Vysokotlakové odliatky (HPDC) je bežným priemyselným procesom na hromadnú výrobu zložitých kovových častí. V tomto procese sa však môžu objaviť niektoré defekty obsadenia, čo je ohrozenie kvality hotového produktu. Tento dokument uvádza hlavné výrobné chyby v HPDC, ich príčiny, ako sa dajú zistiť a ako sa im dá vyhnúť. Výrobcovia prostredníctvom znalosti týchto defektov a riešenia s nimi zlepšia ľahkú prevádzku a spoľahlivosť procesov odlievania diera.
Čo je odlievanie vysokej tlaku (HPDC)
Odlievanie pod vysokým tlakom (HPDC) sa vzťahuje na kategóriu procesu odlievania kovov, v ktorej sa roztavený kov vstrekuje do dutiny ocele pod vysokým tlakom. Dutina Die je vyrobená z dvoch polovíc kalendovanej nástrojovej ocele, ktorá bola tvarovaná a funguje ako kryt formy. Roztavený kov je zvyčajne neželezný, napríklad hliník alebo zinok a injektuje sa pri vysokých tlakoch, ktoré sa môžu pohybovať od 1500 psi do 25400 psi. Tento tlak je výrazne nad tlakom pary roztaveného kovu, ktorý zaisťuje, že dutina matrice sa naplní rýchlo a správne, a potom sa necháva nastaviť, čím sa získa odliatok veľmi podobný konečnému tvaru produktu s veľmi dobrou kvalitou povrchu a presnosťou.
Proces odlievania
Proces odlievania sa môže rozdeliť na rôzne fázy, ktoré zahŕňajú nasledujúce:
Príprava matrice : Výroba oceľových matrice zahŕňa čistenie a mazanie matrice a ich zahrievanie na špecifikovanú teplotu.
Topenie a vstrekovanie : Ingoty zliatiny sú nabité a roztavené v peci a potom sa držajú v strelenom rukáve odliatiaceho stroja. Tlak sa potom nanesie s piestom, aby sa kvapalina rýchlo vytlačila k vložke na matrice.
Chladenie a tuhnutie : Tento tekutý kov ochladte čo najskôr a stuhnite ho v bloku matrice, ktorý je vopred určený v tvare dutej dutiny vo forme.
Vyhadzovanie : Občas sa otvoria polovice matrice po ochladení a stuhnutej časti a odlievacia časť sa vyhodí z dutiny pomocou ejektorových kolíkov.
5. Orezávanie a dokončenie . Produkovaná časť je odrezaná z prebytočného kovu (blesk) a je vystavená akémukoľvek ďalšiemu sekundárnym procesom dokončovania, ako je obrábanie, povrchové ošetrenie alebo maľovanie.
Čo sú chybné defekty?
Vysokotlakové odlievanie výšky procesu (HPDC) nie je bez jeho výrobných defektov, ktoré by mohli byť v dôsledku nedostatočnej kontroly procesu, návrhu matrice alebo použitých materiálov. Niektoré z týchto bežných výrobných defektov spojené s HPDC zahŕňajú pórovitosť plynu, pórovitosť zmršťovania, inklúzie, zatváranie za studena, spájkovanie, pľuzgiere a tokové značky. Tieto druhy defektov často vedú k nižším mechanickým vlastnostiam, zlým povrchovým povrchom a predčasnému zlyhaniu odliatovaných častí. V nasledujúcich častiach budú tieto bežné defekty HPDC podrobne rozpracované, budú sa diskutovať o ich príčinách a prevencii a detekcii, aby sa výrobcom umožnilo produkovať kvalitné komponenty odliatku.
Typy výrobných defektov v HPDC
Výroba pórovitosti vo výrobe odlievania
Pórovitosť je opísaná ako stupeň prítomnosti malých otvorov alebo priestorov, ktoré existujú v rámci zložky, ktoré sa často označujú ako časť, ktorá je odtieňovaná. Takéto dutiny môžu ohroziť štrukturálnu spoľahlivosť príslušnej štruktúry, čím sa zníži pevnosť a tesniace schopnosti zložky po ruke. V technikách tlaku (PDC) sú pozorované primárne dve formy defektov pórovitosti:
Pórovitosť
Uskutočňuje sa, keď sa vzduch alebo plyny zachytia do kvapaliny, keď sa vstrekuje, čo vedie k vytvoreniu okrúhlych alebo sférických dutín
Môže sa zmierniť optimalizáciou konštrukcie otvorov a parametrov vstrekovania
Udržiavanie povrchu plesne čisté a suché bez vlhkosti, tuku alebo oleja tiež pomáha pri znižovaní deformácií pórovitosti plynu.
Pórovitosť
V dôsledku zmršťovania kovu, ktorý sa vyskytuje v procese tuhnutia, sa dutiny v tvare nepravidelne známe ako špongiové dutiny vo všeobecnosti objavujú najmä o silnejších častiach odliatku.
Zlepšením systému brán a stúzaných a reguláciou rýchlosti chladenia sa to môže znížiť.
Pri použití CAE je nevyhnutné, aby sa pri použití CAE na modifikáciu dielskej rovnováhy a rovnomernej hrúbky steny a rovnomerná hrúbka steny a jednotná hrúbka steny.
Inklúzie do výroby odliatkov
Inklúzie sú cudzie materiály, ktoré sa zachytia v procese odlievania matrice a tvoria sa počas cyklu HPDC. Tieto materiály sú klasifikované ako kovové a nekovové inklúzie v závislosti od ich povahy.
Kovové inklúzie
Zvyčajne sa skladá z oxidov, intermetalických zliatin a iných kovov
Spôsobené buď roztaveným kovom, mazivom alebo kusmi strojov
Ak sa príprava taveniny, filtrácia a údržba stroja vykonávajú dobre, je možné vyhnúť sa kovovým inklúziám
Nekovové inklúzie
Môže to zahŕňať keramický prach, piesok alebo akýkoľvek vonkajší materiál
Všeobecne sa objaví v dôsledku použitia znečistených materiálov alebo neočakávaného riadenia
Nemetalické inklúzie sa dá vyhnúť zabezpečeniu kvality surovín a čistoty procesu vymytia matrice
| inklúzie Typ | inklúzie Zloženie | Zdroje | Metódy prevencie |
| Kovový | Oxidy, intermetaliky, kovové častice | Roztavený kov, náter, strojové komponenty | Príprava taveniny, filtrácia, údržba stroja |
| Nekovový | Keramické častice, piesok, cudzie látky | Kontaminované suroviny, nesprávne manipulácia | Prísna kontrola kvality surovín, prostredie pre odlievanie čistých matiek |
Studená zatvorená vo výrobe odliatkov na odlievanie
Studené zavretia sa pozorujú ako lineárne vyskytujúce sa diskontinuity v odliatiach Die Cast, kde sa dva toky kovu úplne nepripojia počas rôznych procesov odlievania kovov, ktoré zahŕňajú použitie vysokého tlaku v matrici. Tieto zlyhania predstavujú veľké problémy vo výrobe HPDC, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú silu produktu a povrchovú úpravu odlievaných výrobkov.
Príčiny za studena
Pri odlievaní možno najdôležitejšiu tvorbu zachladnutia možno pripísať mnohým faktorom, ktoré sú vzájomne prepojené:
Teplota roztaveného kovu nie je dostatočne vysoká a veľmi rýchlo stuhne
Rýchlosť vstrekovania nie je dostatočne vysoká, čo spôsobuje nesprávny prietok kovu
Gatingový systém je nedostatočný, čo má za následok nerovnomerné vyplnenie dutiny
Odvzdušnenie je zle umiestnené, takže sú zachytené vzduchové vrecká
Dutina Diec
Parametre injekčného tlaku neboli počas stupňa vstrekovania správne nastavené
Vplyv na kvalitu produktu
Prítomnosť studeného zatvorenia významne ovplyvňuje výkon komponentov odliatku:
Značné oslabenie mechanických vlastností v dôsledku nedostatku fúzie
Nižší odpor voči vonkajším zaťažením v dôsledku vyššej tendencie k praskaniu
Nedostatočná kvalita povrchu poškodenie vzhľadu a použiteľnosti produktu
Zvýšený únik tlaku v kľúčových komponentoch matrice
Zvýšenie rizika zlyhania úplného systému, ako aj životnosť komponentov
V servisných podmienkach komponentov sú určité oblasti zlyhania viditeľné pod zaťažením medveďov
Flash in Die Casting Manufacturing
Tvorba bleskov vo vysokom tlakovom odliatku sa vyskytuje vo forme extra kovového pretečenia medzi dvoma polovicami matrice počas fázy vstrekovania, čo vedie k nežiaducim tenkým výčnelkom, ktoré sa podobajú plutvám pozdĺž križovatky odliatkových častí. Táto chyba, ktorá sa často vyskytuje v odliatkách vyliečených odliatkami vysokotlakových odliatkov, ovplyvňuje nielen rozmer, ale tiež vyvoláva ďalšie náklady na procesy dokončovania a skracuje odolnosť.
Dôvody formovania bleskov
Ak sú povrchy matrice opotrebované alebo poškodené a správne sa nezhodujú pozdĺž rozlúčkových čiar, môže to často vyvolať prítomnosť bleskov, najmä s nízkym upínacím tlakom, čo vedie k rozširovaniu matrice pod injekčným tlakom. Tento scenár sa zhoršuje, keď je injekčný tlak taký vysoký, že systém uzavretia matrice zlyhá alebo keď je ovplyvnený deformáciou, čo spôsobuje ohrozenie rozdeľovacích čiarov. Niekoľko výrobných nevýhod, ako sú slabo zarovnané diely matrice, povrchy dutín, ktoré sa počas používania poškriabajú, a nedostatok stuhnutých rebier pre vložky matrice môžu viesť k nadmernému ohýbaniu pri nanesení tlaku, a tak spôsobiť zhoršenie blikania.
Metódy na minimalizáciu blesku
Pravidelná údržba a opravy matrice
Zabezpečenie správnej upínacej sily
Optimalizácia parametrov vstrekovania
Začlenenie bleskových pascí do dizajnu matrice
Výroba prietokov vo výrobe odlievania
Čo sú tokové značky
Prietokové značky sú viditeľné v určitých zvlnených alebo špirálových vzoroch na povrchoch odliatkov, najmä v blízkosti porcií brány a cez časti kovových prietokov. Takéto nedokonalosti na povrchoch spôsobujú nerovnomerné vzory, ktoré nasledujú po líniách tuhnutia a sú veľmi výrazné v oblastiach tenkých stien a oblastí ďaleko od injekčných bodov. Pri hliníkovom tlaku odlievanie tieto povrchy vo všeobecnosti vytvárajú rovnobežné čiary, ktoré pôsobia ako hlavná nevýhoda povrchovej úpravy, ako aj pre dimenzionálnu presnosť.
Faktory prispievajúce k tokovým značkám
Variácie teploty kovu sú jedným z najvýznamnejších faktorov tvorby prietokových značiek. V týchto prípadoch zmeny viskozity v dôsledku prehriatia, zatiaľ čo dutina je stále naplnená roztaveným kovom, vedie k narušeniu prietoku a povrchovým diskontinuitám. Dokonca aj menšie rozdiely v rýchlostiach vstrekovania, najmä v tenkostenných rezoch, zhoršujú javy prietokových značiek tým, že umožňujú kovové prietoky nepravidelné. Súvisí to aj s mnohými aspektmi, ako napríklad:
Teplota kovu nižšia ako rozsah potrebný na efektívne vyplnenie dutiny
Rýchlosť brány, ktorá spôsobuje nadmerný strih a výsledné turbulencie toku
Nedostatočné otvory, ktoré vedú k odporu toku materiálu a všeobecnému narušeniu procesu
Nerovnomerné chladenie, ktoré vedie k nežiaduci
Zmeny v hrúbke stien, ktoré si vyžadujú náhle zvýšenie alebo zníženie rýchlosti roztaveného kovu
Neúčinné umiestnenie brán, čo vedie k nerovnomernému rozptylu kovu
Pľuzgiere umrie výrobu odlievania
Defekty pľuzgierov nachádzajúce sa na povrchoch liatia sú geodeticky v tvare povrchových defektov, ktoré sa vyskytujú po odliatku. Na rozdiel od toku alebo pórovitosti sa tieto defekty môžu vyvíjať aj počas tepelného spracovania alebo servisu, podmienky, ktoré vedú k viditeľným povrchovým deformáciám, ako aj slabostiam v samotných štruktúrach.
Príčiny pľuzgierov
Tvorba pľuzgierov v domácnosti pochádza hlavne z uväznených plynov počas tuhnutia. Plynové vrecká sa vytvárajú z oxidácie kovu vstreknutej do dutiny, ktorá sa neskôr zmení na teplo; Lubrikanty, ktoré sú určené na pomoc pri ľahkej tuhosti, sa v tejto fáze stávajú plynmi. Nedostatočné odstránenie produktov rozkladu die-chemického rozkladu, vlhkosť vo vrecku dutiny, nadmerné užívanie sprejov na matricu a oxidáciu kovov pri vyplňovaní dutiny patria medzi primárne faktory, ktoré spôsobujú tento defekt. Výskyt týchto problémov je zvyčajne horší, keď sú povrchové teploty matiny zvýšené, pretože vedie k väčšiemu tvorbe plynu a ďalšiemu zvýšeniu pórovitosti počas tepelnej expozície.
Preventívne techniky
V tejto súvislosti by riadenie rizík pľuzgierov znamenalo správnu správu o teplote a systémoch mazania. Použitie automatizovaných systémov rozprašovania matríc s riadeným pokrytím zaisťuje rovnomerne aplikovanie maziva bez generovania plynu, ktorá riadi teplotu matrice. Udržiavanie údržby vetrania dutiny vylepšená opatreniami na čistenie povrchu a dizajnu geometrie krytu minimalizuje výrazne turbulencie a účinok zachytenia plynu.
Nesprávne vyriešiť výrobu odlievania
Neúplná výplň dutiny plesní
Defekt nesprávneho alebo nesprávneho behu je definovaný ako defekt pred neúplnou výplňou dutiny s roztaveným kovom. Takéto defekty sa vyskytujú v častiach, ktoré sú charakterizované funkciami, ktoré chýbajú alebo nie sú úplne formované. Tieto defekty liatia sa zvyčajne obmedzujú na odliatky tenkých rezov a oblasti Dies najviac od brán, kde je kov už pred naplnením celej dutiny upevnený. Nesprávne účinky sa obmedzujú iba na rozmerové nepresnosti častí; Často ničia aj mechanické vlastnosti a kvalitu povrchu odliatkov.
Opravné prostriedky pre nesprávne
Zaobchádzanie s defektmi Misrun je problém, ktorý si vyžaduje zameraný obavy o reguláciu prietoku kovov a teploty. Teploty matrice a kovov sa musia udržiavať v procesnom rozsahu optimálnom pre aplikáciu, zatiaľ čo polohy brány musia byť primerane umiestnené, aby sa zvýšili vzory toku. Zvýšené odvetvenie v problematických oblastiach, spolu s modifikovanou rýchlosťou vstrekovania a zmenenými variáciami hrúbky steny zaisťuje uspokojivo vyplnenie dutiny. Úprava a kontrola polohy nadmerných polohách počas procesu sa vykonáva aj pre lepší výkon procesu odlievania a minimalizáciu defektov defektov pri vysokej tlaku odlievania.
Faktory prispievajúce k výrobným defektom v procese odlievania
Tvorba výrobných defektov počas procesu odlievania s vysokým tlakom možno pripísať rôznym prvkom. Ocenenie týchto prvkov a ich správne riešenie však umožňuje výrobcom odlievania diel, aby účinne eliminovali defekty a zlepšili všeobecnú kvalitu svojich odliatkov. Niektoré z dôležitých faktorov spojených s výrobnými defektmi v HPDC sú uvedené nižšie.
Nesprávny dizajn
Pokiaľ ide o kvalitu konečného obsadenia, je veľmi dôležité, pokiaľ ide o kvalitu konečného obsadenia. Nešťastná matrica má za následok množstvo defektov odlievania, ako napríklad:
GASPOROSITA: Tam, kde je plyn uväznený v dôsledku slabého návrhu vetrania alebo pórovitosti plynu.
Coldshuts: Špecifická príčina týchto defektov sa zvyčajne týka slabého systému hradlovania, v ktorom je kov pomalý alebo turbulentný v prietoku spôsobujúcich defekty za studena.
Missrunners: Slabo navrhnuté stúpačky a brány.
Aby sa predišlo poruchám v súvislosti s konfiguráciami Die, odporúča sa, aby výrobcovia urobili nasledujúce:
Používajte správny dizajn systému hradlovania alebo bežec, aby kov dokázal efektívne prúdiť a vzduch uniknúť.
Pri vykonávaní vstrekovania by sa malo prijať aj na odvzdušnenie, aby sa umožnil únik plynov.
Pred začatím výroby Die Die Die Design Applop Design Simova simulácie na návrhy Die a zachytávajú oblasti záujmu.
Nesprávne parametre procesu
Úspech procesu HPDC sa veľmi spolieha na udržanie správnych parametrov procesu. Odchýlky od optimálnych nastavení môžu viesť k rôznym výrobným defektom. Kľúčové parametre procesu zahŕňajú:
Teplota taveniny: Ak je príliš nízka, môže spôsobiť zatvorenie a nesprávne; Ak je príliš vysoký, môže to viesť k plynovej pórovitosti a spájkovaniu.
Tlak a rýchlosť vstrekovania: Nedostatočný tlak alebo rýchlosť môžu mať za následok neúplné vyplnenie a nesprávne nesprávne, zatiaľ čo nadmerný tlak môže spôsobiť blesk a opotrebenie.
Miera chladenia: Nerovnomerné alebo nedostatočné chladenie môže viesť k zmršťovaniu pórovitosti a deformácii.
Aby sa minimalizovali defekty spôsobené nesprávnymi parametrami procesu, mali by výrobcovia:
Zriaďujte a udržiavajte optimálne nastavenia procesu na základe zliatiny, geometrie časti a dizajnu Die.
Pravidelne monitorujte a riadi parametre procesu pomocou senzorov a automatizovaných systémov.
Vykonajte periodické audity a podľa potreby upravte parametre, aby ste zaistili konzistentnosť.
Kovové zloženie a kvalita
Kombinácia a kvalita zliatiny kovovej zliatiny s dierím má veľa spoločného s príčinami priemyselných defektov. Tieto problémy s obavami o odlievanie sú problémy súvisiace so zložením a kvalitou kovu, medzi ktoré patrí:
Nečistoty: Zahraničné materiály prítomné v liatom kovu môžu tvoriť jadrá, inklúzie alebo zlá štruktúra kovu.
Variácie zloženia: Extrémne zmeny v zložení zliatiny môžu mať za následok nepredvídateľné charakteristiky zmrašťovania a modifikovať aj vnútorný tok materiálu.
Obsah vodíka: Pórovitosť plynu môže byť spôsobená zvýšením koncentrácie vodíka v roztavenom kovu.
Aby sa zmiernili problémy s zložením kovov a kvality, výrobcom sa odporúčajú nasledujúce kroky:
Získajte suroviny z uznávaných a spoľahlivých zdrojov.
Nainštalujte rigidný systém zabezpečenia kvality prostredníctvom kontroly prijatých materiálov a ich zloženia.
Aplikujte ošetrenia taveniny na kov, ako je odplynenie tokom, aby ste vyčistili kovy a zmenili obsah vodíka.
Nedostatočná údržba zariadenia na odlievanie
Včasná starostlivosť o stroje na odlievanie diel je veľmi dôležitá pri konzistentnej výrobe kvalitných odliatkov. Ak sa o ne postará, môžu sa vyskytnúť niektoré budovy, napríklad:
Flash: Povrchy matríc, ktoré sú opotrebované, spôsobujú blesk, pretože nejaký kov prechádza medzi dvoma polovicami matrice.
Spájkovanie: Die, môže mať tiež spájkovanie, kde tekutý kovový kov sa nachádza na povrchu matrice kvôli nedostatočnému mazaniu alebo ochladeniu matrice.
Dimenzionálne nepresnosti: Rozmery časti nemusia byť rovnaké z dôvodu opotrebenia alebo nesprávneho vyrovnania komponentov.
Aby sa eliminovali alebo minimalizovali vplyv defektov spojených s údržbou zariadenia, odporúča sa, aby spoločnosti:
Vykonajte systematický harmonogram preventívnej údržby pre všetky stroje na odlievanie.
Usilovne skontrolujte opotrebenie alebo poškodenie jadra, vložiek a iných častí nosenia a v prípade potreby vykonajte obnoviteľné práce.
Ovládajte vnútorné a vonkajšie chladenie a mazanie povrchov matrice, aby ste chránili pred spájkovaním a nadmerným poškodením.
Záver
Záverom je, že porozumenie a riešenie bežných výrobných defektov pri odlievaní vysokotlakového odlievania, ako sú pórovitosť, inklúzie, zavrhnutie, blesk, tokové značky, pľuzgiere a misruns, je rozhodujúce pre výrobu vysoko kvalitných častí. Identifikáciou príčin týchto defektov, ktoré zahŕňajú nesprávny návrh matrice, nesprávne parametre procesu, zloženie kovov a kvality a nedostatočnú údržbu zariadení na odlievanie diera, môžu výrobcovia implementovať cielene preventívne a kontrolné opatrenia. Minimalizácia defektov nielen zvyšuje kvalitu a výkon produktu, ale tiež zlepšuje spokojnosť a lojalitu zákazníkov.
Ste pripravení zvýšiť kvalitu odlievania matrice? Odborné riešenia tímu MFG a osvedčené výsledky v presnom castingu vám môžu pomôcť dosiahnuť dokonalosť výroby. Spojte sa s nami dnes a začnite svoju cestu k bezchybnej produkcii.
Časté otázky týkajúce sa defektov Casting Die
Aké sú najbežnejšie defekty vo vysokom tlakovom odlievaní?
Pórovitosť, za studena, neúplné a povrchové defekty, ako sú pľuzgiere a tokové značky Tieto defekty sa môžu vyskytnúť kvôli niektorým faktorom mimo procesu odlievania, ako je kontrola teploty alebo zdravie a bez dostatočného vyčerpania.
Ako ovládate defekty pórovitosti v procese odlievania?
Defekty pórovitosti v odliatke matrice sa môžu odvrátiť správnym vetraním matrice, udržiavaním konzistentných teplôt taveniny a regulovaním rýchlosti vstrekovania. Ďalej by sa mala použiť správna zliatina a turbulencia, ktorá chrlí kov do formy, by sa malo vyhnúť, aby sa znížila proliferácia marže.
Aký je dôvod, prečo za studenom zavrela vysokohodné odlievanie?
Studené zavretia sa pozorujú pri odlievaní vysokotlakového odlievania, keď sa toky roztavených kovov, ktoré sa používajú na vyplnenie profilu, úplne nepripojia. K tomu môže dôjsť v dôsledku nízkej teploty topenia, zlej rýchlosti vstrekovania alebo nadmerného ochladenia matrice.
Ako ovplyvňujú povrchové defekty, ako sú pľuzgiere a tokové značky, odliatky?
Povrchové defekty, ako sú pľuzgiere a tokové značky, neovplyvňujú iba estetiku odliatkových častí, ale aj ich presnosť tvaru a fyzikálne vlastnosti. Tieto chyby môžu vzniknúť ďalšie náklady v dodatočnom dokončení - napríklad leštenie alebo brúsenie - s cieľom dosiahnuť požadovanú kvalitu.
Aké sú hlavné monitorovanie parametrov, ktoré by pomohlo minimalizovať defekty obsadenia v HPDC?
Odlievacie defekty pri odlievaní vysokotlakového odlievania sa môžu minimalizovať, ak sú parametre procesu, teplota, teplota taveniny, rýchlosť vstrekovania a vetranie dobre kontrolované. Pri znižovaní defektov bude tiež udržiavanie stroja na odlievanie v dobrom stave a využitie zliatiny vyššej kvality.
