Алюминий құюдағы қуыстылық: Себептері мен шешімдері

ҚЫСҚАША

Алюминийдің құюындағы сүзгіштік — балқыманың қату кезінде пайда болатын кішкентай бос кеңістіктер мен куыстарды білдіреді. Бұл жиі кездесетін өндірістік кемшілік негізінен екі түрге бөлінеді: газдың түзілуіне байланысты пайда болатын газ сүзгіштігі және суыну кезінде көлемнің азаюына байланысты пайда болатын шөгу сүзгіштігі. Сүзгіштік бөлшектің құрылымдық беріктігін, қысымға төзімділігін және бетінің сапасын нашарлатады, соның нәтижесінде компоненттің істен шығуы мүмкін. Дегенмен, материал сапасын, қалып дизайндауын және құю процесін дәлме-дәл бақылау арқылы оны тиімді түрде басқаруға және азайтуға болады. Оның себептерін түсіну — алдын алу үшін бірінші қадам болып табылады.

Алюминий құюындағы сүзгіштіктің анықтамасы

Жоғары қысымды шаблонда құю әлемінде, кемшілсіз, қатты бөлшек алу - соңғы мақсат болып табылады. Алайда, өндірушілердің алдында тұрған жиі кездесетін қиындық - бұл қуыстылық. Қарапайым сөзбен айтқанда, қуыстылық дегеніміз аяқталған құйманың ішінде кішкентай, шамадан тыс қуыстар, тесіктер немесе ауа қалтасының болуы. Өндіру саласындағы сарапшылардың айтуынша, бұл ақау негізгі мәселе болып табылады, себебі ол тікелей өнімнің механикалық қасиеттері мен жұмыс істеуін нашарлатады. Бұл қуыстар бөлшектің беріктігін, ұзақ мерзімділігін және жорғалауға төзімділігін қатты төмендетуі мүмкін.

Қуыстылық жалғыз ақау түрі емес; ол бөлшектің пайдалылығына әсер ететін бірнеше түрде көрінеді. Бұл түрлер әдетте олардың орналасуы мен байланысуына байланысты жіктеледі:

• Жабық қуыстылық: Бұл құйманың бетіне шығатын, бірақ бөлшектің толығымен қиып өтпейтін кеуектілер. Олар бөлшектің құрылымын әлсіретпесе де, анодтау сияқты кейінгі өңдеу процестерінен кейін сұйықтар мен тазалау химикаттарын ұстап қалуы мүмкін, бұл уақыт өте келе бетіндегі ақаулар мен коррозияға әкеледі.
• Арқылы өтетін кеуектілік: Бұл түр құйманың бір бетінен екіншісіне дейін үздіксіз саңылау жолын құрайды. Сұйықтық қоймалары немесе пневматикалық корпус сияқты қысымға төзімді болуы тиіс бөлшектер үшін арқылы өтетін кеуектілік бөлшекті пайдалануға болмайтындай ететін маңызды ақау нүктесі болып табылады.
• Толығымен жабық кеуектілік: Бұл құйманың қабырғаларының ішінде толығымен жабық ішкі кеуектер. Олар сырттан көрінбейді және кейінгі механикалық өңдеу кезінде ашылмаса, проблема туғызбауы мүмкін, ал осылай ашылған кезде олар көзі бітпейтін немесе арқылы өтетін кеуектерге айналады.

Күйдірудің салдары аса қатаң, әсіресе автомобиль және әуежай компоненттері сияқты маңызды қолданбаларда. Күйдірілген бөлшек стресстен құлауы, сұйықтық немесе газдың сүзілуі немесе механикалық өңдеуден кейін бетінің сапасы төмен болуы мүмкін. Сондықтан жоғары сапалы өндірістің кез-келген операциясы үшін оның пайда болу себептерін түсіну маңызды.

Негізгі түрлер: Газға қарсы күйдіру

Әртүрлі факторлар күйдіруге әкелуі мүмкін болса да, ақаулар тұтқындалған газ немесе металдың сығылуы деп аталатын екі негізгі себептің біріне байланысты. Олардың сыртқы түрі мен түбірлік себептері әртүрлі болғандықтан, осы екеуін ажырату тиімді іздеу мен алдын алу үшін маңызды. Әрбір түрі өзіндік ерекше қиыншылықтар туғызады және әртүрлі шешімдерді талап етеді.

Газды қабыршақтылық

Газдың тесік құруы сұйылтылған алюминийдің инъекциялану және қату кезеңінде газдың ішіне түсуінен туындайды. Негізгі себептерге сұйылтылған алюминийде ерігіштігі жоғары, бірақ қатты күйінде ерімейтін сутегі және матрицалық қуысқа түсіп қалған ауа жатады. Металл суыған кезде еріген газдар ерітіндіден тысқа шығарылады да көбік түзеді. Бұл көбіктер металдың олардың айналасында қатуы нәтижесінде мәңгілікке қалыптасады. Газ тесіктері жиі жұмыр, сфералық немесе сопақ пішінге ие болады және әдетте құюдың бетіне жақын орындарда кездеседі.

Сығылудан пайда болатын қуыстар

Кішірейу нәтижесінде пайда болатын қуыс: алюминий, басқа да көптеген металдар сияқты, сұйық күйге қарағанда қатты күйде тығыздау. Балқыған металл суыған кезде және қатая бастағанда, оның көлемі азаяды. Егер бұл кішірею нәтижесінде пайда болған бос орындарды толтыру үшін жеткілікті сұйық металл болмаса, қуыстар пайда болады. Бұл ақау, әдетте, құюдың соңында ғана қатаятын құйманың қалың бөліктерінде кездеседі. Газ қуысының тегіс көпіршіктерінен өзгеше, кішіреюден пайда болатын қуыс шашырап жатқан, бұрышты немесе сызықты трещиндер түрінде көрінеді. Бұл қатайтудың соңғы сатыларында балқыған металды жеткізу жетіспеушілігінің тікелей салдары.

Айырмашылықтарды нақтылау үшін екі негізгі қуыстылық түрлерін салыстырайық:

Негізгі себептері және алдын алу стратегиялары

Құрқырауықты болдырмау өндірістен кейін ақаулы бөлшектерді өңдеуге қарағанда әлдеқайда тиімді және үнемді. Жетісті алдын алу стратегиясы өлшеу дизайнын, материалды және құю процесін қарастыратын тұтастай тәсілді қажет етеді. Негізгі айнымалыларды бақылау арқылы өндірушілер газ бен ықшамдалу ақауларының пайда болуын едәуір азайта алады.

Газбен байланысты себептерді шешу

Газдың жұқалығы металлға газды енгізуден немесе оны қақпаққа түсіруден туындайды. Алдын алудың басты мақсаты газды сыртқа шығарып тастау.

• Еріту сапасын бақылау: Металды балқытқан кезде сутегі газының пайда болуын болдырмау үшін ылғалды емес, таза шикізатты қолданыңыз. Құйма алдында азот немесе аргонмен балқыманы газдан тазарту — өте тиімді әдіс.
• Майлау затын қолдануды оптимизациялау: Қажет болса да, қалып майлау затының мөлшерінен артық немесе дұрыс қолданылмауы инъекция кезінде будың пайда болуына және газдың істен шығуына әкеледі. Жоғары сапалы майлау затының минималды мөлшерін қолданып, оны біркелкі етіп жағыңыз.
• Жақсы желдетуді қамтамасыз ету: Балқытылған металды енгізген кезде қуыстағы ауаның шығуы үшін қалыпта жеткілікті вентиляциялық тесіктер мен асып ағу каналдары болуы керек. Бұғатталған немесе нашар құрылған вентиляциялық тесіктер — ауаның істен шығуының негізгі себебі.
• Инъекция процесін реттеу: Турбулентті толтыру процесі ауаның металға тартылуына әкеледі. Түсіру жылдамдығы мен қысым профилін оптимизациялау ағып жатқан металдың алдында ауаны итеріп шығаратын, бірақты, біркелкі толтыруды қамтамасыз етеді.

Сығылудан туындайтын себептерді бақылау

Сығылу кезінде пайда болатын қуыстар — бұл құйманың суыу процесін басқару арқылы шешілетін физикамен күрес. Негізгі мәселе — қалың бөліктер толығымен қатқанша оларға балқыған металдың тұрақты түсуін қамтамасыз ету.

• Жоғары металл қысымын сақтау: Құю формасын құюдың жоғары қысымды фазасы - сығылудың алдын алу үшін маңызды. Сала экспертерінің түсіндіруінше, қатайған кезде интенсификаторлық жүйе балқыған металды дамушы сығылу қуыстарына итеріп кіргізу үшін үлкен қысым қолданады. Статикалық және интенсивтендірілген қысым деңгейін сақтау маңызды.
• Қалып температурасын оптимизациялау: Теңсіз суыту қызу нүктелерін туғызады, бұл сығылуға бейім. Қалып ішіндегі стратегиялық орындарға орнатылған суыту және қыздыру каналдарын қолдану арқылы өндірушілер құйманың кірмесіне қарай біртіндеп қатуын қамтамасыз етеді, бұл балқыған металмен тұрақты түрде толтырылуына мүмкіндік береді.
• Бөлшек пен қалып дизайндарын жақсарту: Сығылудан аулақ болу үшін біркелкі қабырға қалыңдығы бар бөлшектерді жобалау — ең жақсы тәсіл. Қалың бөліктерден аулақ болу мүмкін болмаса, олар қақпаққа жақын орналасуы керек. Жеке ыстық нүктелер туындауы мүмкін сүйір бұрыштардың орнына кең доғалар мен дөңгелектенген бұрыштар қолданылуы керек.

Нәтижеде, сорғыштылықты болдырмау мықты жобалау мен өндірістік процестен басталады. Процесті басқару саласында терең сараптаушылық көрсететін жеткізушімен серіктестік жасау маңызды. Мысалы, автомобиль бөлшектері бойынша IATF16949 сертификатына ие жеткізушілер құрастыру басталған кезден бастап-ақ сапаны қатаң бақылауға және өз ішкі қалыптарын жобалауға назар аударады, осылайша сорғыштылық сияқты ақаулардың пайда болу себептерін тікелей шешеді.

Сорғыштылықты анықтау әдістері

Барлық сіңірімділік бетінде көрінбейтіндіктен, өндірушілер бөлшектердің сапа стандарттарына сай келетініне көз жеткізу үшін тексеру әдістерінің түрлеріне сүйенеді. Жиі Кеденсіз Тексеру (NDT) деп аталатын бұл әдістер компонентке зиян келтірмей-ақ ішкі ақауларды анықтауға мүмкіндік береді. Қажетті әдісті таңдау бөлшектің маңыздылығына, болжанып отырған сіңірімділік түріне және бюджеттік шектеулерге байланысты.

Жиі қолданылатын тексеру әдістері:

• Визуалды тексеру: Көпіршіктер немесе ашық тесіктер сияқты беттегі сіңірімділікті анықтау үшін қолданылатын ең қарапайым әдіс. Оны орындау оңай болса да, ішкі ақауларды анықтай алмайды.
• Рентгендік тексеру (радиография): Бұл ішкі сіңірімділікті анықтаудың ең сенімді әдістерінің бірі. Бөлшек рентген сәулелеріне ұшырайды, нәтижесінде пайда болған кескін тығыздықтағы айырмашылықтарды көрсетеді. Қуыстар рентгенограммада қараңғы дақтар ретінде көрінеді, бұл бақылаушыларға олардың өлшемін, пішінін және орналасқан жерін көруге мүмкіндік береді.
• Компьютерлік томография (CT) сканерлеу: Рентгеннің дамыған түрі болып табылатын КТ сканерлеу бөлшектің толық 3D-моделін жасайды және сыртқы мен ішкі элементтердің толық көрінісін береді. Ол қуыстың дәл көлемін және таралуын анықтау үшін өте дәл, бірақ ең қымбат әдіс болып табылады.
• Қысымды сынау: Бұл әдіс қысымға төзімді болып жасалған бөлшектердегі тесікшелерді анықтау үшін арнайы қолданылады. Құю герметикатталып, ауамен немесе сұйықпен қысымдалады. Суға батырылғанда қысымның төмендеуі немесе көпіршіктердің пайда болуы – ағып кету жолының белгісі.

Көптеген жағдайларда ASTM International сияқты қабылдау стандарттары берілген қолдану үшін рұқсат етілетін қуыстың мөлшері мен өлшемін анықтайды. Құю мамандарының айтуынша, бұл КТӘ әдістері компоненттерді пайдалануға беру алдында олар сапа мен қауіпсіздік бойынша қажетті талаптарға сай екендігін тексеру үшін маңызды. Бұл тексеру өндірістік процестің маңызды бөлігі .

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Алюминий құюда қуыс пайда болудың себебі не?

Алюминийдің құймасындағы бос кеңістік негізінен екі факторға байланысты: сұйық күйден қатты күйге өткен кезде сутектің еруі және кейін одан бөлінуі (газдық бос кеңістік) және металдың сұйық күйден қатты күйге дейін суыған кезде көлемінің азаюы немесе сығылуы (сығылу бос кеңістігі). Басқа да себептерге нашар вентиляциялау нәтижесінде тартылып қалған ауа, артық мөлшерде пайдаланылған матрица сұйық майы және металдағы қысымның тұрақсыздығы жатады.

2. Матрицалық құюдағы бос кеңістік деген не?

Матрицалық құюда бос кеңістік — құйылған бөлшектің металдық құрылымындағы шағын тесіктер, бос кеңістіктер немесе ауа қапшықтарының болуын білдіреді. Бұл ақау ретінде қарастырылады, себебі бұл бөлшектің тығыздығын және механикалық беріктігін төмендетеді және қысымға тығыз болуы тиіс бөлшектерде сорғыш жолдар пайда болуына әкеледі.

3. Алюминий құймасындағы бос кеңістікті қалай тексеруге болады?

Алюминий құюларындағы қуыстылықты бірнеше бұзуға төзімді емес әдістер (NDT) көмегімен тексеруге болады. Көру арқылы тексеру беттік ақауларды анықтай алады, ал қысымдық сынақ сорғыштарды табу үшін қолданылады. Ішкі қуыстар үшін рентгендік тексеру (радиография) және өнеркәсіптік КТ сканерлеу ең тиімді әдістер болып табылады, себебі олар бөлшектің ішіндегі қуыстылықтың өлшемін, пішінін және орналасуын бұзбай-ақ көрсетеді.

4. Құю кезінде қуыстылықтан қалай құтылуға болады?

Қуыстылықтан құтылу үшін бүкіл құю процесін бақылау қажет. Негізгі стратегияларға таза, құрғақ және дұрыс газдан тазартылған балқытылған металл қолдану, қалыпты вентиляциялық тесіктер мен асып ағатындары бар қалып құру, инъекция жылдамдығы мен қысымын оптимизациялау, біркелкі суыту үшін қалып температурасын тұрақты ұстау және тартылуды азайту үшін қабырғаның біркелкі қалыңдығын қамтамасыз ететін бөлшекті құру кіреді.