Lijevanje je jedna od važnih osnovnih industrija u nacionalnom gospodarstvu, ali kontrola, dizajn i tijek procesa lijevanja često se oslanjaju na empirijsku prosudbu, tako da je kvalitetu odljevaka teško zajamčiti, a stopa škarta je visoka. Lijevanje pod pritiskom je vrsta specijalnog lijevanja. Njegova bit je metoda u kojoj tekući ili polutekući metal ispunjava šupljinu kalupa velikom brzinom pod visokim tlakom i skrućuje se pod pritiskom kako bi se dobili odljevci. Kako bi se dobili visokokvalitetni, visokokvalitetni dijelovi za tlačni lijev i osigurali da dijelovi za tlačni lijev ispunjavaju zahtjeve glatkoće, jasnih obrisa, guste strukture i visoke čvrstoće, potrebno je koordinirati i objediniti utjecajne čimbenike u postupak tlačnog lijevanja. Za dijelove za tlačno lijevanje od aluminijskih legura, od pripreme proizvodnje do masovne proizvodnje, postoje mnoge veze i mnogi utjecajni čimbenici, uključujući materijale, kalupe, opremu, procese i druge aspekte.
Defekti poroznosti kod tlačnih odljevaka i njihovi uzroci
Radni komadi proizvedeni lijevanjem pod pritiskom od aluminijske legure često se odbacuju zbog prisutnosti pora. Mnogo je razloga za pojavu pora. Pri rješavanju ovog problema kvalitete proizvoda često je teško započeti. Kako brzo i ispravno poduzeti mjere za smanjenje stope otpada uzrokovanog porama? Ovo su problemi koji brinu sve proizvođače tlačnog lijevanja od aluminijskih legura.
U proizvodnji tlačnog lijevanja aluminijskih legura, uzroci pora često spadaju u sljedeće kategorije.
Poroznost uzrokovana lošom kvalitetom otplinjavanja rafiniranja
U proizvodnji tlačnog lijevanja aluminijske legure, temperatura izlijevanja rastaljene aluminijske tekućine obično je između 610 i 660 stupnjeva. Na ovoj temperaturi, velika količina plina (uglavnom vodika) otopljena je u aluminijskoj tekućini. Topljivost vodika u aluminijskoj leguri usko je povezana s topljivošću aluminijske legure. Temperatura je usko povezana. U tekućem aluminiju na oko 660 stupnjeva, to je oko 0,69cm3/100g, dok je u čvrstoj aluminijskoj leguri na oko 660 stupnjeva, to je samo 0,036cm3/100g. U ovom trenutku, sadržaj vodika u tekućem aluminiju je oko 0,69 cm3/100 g. 19 do 20 puta. Stoga, kada se aluminijska legura skrutne, velika količina vodika se oslobađa u obliku mjehurića u tlačnom lijevanju aluminijske legure.
Smanjite sadržaj plina u aluminijskoj tekućini i spriječite taloženje velike količine plina i stvaranje pora kada se aluminijska legura skrutne. Ovo je svrha rafiniranja i otplinjavanja tijekom procesa taljenja aluminijske legure. Ako je sadržaj plina u aluminijskoj tekućini izvorno smanjen, količina plina koja se razvija tijekom skrućivanja će se smanjiti, a stvoreni mjehurići također će se značajno smanjiti. Stoga je rafiniranje aluminijske legure vrlo važan proces. Ako je kvaliteta rafiniranja dobra, mora biti manje pora. Ako je kvaliteta rafiniranja loša, mora biti više pora. Mjera za osiguranje kvalitete rafiniranja je odabir dobrog sredstva za rafiniranje. Dobro sredstvo za rafiniranje može reagirati tako da proizvede mjehuriće na oko 660 stupnjeva. Stvoreni mjehurići nisu previše nasilni, ali se stvaraju ravnomjerno i kontinuirano. Fizičkom adsorpcijom ti se mjehurići miješaju sa sredstvom za rafiniranje. Aluminijska tekućina je u potpunom kontaktu, adsorbira vodik u aluminijskoj tekućini i izvlači ga s površine tekućine. Stoga vrijeme mjehurića ne smije biti prekratko, općenito 6 do 8 minuta.
Kada se aluminijska legura ohladi na 300 stupnjeva, topljivost vodika u aluminijskoj leguri je samo manja od 0,001cm3/100g, što je samo 1/700 od one u tekućem stanju. Pore nastale taloženjem vodika nakon skrućivanja su raspršene i male. Rupice ne utječu na propuštanje zraka i strojno obrađenu površinu te su u osnovi nevidljive golim okom.
Kada se tekućina aluminija skrutne, mjehurići nastali taloženjem vodika relativno su veliki, uglavnom u središtu konačnog skrućivanja tekućine aluminija. Iako su također raspršeni, ti mjehurići često dovode do curenja, au težim slučajevima radni komad se često odbacuje.
Pore uzrokovane lošim ispuhom
U tlačnom lijevanju aluminijske legure, zbog lošeg ispušnog kanala kalupa i loše ispušne strukture kalupa, plin u šupljini ne može se potpuno i glatko ispustiti tijekom tlačnog lijevanja, što rezultira postojanjem pora u određenim fiksni dijelovi proizvoda. Pore koje stvara plin u šupljini kalupa ponekad su velike, a ponekad male. Unutarnje stijenke pora imaju oksidacijsku boju uzrokovanu oksidacijom aluminija i zraka. Razlikuju se od pora koje nastaju taloženjem plinovitog vodika. Unutarnje stijenke pora za taloženje plinovitog vodika nisu tako glatke kao zračne rupe i nemaju oksidacijsku boju. To je jarko sivi unutarnji zid. Za pore uzrokovane lošim ispuhom, ispušni kanal kalupa treba poboljšati, a zaostala aluminijska koža na ispušnom kanalu kalupa može se izbjeći na vrijeme.
Poroznost uzrokovana uvlačenjem zraka zbog neodgovarajućih parametara tlačnog lijevanja
U proizvodnji tlačnog lijevanja, parametri tlačnog lijevanja su nepravilno odabrani. Brzina punjenja aluminijskog hidrauličkog lijevanja je prebrza, tako da se plin u šupljini ne može u potpunosti i glatko istisnuti iz šupljine na vrijeme, te se uvlači u aluminijsku tekućinu protokom aluminijske tekućine. Zbog površine od aluminijske legure, nakon brzog hlađenja, omotan je u skrućenu ljusku od aluminijske legure i ne može se isprazniti, stvarajući veće pore. Ova vrsta pora često se nalazi ispod površine obratka. Ulaz aluminijske tekućine manji je od konačnog ušća, kruškolikog ili ovalnog oblika, a ima ih mnogo i velikih na konačnoj točki skrućivanja. Za ovu vrstu pora, brzinu punjenja treba prilagoditi kako bi se osiguralo da tekućina aluminijske legure glatko napreduje bez stvaranja brzog protoka i uvlačenja zraka.
Rupe za skupljanje od aluminijske legure
Aluminijske legure se, kao i drugi materijali, skupljaju tijekom skrućivanja. Što je viša temperatura lijevanja aluminijskih legura, veće je skupljanje. Jedna pora uzrokovana skupljanjem volumena postoji u konačnom dijelu skrućivanja legure, koji je nepravilnog oblika i ozbiljan. Ponekad u obliku mreže. Često u proizvodima koegzistira s porama zbog razvijanja vodika tijekom skrućivanja. Postoje pore skupljanja oko pora za razvijanje vodika ili pora za uvijanje, a postoje nitaste ili mrežaste pore koje se protežu prema van oko mjehurića.
Za ovu vrstu pora, trebali bismo početi s temperaturom lijevanja da bismo to riješili. Ako uvjeti postupka tlačnog lijevanja dopuštaju, temperaturu tekućeg lijevanja aluminija tijekom tlačnog lijevanja treba smanjiti što je više moguće. To može smanjiti volumen skupljanja odljevka, smanjiti rupe skupljanja i poroznost skupljanja. Ako se takve pore često pojavljuju u grijaćem dijelu, možete razmisliti o dodavanju izvlačenja jezgre ili hladnog željeza kako biste promijenili završni dio skrućivanja i riješili problem nedostataka curenja.
Poroznost uzrokovana prevelikom razlikom u debljini stjenke proizvoda
Oblik proizvoda često pati od problema prevelike razlike u debljini stjenke. Središte debljine stijenke je mjesto gdje se aluminijska tekućina konačno skrutne, a to je i najvjerojatnije mjesto za stvaranje pora. Pore kod ove debljine stijenke su mješavina taložnih pora i pora skupljanja, koje nisu obične. mjere koje se mogu spriječiti.
Prilikom projektiranja oblika proizvoda treba razmotriti minimiziranje problema neravnomjerne ili prekomjerne debljine stjenke, usvajanje šuplje strukture i dodavanje izvlačenja jezgre ili hladnog željeza, ili hlađenja vodom, ili treba razmotriti povećanje hlađenja ovdje u kalupu u dizajnu kalupa. ubrzati. U proizvodnji tlačnog lijevanja treba obratiti pozornost na količinu pothlađivanja u područjima s velikom debljinom, a temperaturu lijevanja treba odgovarajuće smanjiti.
Iz gornje klasifikacije pora može se vidjeti da postoji mnogo razloga zašto proizvodi stvaraju pore u proizvodnji tlačnog lijevanja aluminijske legure. Potrebno je otkriti uzrok i propisati pravi lijek za rješavanje problema. Glavne mjere i načini sprječavanja pora su:
- Kako biste osigurali kvalitetu rafiniranja i otplinjavanja taljenja aluminijske legure, koristite dobra sredstva za rafiniranje i sredstva za otplinjavanje kako biste smanjili sadržaj plina u aluminijskoj tekućini i odmah uklonite okside kao što su talog i mjehurići na površini tekućine kako biste spriječili ponovni ulazak plina. u tlačnim odljevcima.
- Odaberite dobro sredstvo za odvajanje. Odabrano sredstvo za odvajanje ne bi trebalo stvarati plin tijekom lijevanja pod pritiskom i imati dobre performanse odvajanja.
- Uvjerite se da je ispuh kalupa gladak i da nije blokiran, a ispuh u kalupu potpuno ispražnjen. Osobito na konačnoj točki polimerizacije aluminijske tekućine, ispušni kanal mora biti nesmetan.
- Podesite parametre tlačnog lijevanja, a brzina punjenja kalupa ne smije biti previsoka kako bi se spriječilo zarobljavanje zraka. Također se mora kontrolirati temperatura lijevanja.
- U dizajnu proizvoda i dizajnu kalupa, pozornost treba obratiti na korištenje izvlačenja jezgre i hlađenja kako bi se smanjile pretjerane razlike u debljini stijenke.
- Za pore koje se često pojavljuju u fiksnim dijelovima potrebno je poboljšati kalup i dizajn.
Nova dostignuća u tehnologiji tlačnog lijevanja aluminijskih legura
Posljednjih godina ljudi su nastavili poboljšavati vakuumsku tehnologiju kako bi riješili probleme pora i šupljina skupljanja unutar tlačnih odljevaka kako bi mogli proizvoditi tlačne odljevke visoke čvrstoće, velike gustoće, zavarljivosti, toplinske obrade, upredljivosti i drugih svojstava. Osim tlačnog lijevanja, razvijene su nove tehnologije poput tlačnog lijevanja i polučvrstog tlačnog lijevanja, koje se općenito nazivaju "metoda tlačnog lijevanja visoke gustoće".
Tehnologija vakuumskog tlačnog lijevanja
Metoda vakuumskog tlačnog lijevanja evakuira ili djelomično evakuira plin u šupljini kalupa kako bi se smanjio tlak zraka u šupljini kalupa kako bi se olakšalo punjenje kalupa i eliminirao plin u talini legure, tako da talina legure ispunjava šupljinu kalupa pod pritiskom, i pod pritiskom skrućivao kako bi se dobili gusti tlačni odljevci.
Tehnologija tlačnog lijevanja s kisikom
Većina plinova u odljevcima pod pritiskom su N 2 i H 2 , gotovo bez O 2 . Glavni razlog je taj što O 2 reagira s aktivnim metalima stvarajući čvrste okside, što daje teoretsku osnovu za tehnologiju lijevanja pod pritiskom s kisikom. Lijevanje pod pritiskom s kisikom je ispunjavanje šupljine kalupa kisikom kako bi se zamijenio zrak prije lijevanja pod pritiskom. Kada uđe u šupljinu kalupa, dio kisika se ispušta iz ispušnog žlijeba, a preostali kisik reagira s rastaljenim metalom stvarajući raspršene čestice oksida, stvarajući trenutni vakuum u kalupu, čime se dobiva tlačni lijev bez pora.
Tehnologija polučvrstog tlačnog lijevanja
Polučvrsto lijevanje pod pritiskom je tehnologija koja miješa tekući metal kada se skrutne, dobiva kašu s krutom komponentom od oko 50% ili više pri određenoj brzini hlađenja, a zatim oblikuje kašu putem lijevanja pod pritiskom. Trenutačno postoje dva procesa za polučvrsto lijevanje pod pritiskom: proces oblikovanja tečenjem i postupak tiksoformiranja. Prvi je dovođenje tekućeg metala u posebno dizajniranu bačvu za injekcijsko prešanje, gdje se spiralnim uređajem primjenjuje smicanje kako bi se ohladio u polučvrstu kašu, a zatim se izvodi lijevanje pod pritiskom. Potonji služi za uvođenje čvrstih metalnih čestica ili strugotine u spiralni stroj za injekcijsko prešanje, a polučvrste metalne čestice se lijevaju pod pritiskom pod uvjetima zagrijavanja i rezanja.
Tehnologija ekstruzijskog tlačnog lijevanja
Ekstruzijsko tlačno lijevanje se također naziva "lijevanje u tekućem metalu". Njegovi odljevci imaju dobru gustoću, visoka mehanička svojstva i nemaju izljevne uspone. Neka poduzeća u našoj zemlji primijenila su ga u stvarnoj proizvodnji. Tehnologija tlačnog lijevanja ima izvrsne prednosti procesa. Ne samo da može zamijeniti tradicionalne postupke tlačnog lijevanja, tlačnog lijevanja, lijevanja pod niskim tlakom i vakuumskog lijevanja, već je također kompatibilan s postupcima lijevanja pod diferencijalnim tlakom, kontinuiranog lijevanja i kontinuiranog kovanja te polučvrstih reoloških procesa lijevanja. . Stručnjaci vjeruju da je tehnologija ekstruzijskog tlačnog lijevanja vrhunska nova tehnologija koja obuhvaća više procesnih polja, bogata je konotacijama, vrlo je inovativna i iznimno izazovna.
Tehnologija lijevanja pod niskim pritiskom elektromagnetske pumpe
Niskotlačno lijevanje s elektromagnetskom pumpom novo je pojava niskotlačnog lijevanja. U usporedbi s tehnologijom niskotlačnog lijevanja koja se temelji na plinu, potpuno je drugačija u pogledu metoda tlačenja. Koristi beskontaktnu elektromagnetsku silu za izravno djelovanje na tekući metal, što uvelike smanjuje probleme oksidacije i usisavanja uzrokovane nečistim komprimiranim zrakom i prekomjernim parcijalnim tlakom, te postiže glatki transport i punjenje tekućeg aluminija. Spriječiti sekundarno onečišćenje uzrokovano turbulencijama. Osim toga, sustavom elektromagnetske pumpe u potpunosti upravljaju računalni digitalni elementi, a izvođenje procesa je vrlo precizno i ponovljivo. Ovaj proces ima očite prednosti u pogledu iskorištenja, mehaničkih svojstava, kvalitete površine i iskorištenja metala. Kako se istraživanje nastavlja produbljivati, ova tehnologija postaje sve zrelija.
Zaključak
Zbog nejednake debljine stjenke diska od aluminijske legure i cilindričnih dijelova za tlačni lijev, sklone su pojave nedostataka u kvaliteti tlačnog lijevanja kao što su pore i rupe od skupljanja. Kroz kontinuirane eksperimente lijevanja, inženjeri mogu tražiti optimizirane parametre procesa tlačnog lijevanja. Na taj način se mogu odabrati razumni parametri procesa i može se izbjeći gubitak stvarnih troškova lijevanja, donoseći značajne ekonomske koristi poduzeću. Nadamo se da ova tema može biti od neke pomoći stvarnoj proizvodnji. Krajnji cilj je proizvesti kvalificirane dijelove za tlačni lijev kako bi se zadovoljile stvarne proizvodne potrebe poduzeća. Sudeći prema domaćim i stranim istraživanjima tlačnog lijevanja posljednjih godina, s produbljivanjem teorijskih istraživanja, posebice razvojem tehnologije računalne simulacije, uzorak toka metala koji ispunjava šupljinu, proces skrućivanja metala u šupljini i bili su veliki teorijski pomaci u tlaku protoka unutarnje metalne tekućine, temperaturnom gradijentu kalupa i deformaciji kalupa.