Đúc chết áp lực cao (HPDC) là một quá trình công nghiệp phổ biến đối với các bộ phận kim loại phức tạp sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, một số khiếm khuyết đúc có thể xuất hiện trong quá trình, do đó làm ảnh hưởng đến chất lượng của thành phẩm. Bài viết này phác thảo các khiếm khuyết sản xuất chính trong HPDC, nguyên nhân của chúng, cách chúng có thể được phát hiện và cách tránh chúng có thể tránh được. Thông qua kiến thức về các khiếm khuyết này và đối phó với chúng, các nhà sản xuất sẽ cải thiện sự dễ dàng hoạt động và độ tin cậy của các quá trình đúc chết.
Đúc chết dưới áp suất cao (HPDC) đề cập đến một loại quy trình đúc kim loại trong đó kim loại nóng chảy được bơm vào khoang chết bằng thép dưới áp suất cao. Khoang chết được làm từ hai nửa thép công cụ cứng đã được định hình và hoạt động giống như một lớp đúc. Kim loại nóng chảy thường không có chất nổi bật trong tự nhiên, ví dụ, nhôm hoặc kẽm và được tiêm ở áp suất cao có thể dao động từ 1500 psi đến 25400 psi. Áp suất này cao hơn áp suất hơi của kim loại nóng chảy đảm bảo rằng khoang chết được lấp đầy nhanh và đúng và sau đó được phép đặt, do đó có được một thành phần đúc rất giống với hình dạng sản phẩm cuối cùng với chất lượng và độ chính xác bề mặt rất tốt.
Quá trình đúc chết có thể được chia thành các giai đoạn khác nhau bao gồm các giai đoạn sau:
Chuẩn bị khuôn : Việc sản xuất chết thép liên quan đến việc làm sạch và bôi trơn các khuôn và làm nóng chúng đến một nhiệt độ xác định.
Melting và Injection : Các thỏi hợp kim được sạc và tan chảy trong lò và sau đó được giữ trong một tay áo bắn của máy đúc. Áp lực sau đó được áp dụng với một pít tông để buộc kim loại lỏng nhanh chóng vào chèn.
Làm mát và hóa rắn : Làm mát kim loại lỏng này càng sớm càng tốt và củng cố nó trong khối khuôn, được xác định trước trong hình dạng của khoang rỗng bên trong khuôn.
Đất phóng : Đôi khi, các nửa chết mở sau khi bộ phận được làm mát và củng cố, và phần đúc được đẩy ra khỏi khoang bằng các chân đẩy.
5. Cắt tỉa và hoàn thiện . Phần được sản xuất được cắt từ kim loại dư thừa (flash) và phải chịu bất kỳ quy trình hoàn thiện thứ cấp nào khác như gia công, xử lý bề mặt hoặc sơn.
Quá trình đúc áp lực cao (HPDC) không phải là không có khiếm khuyết sản xuất, có thể là kết quả của sự kiểm soát không đầy đủ của quá trình, thiết kế của khuôn hoặc các vật liệu được sử dụng. Một số khiếm khuyết sản xuất phổ biến liên quan đến HPDC bao gồm độ xốp của khí, độ xốp co ngót, vùi, đóng lạnh, hàn, mụn nước và dấu vết. Những loại khuyết tật này thường dẫn đến các tính chất cơ học thấp hơn, hoàn thiện bề mặt xấu và sự thất bại sớm của các bộ phận đúc. Trong các phần sau, các khiếm khuyết HPDC phổ biến này sẽ được xây dựng chi tiết, nguyên nhân và các biện pháp phòng ngừa và phát hiện của chúng sẽ được thảo luận, để cho phép các nhà sản xuất sản xuất các thành phần đúc chất lượng.
Độ xốp được mô tả là mức độ hiện diện của các khe hở nhỏ hoặc không gian tồn tại trong thành phần thường được gọi là phần đúc. Các khoảng trống như vậy có thể làm tổn hại đến độ âm cấu trúc của cấu trúc trong câu hỏi do đó làm giảm sức mạnh và khả năng niêm phong của thành phần trong tay. Chủ yếu có hai dạng khuyết tật độ xốp được quan sát thấy trong các kỹ thuật đúc áp lực (PDC):
Nó diễn ra khi không khí hoặc khí được gắn vào kim loại lỏng trong khi nó được tiêm, do đó dẫn đến sự hình thành các khoang tròn hoặc hình cầu
Nó có thể được cải thiện bằng cách tối ưu hóa việc thiết kế lỗ thông hơi và các thông số tiêm
Ngoài ra, giữ cho bề mặt của khuôn sạch và khô mà không có bất kỳ độ ẩm, dầu mỡ hoặc dầu giúp giảm biến dạng độ xốp khí.
Do sự co rút của kim loại xảy ra trong quá trình hóa rắn, các hốc hình không đều được gọi là các lỗ rỗng xốp thường xuất hiện đặc biệt là về các phần dày hơn của đúc.
Bằng cách cải thiện hệ thống cổng và risers và điều chỉnh tốc độ làm mát, điều này có thể được giảm bớt.
Điều cần thiết là phải giải quyết vấn đề của các dấu chìm và tránh lỗ chân lông co ngót khi sử dụng CAE để sửa đổi phần đúc cho cân bằng nhiệt và độ dày tường đồng đều.
Các vùi là các vật liệu bên ngoài bị mắc kẹt trong quá trình đúc chết và được hình thành trong chu kỳ HPDC. Những vật liệu này được phân loại là các thể vùi kim loại và phi kim loại tùy thuộc vào bản chất của chúng.
Thường được tạo thành từ các oxit, hợp kim intermetallic và các kim loại khác
Gây ra bởi kim loại nóng chảy, chất bôi trơn chết hoặc các mảnh máy
Nếu chuẩn bị tan chảy, lọc và bảo trì máy được thực hiện tốt, có thể tránh được các vùi kim loại
Chúng có thể bao gồm bụi gốm, cát hoặc bất kỳ vật liệu bên ngoài nào
Thường xuất hiện do việc sử dụng các vật liệu ô nhiễm, hoặc quản lý không quan tâm
Các thể vùi phi kim loại có thể tránh được bằng cách đảm bảo chất lượng của nguyên liệu thô và độ sạch của quá trình rửa sạch
loại | bao gồm | các nguồn | Phương pháp phòng ngừa các phương pháp phòng ngừa |
---|---|---|---|
Kim loại | Oxit, intermetallics, hạt kim loại | Kim loại nóng chảy, lớp phủ chết, các thành phần máy | Chuẩn bị tan chảy, lọc, bảo trì máy |
Không kim loại | Các hạt gốm, cát, chất nước ngoài | Nguyên liệu thô bị ô nhiễm, xử lý không phù hợp | Kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt của nguyên liệu thô, môi trường đúc sạch |
Tắt lạnh được quan sát thấy sự không liên tục xảy ra tuyến tính trong các phần đúc chết trong đó hai dòng kim loại không tham gia hoàn toàn trong các quá trình đúc chết kim loại khác nhau liên quan đến việc áp dụng áp suất cao trong khuôn. Những thất bại này đặt ra những vấn đề lớn trong sản xuất HPDC, ảnh hưởng xấu đến sức mạnh sản phẩm và hoàn thiện bề mặt của các sản phẩm đúc.
Trong đúc chết, sự hình thành đóng lạnh quan trọng nhất có thể được quy cho một số yếu tố, có liên quan đến nhau:
Nhiệt độ của kim loại nóng chảy không đủ cao và hóa rắn rất nhanh
Tốc độ phun không đủ cao gây ra dòng kim loại sai
Hệ thống gating thiếu hụt dẫn đến việc lấp đầy khoang không đều
Thức thông hơi được đặt kém nên có túi không khí bị mắc kẹt
Khoang chết không có nhiệt độ chẵn trong suốt
Các thông số áp suất tiêm không được đặt đúng trong giai đoạn tiêm
Sự hiện diện của cảm lạnh ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thành phần đúc chết:
Làm suy yếu đáng kể các tính chất cơ học do thiếu phản ứng tổng hợp
Điện trở thấp hơn với tải trọng bên ngoài do xu hướng nứt cao hơn
Thiếu chất lượng bề mặt làm mờ đi sự xuất hiện và khả năng sử dụng của sản phẩm
Tăng rò rỉ áp lực trong các thành phần chính của khuôn
Tăng nguy cơ thất bại của hệ thống hoàn chỉnh cũng như tuổi thọ của các thành phần
Trong điều kiện dịch vụ của các thành phần, các khu vực thất bại nhất định có thể nhìn thấy dưới gấu tải
Sự hình thành flash trong quá trình đúc chết áp suất cao xảy ra dưới dạng tràn kim loại thêm giữa hai nửa của một cái chết trong giai đoạn tiêm dẫn đến các phần nhô ra mỏng không mong muốn giống với vây dọc theo ngã ba của các phần đúc. Khiếm khuyết này thường được tìm thấy trong các vật đúc được thực hiện bằng phương pháp đúc áp lực cao không chỉ ảnh hưởng đến kích thước mà còn phải chịu thêm chi phí cho các quá trình hoàn thiện và rút ngắn khả năng chống chết.
Khi các bề mặt của chết bị mòn hoặc hư hỏng và không khớp chính xác dọc theo các đường chia tay, điều này thường có thể kích hoạt sự hiện diện của flash, đặc biệt là với áp suất kẹp thấp dẫn đến việc điều trị khuôn do áp lực. Kịch bản này trở nên tồi tệ hơn khi áp suất tiêm cao đến mức hệ thống đóng cửa không thành công hoặc khi nó bị ảnh hưởng bởi sự biến dạng khiến các đường chia tay bị xâm phạm. Một số nhược điểm của sản xuất như các bộ phận chết được căn chỉnh kém, bề mặt của các hốc chết bị trầy xước trong quá trình sử dụng và thiếu xương sườn làm cứng để chèn khuôn đều có thể dẫn đến uốn cong quá mức khi áp lực được áp dụng và do đó gây ra nhấp nháy trở nên tồi tệ hơn.
Bảo trì và sửa chữa chết thường xuyên
Đảm bảo lực kẹp thích hợp
Tối ưu hóa các thông số tiêm
Kết hợp bẫy flash trong thiết kế khuôn
Dấu dòng có thể nhìn thấy trong một số mẫu lượn sóng hoặc xoắn ốc trên bề mặt của các vật đúc đặc biệt là gần các phần cổng và trên các phần dòng kim loại. Những sự không hoàn hảo như vậy ở các bề mặt gây ra các mô hình không đều theo các dòng hóa rắn và rất nổi bật ở các vùng tường mỏng và các khu vực cách xa các điểm tiêm. Trong áp suất nhôm đúc, các bề mặt này thường tạo ra các đường song song, hoạt động như một nhược điểm lớn cho hoàn thiện bề mặt cũng như độ chính xác kích thước.
Sự thay đổi nhiệt độ của kim loại là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong sự hình thành các dấu dòng. Trong những trường hợp này, độ nhớt thay đổi do quá nóng, trong khi khoang vẫn chứa đầy kim loại nóng chảy, dẫn đến dòng chảy bị xáo trộn và sự không liên tục bề mặt. Ngay cả sự khác biệt nhỏ về tốc độ tiêm, đặc biệt là trong các phần có thành mỏng, làm trầm trọng thêm các hiện tượng của các dấu vết dòng chảy bằng cách cho phép kim loại chảy một cách thất thường. Điều này cũng liên quan đến nhiều khía cạnh như:
Nhiệt độ kim loại thấp hơn phạm vi cần thiết để lấp đầy khoang hiệu quả
Vận tốc cổng gây ra sự thay đổi quá mức và kết quả là nhiễu loạn dòng chảy
Các lỗ thông hơi không đủ dẫn đến khả năng chống lại dòng vật liệu và sự gián đoạn chung của quá trình
Làm mát chết không đồng nhất dẫn đến các mô hình dòng chảy không mong muốn và hóa rắn
Thay đổi độ dày của các bức tường đòi hỏi phải tăng hoặc giảm tốc độ của kim loại nóng chảy
Định vị không hiệu quả của các cổng dẫn đến sự phân tán kim loại không đồng đều
Các khuyết tật vỉ tìm thấy trên bề mặt đúc là các khuyết tật bề mặt hình dạng trắc địa xảy ra sau khi đúc. Trái ngược với các dấu vết hoặc độ xốp, những khiếm khuyết này cũng có thể phát triển trong quá trình xử lý nhiệt, hoặc dịch vụ, các điều kiện làm phát sinh các biến dạng bề mặt có thể nhìn thấy cũng như các điểm yếu trong chính các cấu trúc.
Sự hình thành phồng rộp trong chết chủ yếu là từ các khí bị mắc kẹt trong quá trình hóa rắn. Các túi khí được tạo ra từ quá trình oxy hóa kim loại được bơm vào khoang mà sau đó chuyển sang nhiệt; Chất bôi trơn có nghĩa là để hỗ trợ cho quá trình hóa rắn dễ dàng cũng trở thành khí ở giai đoạn này. Việc loại bỏ không đầy đủ các sản phẩm phân hủy hóa học, độ ẩm trong túi khuôn của khoang, lạm dụng thuốc xịt chết và quá trình oxy hóa kim loại trong khi lấp đầy khoang là một trong những yếu tố chính gây ra khiếm khuyết này. Sự xuất hiện của những vấn đề này thường tồi tệ hơn khi nhiệt độ bề mặt chết được nâng lên vì nó dẫn đến việc tạo ra nhiều khí hơn và tăng độ xốp hơn nữa trong quá trình tiếp xúc với nhiệt.
Quản lý rủi ro vỉ về vấn đề này sẽ đòi hỏi quản lý hệ thống bôi trơn và nhiệt độ chết thích hợp. Sử dụng các hệ thống phun chết tự động với độ che phủ được kiểm soát đảm bảo chất bôi trơn được áp dụng đồng đều mà không cần quá trình tạo khí quản lý nhiệt độ khuôn. Giải quyết bảo trì thông gió khoang được tăng cường với các biện pháp làm sạch bề mặt và thiết kế hình học bao vây giảm thiểu sự nhiễu loạn của khu vực và hiệu ứng bẫy khí đáng kể.
Một khiếm khuyết sai lầm hoặc chạy sai được định nghĩa là một khiếm khuyết từ việc lấp đầy khoang không hoàn toàn bằng kim loại nóng chảy. Những khiếm khuyết như vậy xảy ra trong các phần được đặc trưng bởi các tính năng bị thiếu hoặc không được hình thành đầy đủ. Những khiếm khuyết đúc này thường bị giới hạn trong các phần đúc mỏng và các vùng của cái chết xa nhất từ các cổng nơi kim loại đã được củng cố trước khi lấp đầy toàn bộ khoang. Các hiệu ứng sai không chỉ giới hạn ở sự không chính xác về chiều của các bộ phận; Chúng cũng thường xuyên phá hỏng các tính chất cơ học và chất lượng bề mặt của vật đúc.
Đối phó với các khiếm khuyết sai lầm là một vấn đề đòi hỏi mối quan tâm tập trung vào dòng chảy kim loại và kiểm soát nhiệt độ. Nhiệt độ chết và kim loại phải được giữ trong phạm vi quy trình tối ưu cho ứng dụng trong khi các vị trí cổng cần được định vị một cách thích hợp để tăng cường các mẫu dòng chảy. Tăng thông hơi ở các khu vực rắc rối, cùng với tốc độ phun được sửa đổi và thay đổi các biến thể độ dày tường đảm bảo làm đầy khoang đạt được một cách thỏa đáng. Điều chỉnh và kiểm soát vị trí của Overfoes trong quá trình cũng được thực hiện để thực hiện tốt hơn quá trình đúc và giảm thiểu các khiếm khuyết sai lệch trong khuôn chết áp suất cao.
Việc hình thành các khiếm khuyết sản xuất trong quá trình đúc áp lực cao có thể được quy cho các yếu tố khác nhau. Đánh giá cao các yếu tố này và giải quyết chúng đúng cách cho phép các nhà sản xuất đúc chết hiệu quả các khuyết điểm và nâng cao chất lượng chung của các vật đúc của họ. Một số yếu tố quan trọng liên quan đến các khiếm khuyết sản xuất trong HPDC được thảo luận dưới đây.
Sản xuất khuôn đúc rất quan trọng khi có liên quan đến chất lượng của dàn diễn viên cuối cùng. Một khuôn chết không được thiết kế dẫn đến một số khiếm khuyết đúc như:
Gaspority: Trường hợp khí bị mắc kẹt do thông hơi kém hoặc thiết kế độ xốp khí.
Coldshuts: Nguyên nhân cụ thể của các khiếm khuyết này thường liên quan đến một hệ thống giao dịch kém trong đó kim loại chậm hoặc hỗn loạn trong dòng chảy gây ra khiếm khuyết đóng lại.
Misrunners: Riser và cổng được thiết kế kém.
Để tránh các trục trặc đối với các cấu hình chết, nên các nhà sản xuất nên làm như sau:
Sử dụng thiết kế thích hợp của hệ thống gating hoặc người chạy, để kim loại có thể chảy và thoát ra một cách hiệu quả.
Cung cấp cũng nên được thực hiện để thông hơi khi đúc phun được thực hiện để cho phép thoát khỏi bất kỳ khí nào.
Áp dụng mô phỏng thiết kế khuôn cho các thiết kế khuôn và nắm bắt các khu vực quan tâm trước khi sản xuất chết.
Thành công của quy trình HPDC phụ thuộc rất nhiều vào việc duy trì các tham số quy trình chính xác. Độ lệch so với các cài đặt tối ưu có thể dẫn đến các khiếm khuyết sản xuất khác nhau. Các tham số quy trình chính bao gồm:
Nhiệt độ nóng chảy: Nếu quá thấp, nó có thể gây ra im lặng và sai lệch; Nếu quá cao, nó có thể dẫn đến độ xốp khí và hàn chết.
Áp lực và tốc độ tiêm: Áp suất hoặc tốc độ không đủ có thể dẫn đến việc làm đầy và sai không hoàn toàn, trong khi áp lực quá mức có thể gây ra flash và hao mòn.
Tốc độ làm mát: Làm mát không đều hoặc không đủ có thể dẫn đến độ xốp co ngót và cong vênh.
Để giảm thiểu các lỗi gây ra bởi các tham số quy trình không chính xác, các nhà sản xuất nên:
Thiết lập và duy trì các cài đặt quá trình tối ưu dựa trên hợp kim, hình học một phần và thiết kế khuôn.
Thường xuyên giám sát và kiểm soát các tham số quy trình bằng cảm biến và hệ thống tự động.
Tiến hành kiểm toán định kỳ và điều chỉnh các tham số khi cần thiết để đảm bảo tính nhất quán.
Sự kết hợp và chất lượng của hợp kim kim loại đúc có liên quan nhiều đến nguyên nhân của các khiếm khuyết công nghiệp. Những vấn đề quan tâm đến việc đúc chết là những vấn đề liên quan đến thành phần và chất lượng của kim loại, bao gồm:
TUYỆT VỜI: Vật liệu nước ngoài có trong kim loại đúc có thể tạo thành lõi, vùi hoặc cấu trúc kém của kim loại.
Biến thể thành phần: Những thay đổi cực đoan trong thành phần hợp kim có thể dẫn đến các đặc điểm co rút không thể đoán trước và sửa đổi dòng chảy bên trong của vật liệu.
Hàm lượng hydro: Độ xốp của khí có thể được gây ra bởi sự gia tăng nồng độ hydro trong kim loại nóng chảy.
Để giảm thiểu các vấn đề về thành phần kim loại và chất lượng, các bước sau đây được khuyến nghị cho các nhà sản xuất:
Có được nguyên liệu từ các nguồn được công nhận và đáng tin cậy.
Cài đặt một hệ thống đảm bảo chất lượng cứng nhắc bằng cách kiểm tra các vật liệu nhận được và thành phần của chúng.
Áp dụng các phương pháp điều trị tan chảy vào kim loại như khử khí bằng cách thông lượng để tinh chế kim loại và thay đổi hàm lượng hydro.
Việc chăm sóc kịp thời của máy đúc chết là rất quan trọng trong việc sản xuất nhất quán các vật chất chất lượng. Nếu không được chăm sóc, một số khiếm khuyết tòa nhà có thể xảy ra, chẳng hạn như:
Flash: Các bề mặt của cái chết bị mòn vì flash vì một số kim loại đi giữa hai nửa của cái chết.
Hàn: Một khuôn cũng có thể có hàn trong đó các que kim loại lỏng trên bề mặt khuôn do không đủ bôi trơn hoặc làm mát của khuôn.
Sự không chính xác về chiều: Kích thước một phần có thể không giống nhau vì hao mòn thành phần hoặc sai lệch.
Để loại bỏ hoặc giảm thiểu tác động của các khiếm khuyết liên quan đến việc bảo trì thiết bị, nên các công ty:
Thực hiện một lịch trình bảo trì phòng ngừa có hệ thống cho tất cả các máy móc đúc.
Kiểm tra một cách siêng năng hoặc hư hỏng lõi, chèn và các bộ phận mặc khác, và thực hiện công việc phục hồi nếu cần thiết.
Kiểm soát việc làm mát và bôi trơn bên trong và bên ngoài của các bề mặt khuôn để bảo vệ khỏi hàn và thiệt hại quá mức.
Tóm lại, sự hiểu biết và giải quyết các khiếm khuyết sản xuất phổ biến trong quá trình đúc áp lực cao, chẳng hạn như độ xốp, vùi, đóng cửa lạnh, flash, dấu vết, mụn nước và sai, là rất quan trọng để tạo ra các bộ phận chất lượng cao. Bằng cách xác định nguyên nhân của các khiếm khuyết này, bao gồm thiết kế khuôn không phù hợp, các thông số quy trình không chính xác, thành phần kim loại và các vấn đề chất lượng và bảo trì không đầy đủ các thiết bị đúc chết, các nhà sản xuất có thể thực hiện các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát mục tiêu. Giảm thiểu các khiếm khuyết không chỉ nâng cao chất lượng và hiệu suất sản phẩm mà còn cải thiện sự hài lòng và lòng trung thành của khách hàng.
Sẵn sàng để nâng cao chất lượng đúc chết của bạn? Các giải pháp chuyên gia của Team MFG và hồ sơ theo dõi đã được chứng minh trong việc đúc chính xác có thể giúp bạn đạt được sự xuất sắc sản xuất. Kết nối với chúng tôi ngay hôm nay để bắt đầu hành trình của bạn hướng tới sản xuất hoàn hảo.
Độ xốp, cảm lạnh, không hoàn chỉnh và các khuyết tật bề mặt như mụn nước và dấu dòng là những khiếm khuyết tuyệt vời nhất trong việc đúc khuôn áp suất cao. Những khiếm khuyết này có thể xảy ra do một số yếu tố ngoài quá trình đúc như kiểm soát nhiệt độ hoặc sức khỏe và không đủ kiệt sức.
Khiếm khuyết độ xốp trong đúc chết có thể được ngăn chặn bằng cách thông hơi đúng của khuôn, duy trì nhiệt độ tan chảy nhất quán và kiểm soát tốc độ tiêm. Hơn nữa, nên sử dụng hợp kim phù hợp, và nên tránh sự hỗn loạn phun vào khuôn vào khuôn để hạn chế tăng sinh lề.
Tắt lạnh được quan sát thấy trong quá trình đúc áp suất cao khi các dòng kim loại nóng chảy được sử dụng để lấp đầy một cấu hình không hoàn toàn tham gia. Điều này có thể xảy ra do nhiệt độ tan chảy thấp, tốc độ tiêm kém hoặc làm mát quá mức của khuôn.
Các khiếm khuyết bề mặt như mụn nước và dấu dòng không chỉ ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của các bộ phận đúc mà còn cả độ chính xác hình dạng và đặc điểm vật lý của chúng. Những khiếm khuyết này có thể phải chịu thêm chi phí trong việc hoàn thiện bổ sung - ví dụ: đánh bóng hoặc mài - để đạt được chất lượng cần thiết.
Khiếm khuyết trong việc đúc áp lực cao có thể được giảm thiểu nếu các thông số quá trình chết nhiệt độ, nhiệt độ tan chảy, tốc độ tiêm và thông hơi được kiểm soát tốt. Giữ cho máy đúc di chuyển theo thứ tự làm việc tốt và sử dụng các hợp kim chất lượng vượt trội cũng sẽ hỗ trợ trong việc giảm các khuyết tật.
Team MFG là một công ty sản xuất nhanh, chuyên về ODM và OEM bắt đầu vào năm 2015.