Смазване на впръскващия пълнител: Ключът към по-малко дефекти при отливките

Накратко

Ефективното смазване на инжекционния цилиндър при прецизното леене в студен цилиндър е критичен процес за осигуряване на качеството и ефективността на производството. Правилното смазване предпазва върха на буталото и цилиндъра от преждевременно износване, създава задължителна уплътнителна преграда за разтопения метал и е от съществено значение за предотвратяване на скъпоструващи дефекти при леенето. Процесът включва прецизното нанасяне на специализирани смазки преди всеки цикъл на инжектиране, за да се намали триенето, управлява екстремният топлинен стрес и в крайна сметка да се максимизира времето на работа и качеството на готовите детайли.

Ключовата роля на системата на инжекционния цилиндър при леене в студен цилиндър

При леенето под високо налягане (HPDC) инжекционният цилиндър е цилиндър от закалена стомана, който служи като камера, в която се съдържа разтопеният метал, например сплав на алуминий или магнезий, точно преди да бъде инжектиран в кухината на формата. Според отрасловия източник Haichen , основната му функция е да служи като прецизен канал, работещ в синхрон с бутало (или плунжер), за да генерира огромно налягане и осигури контролирано и бързо запълване на формата. Целостта на тази система е от първостепенно значение за производството на качествени отливки с високо качество.

Смазването не е просто поддръжка в тази система; то е активна процесна променлива, която директно влияе на крайните резултати. Основната цел на смазките за буталото е да предпази върха на буталото от износване и да осигури адекватно уплътнение с цилиндъра за инжектиране. При липса на подходяща смазваща пленка, екстремното триене и топлинният шок от разтопения метал ще причинят катастрофално износване както на върха на плунжера, така и на вътрешната стена на цилиндъра. Това води до загуба на размерна точност и компрометира уплътнението, необходимо за инжектиране на метала под високо налягане.

Последствията от недостатъчно или неправилно смазване са сериозни и скъпоструващи. Както е описано в технически труд от Castool Tooling Systems , неравномерното смазване директно води до несъстоятелна скорост на изстрелване, ранно повреждане на компонентите и значително увеличение на процентите на скрап. Когато зазорината между буталото и ръкава е нарушена поради износване, разтопен сплав може да проникне в зазорината – феномен, известен като "флаш" или "прехвърляне", който ускорява допълнителната деградация. Освен това неравномерното нагряване може да деформира ръкава, като го направи овален и извит, което гарантира ранно повреждане.

В крайна сметка функцията на смазването на ръкава за изстрелване може да бъде обобщена чрез няколко ключови цели:

• Предпазване от износване: Създаване на защитен бариеp между движещия се връх на буталото и неподвижния ръкав за изстрелване, за да се минимизира абразивният и адхезионен износ.
• Печатиране под налягане: Поддържане на плътно запечатване, за да може буталото да създаде необходимото хидравлично налягане за напълване на формата изцяло.
• Намаляване на триенето: Осигуряване на гладко и последователно движение на буталото за предвидима скорост на изстрелване и равномерно запълване на формата.
• Термално управление: Помага за управлението на топлообмена между разтопения метал, върха на буталото и ръкава.
• Минимизиране на дефектите: Предотвратяване на проблеми като залепване на метал (адхезия) и намаляване на бракуваните части.

Типове смазки за ръкави за впръскване и тяхните свойства

Изборът на смазка за ръкав за впръскване зависи от множество фактори, включително видът на отливния сплав, размера на машината, времето за цикъл и конкретните производствени цели. Смазките се разделят на два основни вида: течни и твърди смазки. Всеки тип притежава различни свойства и методи на прилагане, адаптирани към различни операционни нужди. Разбирането на тези разлики е от съществено значение за оптимизиране на процеса на прецизно леене под налягане и осигуряване на дълготрайност на инструментите.

Течните смазки обикновено са високоефективни течности на маслена основа. Според индустриален доставчик HA-International , тези масла са проектирани за универсална употреба при много комбинирания на бут и цилиндър и могат да се нанасят чрез високоналягано пръскане като маслен мъгел. Този метод е особено ефективен за големи, дълги цилиндри, осигурявайки покритие на цялото отворче. Химическият състав на тези смазки е от решаващо значение; изследвания, публикувани в MDPI's Смазки дневник отбелязват, че много от тях съдържат добавки за екстремно налягане (EP) със съединения на сяра или хлор, които реагират при високи температури и образуват защитен твърд слой върху металните повърхности.

Твърдите смазки, често пелети или прахове на ваксена основа, предлагат алтернативен подход. Те се дозират директно в цилиндъра пред върха на буталото. Високата температура на цилиндъра (минимум 180°C / 356°F) стопява пелетите, като получената течност се всмуква в зазора между компонентите чрез капилярно действие. Основно предимство на този метод е по-чистата работна среда, тъй като се избягва разпръскването, характерно за течните смазки. Много съвременни твърди смазки се формулират без графит, за да се предотврати мазното, тъмно остатъчно вещество, което графитът може да остави върху оборудването.

Изборът между тези типове включва ясни компромиси. Прецизността, необходима в тези производствени среди с високи рискове, е огромна, тъй като дори малки отклонения могат да доведат до повреда на компонентите. Този принцип важи и за други напреднали сектори за формоване на метали. Например производителите на високоефективни компоненти, като кованите части за автомобили от Shaoyi (Ningbo) Metal Technology, разчитат на прецизно контролирани процеси – от проектирането на матриците до серийното производство, за да гарантират, че всеки компонент отговаря на строгите стандарти IATF16949. Като при преците, контролът върху триенето и температурата е от основно значение за постигане на превъзходни механични свойства.

Чести дефекти и повреди на системата, свързани със смазването

Неправилното смазване на цилиндъра за изстрелване е основна причина както за дефекти при отливането, така и за преждевременни повреди на оборудването. Когато стратегията за смазване не успее, това предизвиква верига от механични и химически проблеми, които влошават качеството на детайлите. Най-значимият проблем е самото изгаряне на смазката. Когато прекалено нагрята разтопена алуминиева маса дойде в контакт със смазката, тя може да изпари и изгори, като създаде газ и неметални включвания, които остават затворени в крайния отлив. Това директно води до порестост – един от най-вредните дефекти при прецизните отливки под налягане, който сериозно компрометира механичната якост.

Освен горенето, недостатъчното смазване води до директни физически повреди. Огромното налягане и движение на буталото без адекватен защитен филм причиняват залепване и драскотини по вътрешната повърхност на цилиндъра за впръскване. Този вид износване увеличава люфта между буталото и цилиндъра, намалява ефективността на впръскване и позволява на разтопения метал да преминава покрай върха на буталото. Това продухване не само поврежда инструментите, но и внася променливост в процеса, което затруднява поддържането на постоянство в качеството.

От друга страна, прекомерната употреба на смазка също е проблемна. Прекалено обилно нанасяне, особено при течни смазки, увеличава вероятността от изгаряне, което води до отделяне на дим и газове. Уеднакваният газ е основен източник на порестост. Това е деликатно равновесие: твърде малко смазване причинява износване, докато прекалено много води до дефекти от газове. Въпреки че смазките са задължителни за намаляване на износването, те имат свои ограничения. Проучвания върху деформацията на впръскващия пъстец показват, че дори при правилно смазване термичните напрежения все още могат да причинят деформация на пъстеца, като смазките нямат значителен ефект в предотвратяването на този основен проблем.

Операторите и инженерите трябва да следят за ключови индикатори за проблеми със смазването. Проверочен списък може да помогне за откриване на неизправности преди те да доведат до големи загуби в производството:

• Забележими драскотини или ивици: Проверете вътрешната стена на впръскващия пъстец и повърхността на впръскващия бутален накрайник за признаци на физическо износване.
• Непостоянна скорост на впръскване: Ако скоростта на буталото варира между отделните изстрели, въпреки постоянни настройки на машината, това често сочи към проблеми с триенето.
• Увеличен процент отпадъци поради порьозност: Рязко увеличение на броя отхвърлени детайли поради газова или усукваща порьозност често се свързва с нанасянето на лубрикант.
• Видим дим или сажди: Интензивният дим по време на разливане или инжектиране е ясен признак, че лубрикантът изгаря.
• Метална адхезия (запояване): Наличието на затопени частици от лития сплав, залепнали за върха на буталото или стените на ръкава, показва, че защитната маслена пленка е нарушена.

Най-добри практики за нанасяне на лубрикант и поддръжка на системата

Постигането на оптимално смазване на изстрелния ръкав изисква системен подход, който комбинира правилни техники за нанасяне със стриктен график за поддръжка. Целта е да се нанесе минималното количество лубрикант, необходимо за създаване на последователна защитна пленка преди всеки изстрел. Това намалява отпадъците, редуцира риска от дефекти, причинени от изгаряне, и удължава живота на ключовите инструменти.

Самият процес на нанасяне е ключов аспект за оптимизация. При течните смазки най-ефективен често се оказва методът с високонапорна маслена мъгла, който осигурява пълно покритие по цялата дължина на втулката. При твърдите смазки автоматичните подаватели на пелети осигуряват прецизно и възпроизводимо дозиране. Ключово установяване, направено чрез обширно моделиране на процеса, е ролята на профила на скоростта на буталото. Проучванията показват, че скорост на първоначалния ход в диапазона 0,2–0,4 m/s е най-ефективна за намаляване на улавянето на въздух и образуването на оксидни включвания. Това контролирано начално движение предотвратява разместването на разтопения метал върху себе си и задържането на въздух и продукти от изгарянето на смазката.

Структуриран цикъл за смазване и поддръжка е от съществено значение за постигане на последователни резултати. Следните стъпки предлагат практическа рамка за операциите:

1. Нанасяне преди изстрелване: Смазката трябва да се нанася преди всеки отделен изстрел без изключение. Препоръчват се силно автоматизирани системи, за да се гарантира тази последователност.
2. Контролиран профил на буталото: Приложете двуфазен профил на изстрелване. Започнете с бавна фаза на изстрелване (0,4–0,6 m/s), за да изтласквате внимателно разтопения метал покрай отвора за наливане и изтласквате въздуха напред. След това преминете към бързата фаза на изстрелване, за да запълните бързо матрицата.
3. Принцип на минималното количество: Калибрирайте системата за подаване (прашук или дозатор) така, че да използва най-малкото количество смазващ материал, което все още осигурява пълна защита. Това може да се провери чрез инспекция на върха на буталото за износване след производствена серия.
4. Регуларно чистене: Редовно почиствайте цилиндъра за изстрелване и върха на буталото, за да премахнете натрупванията от остатъци от смазващ материал, оксиди или затопени метални остатъци.
5. Проверка на компонентите: Редовно инспектирайте цилиндъра за изстрелване за признаци на износване, деформация или пукнатини. Някои операции използват напреднали услуги за възстановяване, за да шлифоват и обработят отново цилиндрите, удължавайки тяхния експлоатационен живот.

Спазването на тези най-добри практики превръща смазването от рутинна задача в стратегически инструмент за контрол на качеството. Контролирайки метода на нанасяне, скоростта на буталото и графика за поддръжка, производителите на отбивки могат значително да намалят дефектите, свързани със смазването, да подобрят времето на работа на машината и да произвеждат по-качествени детайли с по-голяма последователност.

Често задавани въпроси

1. Какво е цилиндър за отливане?

Цилиндърът за отливане е ключов компонент в машина за отливане под налягане със студена камера. Това е цилиндър от закалена стомана, който служи като временен резервоар за разтопен метал след като е захванат от пещта. Бутало се движи в цилиндъра, за да впрегне метала под високо налягане в матрицата.

2. Кой материал се използва в процеса със студена камера?

Процесът със студена камера се използва за метали с високи температури на топене. Чести материали включват алуминиеви сплави, магнезиеви сплави, мед и месинг. Тези метали са твърде корозивни или имат твърде висока точка на топене, за да бъдат използвани в машини с гореща камера, където механизмът за инжектиране е потопен в разтопения метал.

3. Защо бихте избрали прецизното леене под налягане със студена камера вместо с гореща камера?

Прецизното леене под налягане със студена камера се избира поради способността му да обработва сплави с висока температура на топене и корозивни сплави като алуминий. Въпреки че циклите обикновено са по-бавни в сравнение с процеса с гореща камера, той е по-универсален и позволява производството на големи, структурно сложни части, като блокове на двигатели и кутии на предавки за автомобилната индустрия.

4. Каква е разликата между HPDC, LPDC и GDC?

Това са акроними за различни процеси на отливане. HPDC означава отливане под високо налягане, при което се използва високо налягане за впръскване на разтопен метал с цел бързо и прецизно производство. LPDC е отливане под ниско налягане, което е идеално за големи тънкостенни части, изискващи висока структурна цялостност. GDC означава гравитационно отливане, при което се използва гравитацията за запълване на формата и се прилага за производство на здрави части с минимална порьозност.