SHRNUTÍ

Při tlakovém lití je návrh vtokových kanálů a vtoků kritickou inženýrskou disciplínou, která určuje kvalitu finální součásti. Vtokové kanály jsou dráhy, které rozvádějí taveninu z litníku, zatímco vtoky jsou přesně dimenzované otvory, které řídí přítok kovu do dutiny formy. Přesně navržený vtokový systém je nezbytný pro řízení rychlosti toku, minimalizaci turbulence, snížení tepelných ztrát a prevenci vad, jako je pórovitost a studené spory, a zajišťuje tak výrobu husté součásti s vysokou integritou.

Základy vtokového systému: Definice vtokových kanálů, vtoků a litníků

Úspěch jakékoli operace tlakového lití začíná základním porozuměním jeho přívodnímu systému. Tato síť kanálů, známá jako vstřikovací systém, má za úkol přepravovat roztavený kov z odlévacího stroje do dutiny formy pod obrovským tlakem a vysokou rychlostí. Hlavní součásti tohoto systému – stoupací hrdlo, rozváděč a vtok – každá plní zásadní a důležitou funkci při zajištění bezchybného finálního produktu. Nepochopení jejich funkcí vede přímo ke kolapsu výroby.

Cesta roztaveného kovu začíná na litina stoupacím hrdle. Toto je počáteční, obvykle kuželovitý kanál, kde je kov ze trysky stroje vstřikován do formy. Podle poznatků od Deco Products , těsnicí pouzdro stoupacího hrdla vytváří klíčové těsnění, které minimalizuje ztrátu tlaku a zahajuje vyvážený tok. Z tohoto hrdla přechází kov do běžec rozváděče, sítě horizontálních kanálů navržených tak, aby rozváděly roztavený slitin k dutině dílu. Jak je podrobně popsáno u CEX Casting , hlavní funkcí vtokového kanálu je rovnoměrné rozvádění toku, zejména u více dutinových forem, a zajištění stejnoměrného naplnění každé části.

Nakonec roztavený kov prochází branka , přesně tvarovaným otvorem, který spojuje vtokový kanál s dutinou samotné součásti. Vtok je konečným kontrolním bodem a jeho návrh má největší přímý vliv na kvalitu odlitku. Urychluje roztavený kov na požadovanou rychlost plnění a zároveň řídí směr toku uvnitř dutiny. Celý systém pracuje sladěně: litní hruška zavádí materiál, vtokové kanály jej vedou a vtoky kontrolují jeho konečné dopravení. Jakákoli chyba v libovolné z těchto součástí kompromituje celistvost celého odlitku.

Základní principy optimálního návrhu vtokových kanálů a vtoků

Návrh účinného systému třmenu a vtokového místka je složitou rovnováhou mezi prouděním tekutin, termodynamikou a materiálovými vědami. Hlavním cílem je rovnoměrné a kompletní naplnění dutiny formy roztaveným kovem dříve, než dojde k jeho tuhnutí, a to při minimálním výskytu vad. To vyžaduje dodržení několika základních inženýrských principů, které řídí tok kovu formou.

Základním principem je zajistit hladký, neturbulentní tok. Turbulence zavádí do roztaveného kovu vzduch a oxidy, což vede k pórovitosti a strukturálním slabostem. Jak zdůraznil Sefunm , třmeny je nutno pečlivě optimalizovat za účelem snížení turbulence. Toho se dosahuje leštěnými povrchy, zaoblenými rohy a průřezem, který se postupně zužuje směrem ke vtokovému místu, čímž se udržuje tlak a rychlost. Systém třmenu by měl být také navržen tak, aby zachycoval nečistoty nebo ochlazený kov na svých koncích a zabránil jejich vniknutí do dutiny dílu.

Návrh vtokového otvoru zahrnuje kritické kompromisy. Velikost vtokového otvoru musí být dostatečně velká, aby umožnila rychlé naplnění bez předčasného ztuhnutí, ale zároveň dostatečně malá, aby ji bylo možné po odlití snadno odstranit, aniž by byla poškozena součást. Tvar vtokového otvoru také určuje tok taveniny uvnitř dutiny. Pro různé aplikace se používají různé typy vtokových otvorů, aby byly dosaženy specifické charakteristiky plnění.

Porovnání běžných typů vtokových otvorů

Konečně vytvoření odolného finálního dílu závisí na hlubokém porozumění vlastnostem materiálu a procesním parametrům. Odborné znalosti v oblasti tváření kovů s vysokým výkonem, jako je například u Shaoyi (Ningbo) Metal Technology při jejich přesném tváření pro automobilový průmysl, zdůrazňují důležitost přísné kontroly procesu. I když jsou lití do forem a tváření různé procesy, jejich společným cílem je vytváření dílů s vysokou integritou prostřednictvím pečlivého návrhu a řízení kvality. Kontrolní seznam pro návrh lití do forem by měl vždy obsahovat:

• Výběr slitiny: Zvažte tekutost, rozsah tuhnutí a tepelné vlastnosti kovu.
• Geometrie dílu: Analyzujte tloušťku stěn, složitost a estetické požadavky.
• Simulace toku: Použijte software k předpovědi toku kovu, identifikaci potenciálních problémových míst a optimalizaci návrhu ještě před obráběním oceli.
• Výkon strojů: Ujistěte se, že rychlost vstřiku, tlak a uzavírací síla jsou vhodné pro danou součást a konstrukci litinového systému.
• Tepelné řízení: Plánujte chladicí kanály formy tak, aby kontrolovaly rychlost tuhnutí a předcházely vadám.

Klíčová role umístění litinového otvoru pro kvalitu odlitku

Mimo svou velikost a tvar je strategické umístění litinového otvoru jedním z nejdůležitějších rozhodnutí při návrhu tlakového lití. Místo, kde roztavený kov vstupuje do dutiny, určuje celý vzor plnění, ovlivňuje tepelný gradient napříč součástí a nakonec rozhoduje o tom, zda se vyskytnou či nevyskytnou kritické vady. Špatně umístěný otvor může součásti předurčit neúspěch od samého začátku.

Hlavní pravidlo, jak je uvedeno ve více inženýrských zdrojích, spočívá v umístění plavebnice do nejtlustších částí dílu. Tento princip zajišťuje, že tyto oblasti, které trvají nejdéle k zatuhnutí, jsou nepřetržitě zásobovány taveninou pod tlakem, čímž se předchází smrštění a pórům. Umístění plavebnice do tenké části může způsobit předčasné ztuhnutí kovu, což uzavře tok a může vést k vadě známé jako studený šev, kdy se dva proudy kovu neprospívají správně.

Dále musí být poloha plavebnice vybrána tak, aby směřovala tok kovu takovým způsobem, že před sebou tlačí vzduch a plyny ven přes větrací otvory a přelivové komory. Jak vysvětlují odborníci na Diecasting-mould , plavebnice by měla být umístěna tak, aby nedocházelo k přímému dopadu taveniny na jádra nebo k citlivým částem formy, což by mohlo způsobit erozi nástroje a vyvolat turbulence. Tok by měl být směrován podél stěn dutiny, aby bylo dosaženo hladkého, laminárního naplnění.

Scénáře umístění plavebnice: dobré vs. špatné

• Špatné umístění: Vchod do tenké části stěny daleko od středu hmoty dílu.
  Výsledná chyba: Vysoké riziko předčasného zmrazení, které vede k neúplnému plnění (neúplné plnění) nebo chladným uzávěrkám. Cesta proudění je dlouhá a neefektivní.
• Výborné umístění: Vchod do nejtlustější části stěny dílu.
  Výhoda: Zajišťuje, že oblast s největším objemem materiálu je nakrmena jako poslední a pod tlakem, což účinně brání porositě zmenšování a zajišťuje hustý, pevný odlitek.
• Špatné umístění: Umístění brány, kde způsobí, že se dvě fronty proudění střetnou čelem v kritické kosmetické oblasti.
  Výsledná chyba: Vytváří viditelnou svařovací čáru, která je strukturálně slabým bodem a povrchovou nedokonalostí.
• Výborné umístění: Umístění brány, aby podporovala jednotný, nepřetržitý průtok, který končí při přetoku.
  Výhoda: Vzduch a znečišťující látky se vytlačí před průtokovou čáru a z dutiny, což má za následek čistou, hustou část s minimálním obsazením plynu.

V některých případech pro velké nebo složité díly nestačí jedna brána. Pro zajištění úplného naplnění může být nezbytný systém s více vstupy. To však přidává složitost, protože brány musí být vyváženy tak, aby vyplňovaly své příslušné úseky současně, aby se zabránilo vytvoření vnitřních svařovacích tratí, kde se protoky setkávají.

Řešení problémů: Časté vady způsobené špatným návrhem systému brány

Významné procento všech vad lití střídavým třeštěním lze vysledovat až k suboptimálnímu systému brány. Když se inženýři setkají s problémy, jako je porozita, povrchové vady nebo nedokončené části, design běžce a brány by měl být jednou z prvních oblastí, které se vyšetřují. Pochopení přímého vztahu mezi konkrétní konstrukční vadou a výslednou vadou je zásadní pro účinné odstraňování problémů a optimalizaci procesů.

Například, porositita , přítomnost malých dutin uvnitř odlitku, je často způsobena nadměrnou turbulencí. Když se roztavený kov prudce vrčí v průběhu běhnice nebo při vstupu do brány, uvěznil vzduch a další plyny, které se pak při tuhnutí zachycují v dílce. Brána, která je pro požadovaný průtok příliš malá, může působit jako rozprašovací tryska, která rozpouští kov a zhoršuje tento problém. Řešení často zahrnuje zvýšení plochy brány, vyhlazení dráhy běžce nebo přepracování úhlu vstupu brány, aby se zabránilo méně chaotickému plnění.

Dalším běžným problémem je studené stopy nebo chybné provedení , kde se pleťová dutina neplní úplně. To se obvykle vyskytuje, když se roztavený kov ochladí příliš rychle a ztratí svou tekutost, než dosáhne nejvzdálenějších bodů dutiny. Může to být způsobeno příliš dlouhým systémem běžce, který umožňuje nadměrnou ztrátu tepla, nebo příliš tenkou bránou, která omezuje průtok a způsobuje předčasné zmrazení kovu. Často se tento problém dá vyřešit změnou konstrukce, která zkrátila průtok nebo zvýšila tloušťku brány.

Průvodce pro řešení problémů s systémem brány

Klíčem je systematický přístup k diagnostice. Když se objeví vada, inženýři by měli analyzovat díl, aby určili jeho umístění a povahu, a pak používat software pro simulaci toku nebo empirickou analýzu, aby ji spojili s návrhem brány. Malé, iterativní změny běžce nebo brány, po nichž následuje pečlivá kontrola výsledků, jsou nejefektivnějším způsobem, jak diagnostikovat a řešit tyto trvalé výrobní problémy.

Nejčastější dotazy

1. Co je brána a běžec v castingu?

V lití je běžce kanálem, který přenáší roztavený materiál z hlavního výtahu do dutiny dílu. Brána je specifický otvor mezi koncem běžce a samotnou dutinou dílu. Úkolem běžce je distribuce, zatímco úkolem brány je kontrolovat konečný vstup materiálu, ovlivňovat jeho rychlost, směr a průtok.

2. Věříme, že Co je běžec v castingu?

Proud je kanál, který se obrábí do oceli, která slouží jako cesta pro roztavený kov. Jeho hlavní funkcí je distribuovat kov z centrálního bodu (prs) do jedné nebo více bran, které živí dutiny plísně. Dobře navržený systém běžců udržuje teplotu a tlak kovu a zároveň snižuje turbulence.

3. Věříme, že Co je brána v lití?

Vstupní otvor (gate) ve vstřikování do kovové formy je poslední a často nejmenší částí kanálového systému předtím, než roztavený kov vstoupí do vlastního tvaru dílu (dutiny). Jeho návrh je kritický, protože ovlivňuje rychlost a tokové charakteristiky kovu při plnění formy. Vstupní otvor musí být dostatečně velký, aby díl rychle zaplnil, ale zároveň dostatečně malý, aby se správně ztuhl a bylo možné jej snadno odstranit z hotového dílu.

4. Co je odlévací kanál (die runner)?

Odlévací kanál (die runner) je jednoduše jiným termínem pro systém odlévacích kanálů uvnitř formy pro lití do kovu. Označuje celou síť kanálů, které vedou roztavenou slitinu od vstupní trubice (sprue) ke vstupním otvorům (gates). Tento termín zdůrazňuje, že tyto kanály jsou nedílnou součástí samotné formy.