiunile de perete subțiri și în zonele departe de punctele de injecție. În aluminiu, aruncarea la presiune, aceste suprafețe creează, în general, linii paralele, care acționează ca un dezavantaj major pentru finisajul suprafeței, precum și pentru precizia dimensională.
Factori care contribuie la mărci de curgere
Variațiile temperaturii metalului sunt unul dintre cei mai importanți factori în formarea mărcilor de curgere. În aceste cazuri, vâscozitatea se schimbă din cauza supraîncălzirii, în timp ce cavitatea este încă umplută cu metal topit, duc la fluxul perturbat și la întreruperile de suprafață. Chiar și diferențele minore de viteză de injecție, în special în secțiunile cu pereți subțiri, agravează fenomenele mărcilor de curgere, permițând să curgă în mod eronat. Acest lucru este legat și de multe aspecte, cum ar fi:
Temperatura metalului mai mică decât intervalul necesar pentru umplerea eficientă a cavității
Viteza porții care provoacă forfecare excesivă și turbulență de flux rezultată
Ventilatoare insuficiente care duc la rezistență la fluxul material și la întreruperea generală a procesului
Răcire neuniformă a matriței care duce la modele de flux nedorite și solidificare
Modificări ale grosimii pereților necesitând o creștere bruscă sau scădere a vitezei metalului topit
Poziționarea ineficientă a porților, ceea ce duce la o dispersie inegală a metalului
Fabricarea de castinguri de blistere
Defectele blister găsite pe suprafețele turnate sunt defecte de suprafață în formă geodezică care apar după turnare. Spre deosebire de mărci de curgere sau porozitate, aceste defecte se pot dezvolta, de asemenea, în timpul tratamentului termic, sau a serviciilor, condițiile care dau naștere la distorsiuni vizibile ale suprafeței, precum și slăbiciuni din structurile în sine.
Cauzele blisterelor
Formarea blisterului de turnare în matrițe provine în principal din gazele prinse în timpul solidificării. Buzunarele cu gaz sunt create din oxidarea metalului injectat în cavitate care ulterior se transformă la căldură; Lubrifianții care sunt meniți să ajute la ușurința solidificării turnate devin, de asemenea, gaz în această etapă. Îndepărtarea necorespunzătoare a produselor de descompunere-chimică, umiditatea în buzunarul de matriță al cavității, utilizarea excesivă a spray-urilor și oxidarea metalelor în timp ce se completează cavitatea sunt toți printre factorii primari care provoacă acest defect. Apariția acestor probleme este de obicei mai gravă în cazul în care temperaturile de suprafață ale matriței sunt crescute, deoarece duce la o mai mare generare de gaze și la o creștere suplimentară a porozității în timpul expunerii termice.
Tehnici de prevenire
Gestionarea riscului blister în această privință ar presupune gestionarea corectă a sistemelor de temperatură și lubrifiere. Utilizarea sistemelor de pulverizare automată cu acoperire controlată asigură aplicarea uniformă a lubrifiantului, fără ca generarea de gaz, în timp ce gestionează temperatura matriței. Abordarea întreținerii ventilației cavității matriței îmbunătățite cu măsuri de curățare a suprafeței și proiectarea geometriei incintă minimizează considerabil efectul de umplere a turbulenței și a prindere a gazelor.
Misruns Die Die Fabricating
Umplerea incompletă a cavității mucegaiului
Un defect greșit sau condus greșit este definit ca un defect de la umplerea incompletă a cavității matriței de către metalul topit. Astfel de defecte apar în părți care sunt caracterizate prin caracteristici care lipsesc sau care nu sunt complet formate. Aceste defecte de turnare sunt de obicei limitate la turnări subțiri și regiuni ale matriilor cele mai îndepărtate de porțile în care metalul este deja solidificat înainte de umplerea întregii cavități. Efectele greșite nu sunt limitate numai la inexactități dimensionale ale părților; Ele strică frecvent, de asemenea, proprietățile mecanice și calitatea de suprafață a turnărilor de matriță.
Remedii pentru morți
Tratarea defectelor greșite este o problemă care necesită o preocupare concentrată a fluxului de metal și a controlului temperaturii. Temperaturile de matriță și metal trebuie menținute în intervalul procesului optim pentru aplicare, în timp ce pozițiile porții trebuie să fie amplasate corespunzător pentru a îmbunătăți modelele de flux. Ventilarea crescută în regiuni supărătoare, împreună cu ratele de viteză de injecție modificate și variațiile modificate ale grosimii peretelui asigură că umplerea cavității este obținută în mod satisfăcător. Reglarea și controlul poziției de suprasolicitare în timpul procesului se efectuează, de asemenea, pentru o mai bună performanță a procesului de turnare și minimizarea defectelor greșite în matrița de turnare a matriței de înaltă presiune.
Factori care contribuie la defecte de fabricație în procesul de turnare
Formarea defectelor de fabricație în timpul procesului de turnare de înaltă presiune poate fi atribuită diferitelor elemente. Aprecierea acestor elemente și abordarea lor în mod corespunzător, totuși, permite producătorilor de turnare a matriței să elimine eficient defectele și să sporească calitatea generală a pieselor de turnare a acestora. Unii dintre factorii importanți asociați cu defectele de fabricație din HPDC sunt discutați mai jos.
Proiectare necorespunzătoare a matriței
Fabricarea matriței este foarte importantă în ceea ce privește calitatea distribuției finale. O matriță de prostie realizată rezultă într-o serie de defecte de casting, cum ar fi:
Gasporozitate: unde gazul este prins din cauza proiectării slabe de ventilație sau porozitate a gazului.
Coldshuts: Cauza specifică a acestor defecte se referă de obicei la un sistem de închidere slab în care metalul este lent sau turbulent în flux, provocând defecte de închidere la rece.
Misrunners: Rises și porți slab proiectate.
Pentru a evita defecțiunile cu privire la configurațiile de matriță, se recomandă ca producătorii să facă următoarele:
Folosiți un design adecvat al sistemului de închidere sau alergător, astfel încât metalul să fie capabil să curgă și să scape de aer eficient.
De asemenea, ar trebui să se prevină prevederi pentru a se aerisi atunci când se efectuează modelarea prin injecție pentru a permite scăparea oricăror gaze.
Aplicați simularea designului matriței la proiectele de matriță și capturarea zonelor de îngrijorare înainte de începerea producției de matriță.
Parametri de proces incorect
Succesul procesului HPDC se bazează foarte mult pe menținerea parametrilor corecți ai procesului. Abaterile de la setările optime pot duce la diverse defecte de fabricație. Parametrii cheie ai procesului includ:
Temperatura topirii: dacă este prea scăzută, poate provoca închideri la rece și greșeli; Dacă este prea mare, poate duce la porozitatea gazelor și la lipirea morții.
Presiunea și viteza injectării: presiunea sau viteza insuficientă pot duce la umplere incompletă și greșeli, în timp ce presiunea excesivă poate provoca uzură flash și matriță.
Rata de răcire: răcirea inegală sau inadecvată poate duce la porozitate de contracție și deformare.
Pentru a reduce la minimum defectele cauzate de parametrii de proces incorect, producătorii ar trebui:
Stabilirea și menținerea setărilor optime ale procesului pe baza aliajului, a geometriei pieselor și a designului matriței.
Monitorizați și controlați în mod regulat parametrii procesului folosind senzori și sisteme automatizate.
Efectuați audituri periodice și ajustați parametrii, după cum este necesar, pentru a asigura consecvența.
Compoziție și calitate metalică
Combinația și calitatea aliajului de metal care se aruncă cu matrițe are multe de-a face cu cauzele defectelor industriale. Aceste probleme de îngrijorare pentru turnarea matriței sunt cele legate de compoziția și calitatea metalului, care includ:
Impurități: Materialele străine prezente în metalul turnat pot forma nuclee, incluziuni sau structură slabă a metalului.
Variații de compoziție: Modificările extreme ale compoziției aliajului pot duce la caracteristici de contracție imprevizibile și pot modifica și fluxul intern al materialului.
Conținutul de hidrogen: porozitatea gazului poate fi cauzată de o creștere a concentrației de hidrogen în metalul topit.
Pentru a atenua compoziția metalelor și a problemelor de calitate, sunt recomandate următorii pași producătorilor:
Obțineți materii prime din surse recunoscute și fiabile.
Instalați un sistem rigid de asigurare a calității prin inspecția materialelor primite și a compoziției acestora.
Aplicați tratamente topite pe metal, cum ar fi degazarea prin fluxul pentru a purifica metalele și modificarea conținutului de hidrogen.
Întreținerea inadecvată a echipamentelor de turnare a matriței
Îngrijirea în timp util a mașinilor de turnare a matriței este foarte importantă în producerea constantă a pieselor de turnare de calitate. Dacă nu este îngrijit, pot apărea unele defecte de construcție, cum ar fi:
FLASH: Suprafețele matrițelor care sunt uzate provoacă bliț, deoarece unele metaluri se află între cele două jumătăți ale matriței.
Soluție: o matriță poate avea, de asemenea, lipire în care se lipește metalul lichid de pe suprafața matriței din cauza lubrifierii insuficiente sau a răcirii matriței.
Inacfecțiuni dimensionale: Dimensiunile pieselor pot să nu fie aceleași din cauza uzurii componente sau a alinierii greșite.
Pentru a elimina sau minimiza impactul defectelor asociate cu întreținerea echipamentului, se recomandă companiilor:
Efectuați un program sistematic de întreținere preventivă pentru toate utilajele de turnare a matriței.
Verificați cu sârguință uzura sau deteriorarea către miez, inserții și alte piese purtate și efectuați lucrări de restaurare, dacă este necesar.
Controlează răcirea internă și externă și ungerea suprafețelor de matriță pentru a se proteja de lipirea și deteriorarea excesivă.
Concluzie
În concluzie, înțelegerea și abordarea defectelor comune de fabricație în turnarea de înaltă presiune, cum ar fi porozitatea, incluziunile, închiderile la rece, blițul, semnele de curgere, blisterele și greșelile, este crucială pentru producerea de piese de înaltă calitate. Prin identificarea cauzelor acestor defecte, care includ proiectarea necorespunzătoare a matriței, parametrii de proces incorect, compoziția metalelor și problemele de calitate și întreținerea inadecvată a echipamentelor de turnare a matriței, producătorii pot implementa măsuri de prevenire și control vizate. Minimizarea defectelor nu numai că îmbunătățește calitatea și performanța produsului, dar îmbunătățește satisfacția și loialitatea clienților.
Sunteți gata să vă ridicați calitatea de turnare a matriței? Soluțiile de expertiză ale echipei MFG și un istoric dovedit în cadrul distribuției de presiune, vă pot ajuta să obțineți excelența în producție. Conectați -vă astăzi cu noi pentru a începe călătoria către o producție fără cusur.
Întrebări frecvente despre defecte de turnare
Care sunt cele mai frecvente defecte în turnarea de înaltă presiune?
Porozitatea, închiderea la rece, incompletele și defectele de suprafață, cum ar fi blisterele și mărcile de debit sunt cele mai frecvente defecte uimitoare în turnarea cu presiune ridicată. Aceste defecte pot apărea din cauza unor factori în afara procesului de turnare, cum ar fi controlul temperaturii sau sănătatea și fără o epuizare suficientă.
Cum controlați defectele de porozitate în procesul de turnare a matriței?
Defectele de porozitate în turnarea matriței pot fi evitate prin evacuarea corectă a matriței, menținând temperaturi constante de topire și controlând viteza de injecție. În plus, ar trebui să se utilizeze aliajul potrivit, iar turbulența ar trebui să fie evitată metalul în matriță pentru a reduce proliferarea marjei.
Care este motivul din spatele închiderii la rece în turnarea de înaltă presiune?
Închiderile la rece sunt observate în turnarea de înaltă presiune, atunci când fluxurile de metal topite care sunt utilizate pentru a umple un profil nu se alătură complet. Acest lucru poate apărea din cauza temperaturii scăzute a topirii, a vitezei slabe de injecție sau a răcirii excesive a matriței.
Cum influențează defectele de suprafață, cum ar fi blisterele și marcajele de flux, influențează turnările morți?
Defectele de suprafață, cum ar fi blisterele și mărcile de curgere, nu afectează doar estetica părților turnate, ci și precizia formei și caracteristicile fizice ale acestora. Aceste defecte pot suporta costuri suplimentare în finisare suplimentară - de exemplu, lustruire sau măcinare - pentru a obține calitatea necesară.
Care sunt monitorizarea parametrilor majori care ar contribui la minimizarea defectelor de turnare în HPDC?
Defectele de turnare în turnarea de înaltă presiune pot fi reduse la minimum dacă parametrii procesului temperatura matriței, temperatura topirii, viteza de injecție și aerisirea sunt bine controlate. Menținerea mașinii de turnare a matriței într -o stare de funcționare bună și utilizarea aliajelor de calitate superioară va ajuta, de asemenea, la reducerea defectelor.
