High Pressure Die Casting (HPDC) är en vanlig industriell process för masstillverkning intrikata metalldelar. Ändå kan vissa gjutfel dyka upp inom processen, vilket följaktligen äventyrar kvaliteten på den färdiga produkten. Denna artikel beskriver de viktigaste tillverkningsdefekterna i HPDC, deras orsaker, hur de kan upptäckas och hur de kan undvikas. Genom kunskap om dessa defekter och hantera dem kommer tillverkare att förbättra den enkla driften och tillförlitligheten i gjutningsprocesser.
Vad är Casting High Pressure Die (HPDC)
Die -gjutning under högt tryck (HPDC) hänvisar till en kategori av metallgjutningsprocess där smält metall injiceras i en ståldöhålrum under högt tryck. Döhålrummet är gjord av två halvor av härdat verktygsstål som har formats och fungerar som en mögelhölje. Den smälta metallen är vanligtvis nonferrous i naturen, till exempel aluminium eller zink, och injiceras vid högt tryck som kan sträcka sig från 1500 psi till 25400 psi. Detta tryck ligger långt över ångtrycket för den smälta metallen som säkerställer att mathålan är fylld och korrekt och sedan tillåts att ställa in, och därmed erhålla en gjutkomponent som är mycket lik den slutliga produktformen med mycket god ytkvalitet och precision.
Gjutningsprocess
Processen med gjutning kan delas upp i olika stadier som inkluderar följande:
Die -beredning : Tillverkning av ståldikt innebär rengöring och smörjning av matriserna och värmer dem till en viss temperatur.
Smältning och injektion : Alloy -götarna laddas och smälts i en ugn och hålls sedan i en skotthylsa av gjutmaskinen. Trycket appliceras sedan med en kolv för att tvinga den flytande metallen snabbt till matrisen.
Kylning och stelning : Kyl denna flytande metall så snart som möjligt och stelna den i formblocket, som är förutbestämd i form av den ihåliga kaviteten inuti formen.
Ejektion : Ibland öppnar dalhalvorna efter att delen har svalnat och stelnat, och den gjutna delen matas ut från kaviteten med hjälp av ejektorstift.
5. Trimning och efterbehandling . Den producerade delen skärs från överskottsmetall (blixt) och utsätts för andra sekundära efterbehandlingsprocesser som bearbetning, ytbehandling eller målning.
Vad är gjutfel?
Process High Pressure Die Casting (HPDC) är inte utan dess tillverkningsfel, vilket kan vara ett resultat av otillräcklig kontroll av processen, utformningen av matrisen eller de använda materialen. Några av dessa vanliga tillverkningsfel förknippade med HPDC inkluderar gasporositet, krympningsporositet, inneslutningar, kalla stängningar, lödning, blåsor och flödesmärken. Dessa typer av defekter resulterar ofta i lägre mekaniska egenskaper, dålig ytbehandling och för tidigt misslyckande av de gjutna delarna. I följande avsnitt kommer dessa vanliga HPDC -defekter att utarbetas i detalj, deras orsaker och förebyggande och detekteringsåtgärder kommer att diskuteras för att göra det möjligt för tillverkarna att producera kvalitetsgjutkomponenter.
Typer av tillverkningsfel i HPDC
Porositet i gjutningstillverkning
Porositet beskrivs som graden av närvaro av små öppningar eller utrymmen som finns i komponenten som ofta kallas den gjutna delen. Sådana tomrum kan äventyra strukturens sundhet i den aktuella strukturen och därmed minska styrkan och tätningsförmågan hos komponenten. Det finns främst två former av porositetsdefekter som observeras i tryckgjutningstekniker (PDC):
Gasporositet
Det äger rum när luft eller gaser är infångade i flytande metall medan den injiceras, vilket resulterar i bildandet av runda eller sfäriska håligheter
Det kan förbättras genom att optimera designen av ventiler och injektionsparametrar
Att hålla ytan på formen ren och torr utan fukt, fett eller oljor hjälper till att minska deformiteter i gasporositet.
Krympporositet
På grund av krympningen av metallen som förekommer i processen för stelning förekommer oregelbundna hålrum kända som svampiga tomrum i allmänhet särskilt om de tjockare delarna av rollen.
Genom att förbättra Gates and Risers -systemet och reglera kylningshastigheten kan detta minskas.
Det är viktigt att ta itu med frågan om handfat märken och undvika krympsporer när man använder CAE för att modifiera den gjutna delen för termisk balans och enhetlig väggtjocklek.
Inneslutningar i tillverkning av gjutning
Inklusioner är främmande material som fångas inom gjutningsprocessen och bildas under HPDC -cykeln. Dessa material klassificeras som metalliska och icke-metalliska inneslutningar beroende på deras natur.
Metalliska inneslutningar
Vanligtvis består av oxider, intermetalllegeringar och andra metaller
Orsakad av antingen den smälta metallen, formen smörjmedel eller maskinstycken
Om smältberedning, filtrering och maskinunderhåll görs bra är det möjligt att undvika metalliska inneslutningar
Icke-metalliska inneslutningar
Dessa kan inkludera keramiskt damm, sand eller externt material
Kommer generellt upp på grund av användningen av förorenade material, eller obehaglig hantering
Icke-metalliska inneslutningar kan undvikas genom kvalitetssäkring av råvarorna och renheten i Die Washout-processen
| Inkludering Typkomposition | Källor | Förebyggande | metoder |
| Metallisk | Oxider, intermetallik, metallpartiklar | Smält metall, matbeläggning, maskinkomponenter | Smältberedning, filtrering, maskinunderhåll |
| Icke-metallisk | Keramiska partiklar, sand, främmande material | Förorenade råvaror, felaktig hantering | Strikt kvalitetskontroll av råvaror, rengjutningsmiljö |
Kalla stänger i tillverkning av gjutning
Kalla stängningar observeras som linjärt förekommande diskontinuiteter i gjutdelar där två metallflöden inte sammanfogas under de olika metallgjutningsprocesserna som involverar applicering av högt tryck i matrisen. Dessa misslyckanden utgör stora problem inom HPDC -tillverkning, vilket påverkar produktstyrkan negativt och ytfinishen för gjutna produkter.
Orsaker till kalla stängningar
I gjutningen kan den viktigaste kallstängningsformationen tillskrivas ett antal faktorer, som är sammanhängande:
Temperaturen på smält metall är inte tillräckligt hög och stelnar mycket snabbt
Injektionshastigheten är inte tillräckligt hög och orsakar fel metallflöde
Gatingsystemet är bristfälligt vilket resulterar i ojämn fyllning av hålrummet
Venting är dåligt placerad så det finns fångade luftfickor
Döhålrummet har inte en jämn temperatur hela tiden
Injektionstryckparametrar ställdes inte ordentligt under injektionssteget
Påverkan på produktkvaliteten
Närvaron av kalla stängningar påverkar betydligt prestanda för gjuten komponent:
Betydande försvagning av mekaniska egenskaper på grund av brist på fusion
Lägre motstånd mot externa belastningar på grund av högre tendens till sprickor
Brist på ytkvaliteten plågar produktens utseende och användbarhet
Ökat tryckläckage i de viktigaste komponenterna i matrisen
Ökning av risken för fel i det kompletta systemet såväl som komponenternas livslängd
I servicevillkoren för komponenterna är vissa felområden synliga under bärbjörnar
Flash in gjutningstillverkning
Flashbildning i gjutning av högt tryck sker i form av extra metallöversvämning mellan de två halvorna av en matris under injektionsfasen som leder till oönskade tunna utsprång som liknar fenor längs korsningen mellan gjutdelar. Denna defekt som ganska ofta finns i gjutningarna gjorda med hjälp av högtrycksgjutning påverkar inte bara dimensionen utan också medför extra kostnader vid efterbehandlingsprocesser och förkortar matmotståndet.
Skäl för blixtbildning
När ytorna på matriser bärs eller skadas och inte matchar korrekt längs avskedslinjerna, kan detta ofta utlösa närvaron av blixt, särskilt med ett lågt klämtryck som resulterar i att dalet under injektionstrycket. Detta scenario förvärras när injektionstrycket är så högt att matningsstörningssystemet misslyckas eller när det påverkas av varpage som gör att avskedslinjerna komprometteras. Flera tillverkning av nackdelar som dåligt inriktade matningsdelar, ytor av dalhålrum som repas under användning, och bristen på förstyvande revben för matinsatser kan alla leda till överdriven böjning när trycket appliceras och därmed får blinkning att förvärras.
Metoder för att minimera blixt
Regelbundet underhåll och reparation
Säkerställa korrekt klämkraft
Optimering av injektionsparametrar
Inkorporera blixtfällor i formkonstruktionen
Flödesmärken i tillverkning av gjutning
Vad är flödesmärken
Flödesmärken är synliga i vissa vågiga eller spiralmönster på ytorna på gjutningarna, särskilt nära grinddelarna och över metallflödesavsnitten. Sådana brister i ytor orsakar ojämna mönster som följer stelningslinjerna och är mycket framträdande i tunna väggregioner och områden långt borta från injektionspunkter. I aluminiumtrycket som kastar dessa ytor skapar i allmänhet parallella linjer, som fungerar som en viktig nackdel för ytfinishen såväl som den dimensionella precisionen.
Faktorer som bidrar till flödesmärken
Variationer i temperaturen på metallen är en av de viktigaste faktorerna i bildandet av flödesmärken. I dessa fall förändras viskositeten på grund av överhettning, medan kaviteten fortfarande är fylld med smält metall, resulterar i störd flöde och ytavbrott. Till och med mindre skillnader i injektionshastigheter, särskilt i tunnväggiga sektioner, förvärrar fenomenen med flödesmärken genom att göra det möjligt för metall att flyta oberoende. Detta är också relaterat till många aspekter som:
Metalltemperatur lägre än det intervall som krävs för effektiv fyllning av kaviteten
Grindhastighet som orsakar överdriven skjuvning och resulterande flödes turbulens
Otillräckliga ventiler som resulterar i motstånd mot materialflödet och allmän störning av processen
Icke-enhetlig matkylning som leder till oönskade flödesmönster och stelning
Förändringar i väggarnas tjocklek som kräver plötslig ökning eller minskning av hastigheten på den smälta metallen
Ineffektiv positionering av grindarna som resulterar i ojämn spridning av metall
Blåsor dör för gjutning
Blisterfel som finns på gjutytor är geodesiska formade ytfel som förekommer efter gjutning. I motsats till flödesmärken eller porositet kan dessa defekter också utvecklas under värmebehandling, eller service, förhållanden som ger upphov till synliga ytförvrängningar såväl som svagheter i själva strukturerna.
Orsaker till blåsor
Gjutning av blisterbildning i matrisar kommer främst från fångade gaser under stelning. Gasfickor skapas från oxidation av metall injicerad i kaviteten som senare vänder sig till värme; Smörjmedel som är avsedda att hjälpa till att underlätta stelning blir också gas i detta skede. Otillräckande avlägsnande av die-kemiska sönderdelningsprodukter, fukt i hålrummet i kaviteten, överanvändning av matningssprayer och oxidation av metaller under fyllning i kaviteten är alla bland de primära faktorerna som orsakar denna defekt. Förekomsten av dessa problem är vanligtvis sämre där dostemperaturerna är förhöjda eftersom det leder till mer gasproduktion och ytterligare porositet ökar under termisk exponering.
Förebyggande tekniker
Blisterriskhantering i detta avseende skulle innebära korrekt drifttemperatur och smörjningssystemhantering. Att använda automatiserade matspray -system med kontrollerad täckning säkerställer att smörjmedel appliceras enhetligt utan över gasproduktion medan hanteringen av matstemperaturen. Adressering av underhåll av kavitetsventilation förbättras med ytrengöringsåtgärder och givande geometri -design minimerar fyllningssektorns turbulens och gas -infångningseffekt avsevärt.
Misgrenar dör för gjutning
Ofullständig fyllning av mögelhålighet
En felaktig eller felaktig defekt definieras som en defekt från ofullständig fyllning av mathålan med den smälta metallen. Sådana defekter förekommer i delar som kännetecknas av funktioner som saknas eller inte är helt formade. Dessa gjutningsfel är vanligtvis begränsade till tunna sektionsgjutningar och regioner i dörrarna längst från grindarna där metallen redan stelnar före fyllningen av hela kaviteten. De felaktiga effekterna är inte bara begränsade till dimensionella felaktigheter i delarna; De förstör ofta också de mekaniska egenskaperna och ytkvaliteten på gjutningarna.
Åtgärder för felaktigheter
Att hantera felaktiga defekter är ett problem som kräver ett fokuserat problem för metallflöde och temperaturkontroll. Dö- och metalltemperaturerna måste hållas i processområdet optimalt för applikationen medan grindpositionerna måste placeras på lämpligt sätt för att förbättra flödesmönstren. Ökad ventilation i besvärliga regioner, tillsammans med modifierade injektionshastighetshastigheter och förändrade variationer i väggtjockleken säkerställer att fyllningen av kaviteten uppnås tillfredsställande. Overfoes positionsjustering och kontroll under processen utförs också för bättre prestanda av gjutningsprocessen och minimerar felaktiga defekter i högtrycksgjutning dör.
Faktorer som bidrar till tillverkningsfel i gjutningsprocessen
Bildningen av tillverkningsfel under gjutningsprocessen med högt tryck kan tillskrivas olika element. Att uppskatta dessa element och ta itu med dem ordentligt gör det dock möjligt för gjutningstillverkare att effektivt eliminera defekter och förbättra den allmänna kvaliteten på deras gjutningar. Några av de viktiga faktorerna som är förknippade med tillverkningsdefekterna i HPDC diskuteras nedan.
Felaktig matningsdesign
Casting Die Manufacture är mycket viktigt när det gäller kvaliteten på den slutliga rollen. En dåligt utformad matris resulterar i ett antal gjutfel som:
Gasporositet: där gas fångas på grund av dålig ventilation eller gasporositet.
Coldshuts: Den specifika orsaken till dessa defekter hänför sig vanligtvis till ett dåligt grindsystem där metall är långsam eller turbulent i flödet som orsakar kallstängdefekter.
Misrunnare: Dåligt utformade risare och grindar.
För att undvika funktionsfel med avseende på konfigurationer av formen rekommenderas att producenter gör följande:
Använd korrekt design av grindning eller löpare, så att metall kan flyta och luftflykt effektivt.
Bestämmelsen bör också göras för utluftning när formsprutning utförs för att möjliggöra flykt från eventuella gaser.
Applicera Die Design Simulation på Die Designs och fånga områden av oro innan die -produktionen påbörjas.
Felaktiga processparametrar
Framgången för HPDC -processen förlitar sig starkt på att upprätthålla rätt processparametrar. Avvikelser från optimala inställningar kan resultera i olika tillverkningsfel. Viktiga processparametrar inkluderar:
Smälttemperatur: Om det är för lågt kan det orsaka kalla stängningar och felbrunar; Om det är för högt kan det leda till gasporositet och dö lödning.
Injektionstryck och hastighet: Otillräckligt tryck eller hastighet kan resultera i ofullständig fyllning och felaktigheter, medan överdrivet tryck kan orsaka blixt- och formslitage.
Kylhastighet: Ojämn eller otillräcklig kylning kan leda till krympningsporositet och vridning.
För att minimera defekter orsakade av felaktiga processparametrar bör tillverkarna:
Upprätta och upprätthålla optimala processinställningar baserat på legering, delgeometri och matresign.
Övervaka regelbundet och kontrollprocessparametrar med sensorer och automatiserade system.
Genomföra periodiska revisioner och justera parametrar efter behov för att säkerställa konsistens.
Metallkomposition och kvalitet
Kombinationen och kvaliteten på gjutande metalllegering har mycket att göra med orsakerna till industriella defekter. Dessa problem med oro för gjutning är de relaterade till sammansättningen och kvaliteten på metall, som inkluderar:
Föroreningar: Främmande material som finns i gjutmetallen kan bilda kärnor, inneslutningar eller dålig struktur av metallen.
Kompositionsvariationer: Extrema förändringar i legeringssammansättningen kan också leda till oförutsägbara krympegenskaper och modifiera inre flödet i materialet också.
Väteinnehåll: Gasporositet kan orsakas av en ökning av vätekoncentrationen i den smälta metallen.
För att mildra metallkomposition och kvalitetsproblem rekommenderas följande steg till tillverkare:
Få råvaror från erkända och pålitliga källor.
Installera ett styvt kvalitetssäkringssystem genom inspektion av mottagna material och deras sammansättning.
Applicera smältbehandlingar på metallen, såsom avgass genom flödande för att rena metaller och förändra väteinnehållet.
Otillräckligt underhåll av gjutningsutrustning
Den snabba vård av gjutningsmaskiner är mycket viktig för konsekvent produktion av kvalitetsgjutningar. Om det inte tas om hand kan vissa byggnadsdefekter uppstå, till exempel:
Flash: ytorna på matriser som är slitna orsakar blixt eftersom en del metall går mellan de två halvorna på matrisen.
Lödning: En munstycke kan också ha lödning där vätskemetallen fastnar på munytan på grund av otillräcklig smörjning eller kylning av munstycket.
Dimensionella felaktigheter: Deldimensioner kanske inte är desamma på grund av komponentslitage eller felanpassning.
För att eliminera eller minimera påverkan av defekter som är förknippade med underhåll av utrustningen rekommenderas att företagen:
Genomför ett systematiskt förebyggande underhållsschema för alla matgjutningsmaskiner.
Kontrollera flitigt slitage på eller skada på kärnan, skär och andra bärande delar och utföra restaureringsarbete vid behov.
Kontrollera den inre och yttre kylningen och smörjningen av dalytor för att skydda från lödning och överdriven skada.
Slutsats
Sammanfattningsvis är förståelse och adressering av vanliga tillverkningsdefekter i gjutning av högt tryck, såsom porositet, inneslutningar, kalla stängningar, blixt, flödesmärken, blåsor och felaktigheter, avgörande för att producera högkvalitativa delar. Genom att identifiera orsakerna till dessa defekter, som inkluderar felaktig formkonstruktion, felaktiga processparametrar, metallkomposition och kvalitetsproblem och otillräckligt underhåll av gjutningsutrustning, kan tillverkare implementera riktade förebyggande och kontrollåtgärder. Minimering av defekter förbättrar inte bara produktkvalitet och prestanda utan förbättrar också kundtillfredsställelse och lojalitet.
Redo att höja din gjutningskvalitet? Team MFG: s expertlösningar och beprövad meritlista i Precision Die -gjutning kan hjälpa dig att uppnå tillverkningens excellens. Anslut med oss idag för att starta din resa mot felfri produktion.
Vanliga frågor om gjutningsfel
Vilka är de vanligaste defekterna i casting med högt tryck?
Porositet, kalla stängningar, ofullständiga och ytfel som blåsor och flödesmärken är de vanligaste fantastiska defekterna i gjutning med högt tryck. Dessa defekter kan uppstå på grund av vissa faktorer utanför gjutningsprocessen som temperaturkontroll eller hälsa och utan tillräcklig utmattning.
Hur kontrollerar du porositetsdefekter i gjutningsprocessen?
Porositetsdefekter i gjutning kan avvärjas genom korrekt ventilation av munstycket, bibehålla konsekventa smältemperaturer och kontrollera injektionshastigheten. Vidare bör den högra legeringen användas, och turbulens som sprutar metallen i formen bör undvikas för att begränsa spridningen.
Vad är orsaken bakom kalla stängningar i casting med högt tryck?
Kalla stängningar observeras i gjutning med högt tryck när de smälta metallströmmarna som används för att fylla en profil inte helt sammanfogas. Detta kan uppstå på grund av låg smältemperatur, dålig injektionshastighet eller överdriven kylning av munstycket.
Hur påverkar ytfel som blåsor och flödesmärken dörgjutningar?
Ytfel som blåsor och flödesmärken påverkar inte bara estetiken hos gjutna delar utan också deras formprecision och fysiska egenskaper. Dessa defekter kan medföra ytterligare kostnader vid ytterligare efterbehandling - till exempel polering eller slipning - för att uppnå den erforderliga kvaliteten.
Vilka är de viktigaste parametrarna som skulle hjälpa till att minimera gjutfel i HPDC?
Gjutningsfel i gjutning med högt tryck kan minimeras om processparametrar dör temperatur, smält temperatur, injektionshastighet och avluftning är väl kontrollerade. Att hålla matgjutmaskinen i gott skick och använda överlägsna kvalitetslegeringar kommer också att hjälpa till att minska defekterna.
