TRUMPAI

Formavimo liejime įvartų vietos optimizavimas yra svarbus inžinerinis sprendimas, kuris apima lydalio patekimo taško strateginį išdėstymą, kad būtų užtikrintas be defektų gaminio formavimasis. Pagrindinis principas – įvartą išdėstyti storosios detalės dalyje. Šis požiūris skatina visišką ir tolygų užpildymą, pasiekia kryptingą sukietėjimą nuo plonesnių prie storesnių dalių ir yra esminis svarbus, siekiant sumažinti kritinius kokybės trūkumus, tokius kaip susitraukimas, porėtumas ir šaltieji suvirinimo siūlai.

Įvartų vietos formavimo liejime pagrindiniai principai

Bet kokiame liejimo formavimo procese įleidžiamoji sistema yra kanalų tinklas, kuris nukreipia lydalį iš įpurškimo sistemos į formos ertmę. Pati uždanga yra paskutinis, svarbiausias angas, pro kurį metalas patenka į detalės atspaudą. Jos dizainas ir vieta yra lemiami liejinių sėkmei. Netinkamai pasirinkta uždanga gali sukelti defektų laviną, dėl ko bus reikalinga išmesti dalis ir padidės gamybos išlaidos. Pagrindinis tikslas – kontroliuoti metalo tekėjimą taip, kad būtų pagamintas tvirtas, tankus ir dimensiškai tikslus liejinys.

Plačiausiai pripažinta pagrindine taisykle yra uždangą talpinti stambiausioje komponento dalyje. Kaip išsamiai aprašo liejimo ekspertai CEX liejimo , ši strategija skirta palengvinti kryptinį kristalizavimą. Kristalizacija turėtų prasidėti nuo kanalo nutolusiose dalyse ir judėti link jo, o storiausia dalis (prie kanalo) turėtų kristalizuotis paskutinė. Tai užtikrina tolydų lydalio tiekimą į liejinius, kol jie traukiasi auštant, taip veiksmingai prevencijuojant traukos poras – dažnai pasitaikančią ir rimtą defektą, kai susidaro vidiniai tuštumai dėl nepakankamo metalo kiekio.

Be to, tinkama vartų vieta užtikrina lygų ir tolygų formos ertmės užpildymą. Siekiama pasiekti laminarinį metalo tekėjimą, vengiant turbulencijos, kuri gali suformuoti oro bei oksidų užtrappingimus liejinyje, dėl ko atsiranda dujų porėzė ir įtraukiniai. Nukreipus srautą iš storesnės dalies, metalas gali palaipsniui judėti link plonesnių zonų, stumdamas orą priešais save link išmetimo angų ir perteklių. Netinkama vartų vieta gali sukelti per ankstyvą užsolidėjimą plonose dalyse, užblokuojant srauto kelius ir sukeliant nepilną užpildymą, trūkumas, žinomas kaip šaltoji sandūra.

Svarbūs veiksniai, turintys įtakos vartų vietos parinkimui

Nors „storčiausios dalies“ taisyklė suteikia patikimą pradžią, šiuolaikinių, sudėtingų detalių įvartų vietos optimizavimas reikalauja daugialypės analizės. Inžinieriai turi subalansuoti keletą konkuruojančių veiksnių, kad pasiektų pageidaujamą rezultatą, nes idealioji vieta dažnai yra kompromisas tarp teorinių principų ir praktinių apribojimų. Šių kintamųjų nepaisant galima pasiekti neoptimalių rezultatų net laikantis pagrindinės taisyklės.

Detalės geometrija yra svarbiausias veiksnys. Simetrinėms detalėms dažnai naudingas centrinis įvartas, kad metalas tolygiai plis išorėn. Tačiau detalėms su sudėtingomis savybėmis, plonomis sienelėmis ir aštriais kampais vienas įvartas gali būti nepakankamas. Kaip paaiškinta išsamioje vadove, parašytoje Anebon , sudėtingos geometrijos gali reikalauti kelių įtekėjimų, kad būtų sumažintas atstumas, kurį turi įsitekėti metalui, taip išlaikant temperatūrą ir užtikrinant visišką užpildymą be ankstyvo sustingimo. Vieta ir konstrukcija taip pat turi atsižvelgti į apdorojimą po proceso; įtekėjimai turėtų būti patalpinti ten, kur jie galėtų būti lengvai pašalinti, nesugadinus detalės funkcinių ar estetinių paviršių.

Kiti svarbūs veiksniai, kurie turi įtakos galutiniam sprendimui, yra:

• Medžiagos savybės: Skirtingi lydiniai turi unikalias tekėjimo charakteristikas ir sustingimo greičius. Pavyzdžiui, cinko lydiniai vėsta greičiau nei aliuminio lydiniai ir gali reikalauti didesnių įtekėjimų arba trumpesnių tekėjimo kelių, kad būtų išvengta šaltų siūlių.
• Sienos storis: Įtekėjimas turėtų tiekti nuo storesnio prie plonesnio skerspjūvio. Staigūs sienelių storio pokyčiai yra sudėtingi ir reikalauja atidžios įtekėjimo vietos parinkimo, kad būtų išvengta turbulencijos ir užtikrintas abiejų dalių tinkamas užpildymas.
• Tekėjimo skirstymas: Vyras turi būti padėtas taip, kad būtų užtikrintas subalansuotas užpildymo modelis, taip išvengiant tokių problemų kaip "spraying", kai metalo purškimas tiesiogiai per ertmę ir erozija pelėsių sieną. Tikslas - sklandus, nuolatinis srautas.
• Ventiliacija ir perteklius: Vartai turi būti suderinti su oro anglais ir perkrovos šuliniais. Įrodyta užpildomojo modelio sistema turėtų veiksmingai nukreipti orą ir priemaišas į šiuos išėjimus, užtikrinant, kad jie nebūtų įstrigę galutiniame liejimo įtaise.

Aukštos kokybės pramonėje, pavyzdžiui, automobilių pramonėje, kur komponentai turi atlaikyti ekstremalias įtampas, svarbiausia yra medžiagų ir procesų pasirinkimas. Nors liejimo įmušimas puikiai tinka sudėtingoms formoms, tam tikroms konstrukcinėms dalims, kurioms reikia didžiausios stiprybės, naudojami tokie procesai kaip tikslūs liejimo procesai. Įmonės, pvz., Shaoyi (Ningbo) Metal Technology specializuojamės šiuose patikimuose automobilių kalimo dalių gamybos procesuose, kuriuose metalo tekėjimo ir formos dizaino principai yra vienodai svarbūs. Tai pabrėžia, kad išplėstinio įrankių ir medžiagų mokslinio supratimo būtina reikšmė taikant pažangias metalo formavimo technologijas.

Pažangios metodikos: simuliacijos naudojimas vartų vietos optimizavimui

Šiuolaikinėje gamyboje remtis tik empiriniais taisyklėmis ir ankstesne patirtimi jau nebeužtenka norint optimizuoti vartų vietą, ypač aukštos rizikos taikymo srityse. Pramonė vis labiau priima pažangias skaičiavimo priemones, tokias kaip liejimo simuliacijos programinė įranga, kad numatyti ir tobulinti presformavimo procesą dar prieš pradedant formai pjauti plieną. Toks duomenimis paremtas požiūris sutaupo daug laiko ir lėšų, sumažindamas bandymų ir klaidų metodą liejykloje.

Šios programinės įrangos paketai naudoja tokias metodes kaip baigtinių elementų analizę (FEA) ir skaitmeninę skysčių dinamiką (CFD), kad sukurtų lydinio liejimo proceso virtualią modelį. Kaip nurodyta mokslinių straipsnių santraukose platformose, tokiomis kaip ScienceDirect ir Springer, šie kompiuteriais integruoti sprendimai leidžia tiksliai ir greitai nustatyti optimalias kanalų pozicijas. Inžinieriai gali įkelti detalės 3D modelį, pasirinkti lydinį ir nustatyti proceso parametrus, tokius kaip injekcijos greitis ir temperatūra. Programinė įranga tada imituos, kaip bus tekėjęs, užpildys formos ertmę ir kristalizuosis įlydys.

Tipiškas imitacijos pagrįstas optimizavimo procesas apima šiuos žingsnius:

1. Modelio paruošimas: Detalės 3D CAD modelis ir pradinė kanalų sistemos konstrukcija importuojama į imitacijos programinę įrangą.
2. Parametrų įvedimas: Nustatomos specifinės lydinio savybės, formos ir metalo temperatūros bei injekcijos parametrai (sparno greitis, slėgis).
3. Imitacijos vykdymas: Programinė įranga modeliuoja pildymo ir kristalizacijos fazes, apskaičiuodama kintamuosius, tokius kaip srauto greitis, temperatūros pasiskirstymas, slėgis ir potencialios oro užtrappingo vietos.
4. Rezultatų analizė: Inžinieriai analizuoja modeliavimo rezultatus, kad nustatytų galimus defektus. Tai apima karštų taškų nustatymą (susitraukimo rizika), srauto fronto stebėjimą, siekiant rasti galimas suvirinimo linijas, bei vietų nustatymą, kuriose gali būti užstrigęs oras (poringumo rizika).
5. Iteracija ir tobulinimas: Remiantis analize, įleidžiamojo vožtuvo vietą, dydį ar formą koreguojama CAD modelyje, ir modeliavimas paleidžiamas iš naujo. Šis kartotinis procesas kartojamas iki pasiekiamo tokio konstrukcinio sprendimo, kuris suveda iki minimumo numatytus defektus ir užtikrina patikimą liejini.

Šis analitinis požiūris paverčia įleidžiamojo vožtuvo projektavimą iš meno į mokslą. Jis leidžia inžinieriams vizualizuoti ir spręsti problemas, kurios būtų nematomos iki gamybos pradžios, todėl tai yra nepakeičiamas įrankis aukštos kokybės, patikimų presformos liejinių gamybai.

Sudėtingų ir plonasienių liejinių vartų projektavimas

Nors standartiniai principai taikomi plačiai, liejiniai su labai sudėtinga geometrija arba itin plonomis sienelėmis kelia unikalius iššūkius, reikalaujančius specializuotų vartų strategijų. Šios detalės, tokios kaip sudėtingos elektronikos korpusai ar lengvos automobilių dalys, gali nepavykti, jei naudojamas įprastas vienas vartas storiose vietose. Ilgi ir vingiuoti tekėjimo takai gali greitai atšaldyti lydytą metalą, dėl ko jis per anksti sukietėja ir neišpildo viso ertmės tūrio.

Ilgiems, plonosieniams daliams pagrindinė strategija yra naudoti kelis vartus. Įleidžiant lydytą metalą keliose vietose palei detalės ilgį, kiekvieno atskiro srauto tekėjimo atstumas žymiai sumažėja. Tai padeda išlaikyti metalo temperatūrą ir tekėklumą, užtikrinant, kad visa ertmė būtų užpildyta prieš prasidedant sukietėjimui. Tačiau, kaip pastebėjo gamybos paslaugų teikėjas Dongguan Xiangyu Hardware , kelių vartų išdėstymas turi būti atidžiai valdomas, kad kontroliuotų suvirinimo linijų susidarymą – siūles, kur susitinka skirtingi tekėjimo frontai. Jei šios linijos nebus tinkamai sujungtos, jos gali tapti silpnais taškais galutiniame gaminyje.

Kitas dažnas požiūris apima specializuotų vartų tipų naudojimą, skirtą srauto valdymui sunkiais plotais. Pavyzdžiui, ventiliatoriaus formos vartai turi platumą ir ploną angą, kuri paskleidžia metalą dideliame plote, sumažindama greitį ir užkirsdama kelią erozijai, kartu skatindama vienodą tekėjimo frontą. Etiketės formos vartai yra mažas pagalbinis elementas, pridedamas prie liejimo; vartai tiekia į etiketę, kuri vėliau užpildo detalę. Šis dizainas padeda sugerti pradinį aukšto slėgio smūgį, kurį sukelia lydinys, leisdamas ertmei užsipildyti švelniau ir mažindamas turbulenciją.

Toliau pateikta lentelė santrauką sudaro dažnos sudėtingų detalių problemos ir atitinkami vartų sprendimai:

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kas yra įleidžiamasis vožtuvas lydinio liejime?

Įleidžiamasis vožtuvas – tai paskutinis angas tekėjimo sistemoje, pro kurią į formas patenka lydymas. Jo pagrindinė funkcija – kontroliuoti lydinio greitį, kryptį ir tekėjimo modelį, kai jis užpildo detalę. Vožtuvo dydis ir forma yra kritiškai svarbūs tam, kad lėčiau judantį metalą tekėjimo kanale paverstų valdomu srove, kuri efektyviai užpildo ertmę ir sumažina defektus.

2. Kaip apskaičiuojama įleidžiamojo vožtuvo plotas aukšto slėgio lydinio liejime (ASLL)?

Vartų ploto apskaičiavimas yra daugiapakopis inžinerijos uždavinys. Jis apima ertmės užpildymo trukmės nustatymą, remiantis detalės vidutine sienelės storio reikšme, būtino srauto greičio apskaičiavimą, kad būtų pasiekta ta užpildymo trukmė, bei maksimalaus leidžiamo vartų srauto greičio parinkimą, siekiant išvengti formos erozijos ir turbulencijos. Tada vartų plotas apskaičiuojamas padalijus srauto greitį iš vartų srauto greičio. Šis skaičiavimas dažnai tikslinamas naudojant modeliavimo programinę įrangą, kad būtų pasiekta didesnė tikslumo laipsnis.

3. Kur dėti vartus liejant į formas?

Nors liejimas į formas ir plastikinių detalių liejimas yra skirtingi procesai, pradžios angos vietos parinkimo pagrindinis principas yra panašus. Liedami plastiku, pradžios anga taip pat paprastai yra dedama į storčiausią detalės skerspjūvį. Tai padeda išvengti tuštumų ir įdubimų, nes leidžia storąją dalį užpildyti medžiaga, kai ji vėsta ir traukiasi. Pradžios anga dažniausiai yra dedama ant formos skaidymo linijos, kad būtų lengviau nupjauti, tačiau ji gali būti įrengta ir kitur, priklausomai nuo detalės geometrijos ir estetinių reikalavimų.

4. Kokia yra liejimo sistema formulė liejimui?

Svarbus konceptas liejimo sistemos projektavime yra „liejimo santykis“, kuris reiškia skerspjūvių plotų santykį tarp sistemos skirtingų dalių. Jis paprastai išreiškiamas kaip Įliejimo kanalo plotas : Bėgiklio plotas : Įliejimo angos plotas. Pavyzdžiui, 1:2:2 santykis yra dažna nepriverstinė sistema, kurioje bendras bėgiklio ir įliejimo angos plotas yra didesnis už įliejimo kanalo pagrindą, todėl srautas sulėtėja. Priverstinė sistema (pvz., 1:0,75:0,5) turi mažėjantį skerspjūvio plotą, kuris palaiko slėgį ir padidina srauto greitį. Santeikio pasirinkimas priklauso nuo liejamojo metalo ir pageidaujamų užpildymo charakteristikų.