Svarīgas stratēģijas, lai novērstu plaisas liešanas izstrādājumos

TL;DR

Lai novērstu plaisas liešanas komponentos, nepieciešama visaptveroša stratēģija, kas koncentrēta uz termisko slodžu pārvaldību, dizaina optimizāciju un materiāla tīrības nodrošināšanu. Galvenie plaisu cēloņi ir ātra vai nevienmērīga atdzišana, slikti veidņu un detaļu dizains ar sprieguma koncentratoriem, piemēram, asiem stūriem, kā arī piesārņotu metāla sakausējumu izmantošana. Efektīva profilakse ietver atdzišanas ātruma kontroli, veidņu priekšsildīšanu, detaļu projektēšanu ar vienmērīgu sienu biezumu un noapaļotiem stūriem, kā arī augstas kvalitātes un tīru sakausējumu izmantošanu.

Liešanas plaisu izpratne: tipi un cēloņi

Trokšņi ir plaisas vai atdalījumi die cieta daļas virsmā vai iekšpusē, kas kompromitē tās strukturālo integritāti un veiktspēju. Šie defekti rodas tad, kad saspīlējumi pārsniedz materiāla izturību kausēšanas procesa laikā vai pēc tā pabeigšanas. Dažādu plaisu tipu izpratne ir pirmais solis efektīvai diagnostikai un novēršanai. Biežākie vaininieki ir termiskais saspīlējums, ko izraisa nepareiza temperatūras vadība, saspīlējumu koncentrācijas, ko rada dizaina trūkumi, un vājinājumi, ko rada materiāla piemaisījumi.

Ir vairāki atšķirīgi plaisu veidi, no kuriem katram ir unikāla cēloņu un veidošanās laika kombinācija. Karstās plaisas , ko sauc arī par karstajiem plīsumiem, rodas augstās temperatūrās, kamēr metāls joprojām atrodas pusciestā stāvoklī. Tās bieži izraisa termiskais saspīlējums un piemaisījumi, kas radīt vājus punktus gar materiāla graudu robežām. Pretstatā tam, aukstie plaisojumi attīstās pēc tam, kad liešana pilnībā sakrēsusi un atdzisusi. Parasti tās ir rezultāts paliekspriegumiem, kas rodas saraušanās, nevienmērīgas atdzišanas vai ārējiem spēkiem izmešanas laikā no veidņa. Citi bieži sastopami tipi ietver termiskās noguruma plaisas , kas rodas pēc atkārtotiem uzsildīšanas un atdzisdināšanas cikliem daļas ekspluatācijas laikā, un saraušanās plaisas , kuras izraisa nevienmērīga kristalizācija zonās ar mainīgu sienu biezumu.

Iemesla rūpīga analīze ir būtiska, lai piemērotu pareizo risinājumu. Piemēram, saskaņā ar rakstu no diecasting-mould.com , augsti spriegumi, termiskie spriegumi un materiāla piemaisījumi ir galvenie plaisu cēloņi alumīnija diezliešanas lējumos. Nepareiza veidņa konstrukcija ar asiem stūriem vai pēkšņām sienu biezuma izmaiņām var radīt spriegumu koncentrācijas punktus, kur plaisas, visticamāk, veidosies. Līdzīgi kā arī piemaisījumi alumīnija sakausējumā var darboties kā lūzumu zaradības vietas, ievērojami samazinot komponenta izturību.

Proaktīva novēršana: optimizēta veidņu konstrukcija un materiālu izvēle

Efektīvākā stratēģija plaisu novēršanai ir risināt potenciālas problēmas jau pirms liešanas procesa uzsākšanas. Gudra veidņu konstrukcija un rūpīga materiālu izvēle veido pamatu izturīgam, defektiem brīvam ražošanas procesam. Kā norādījuši eksperti uzņēmumā Prototool , minimizējot asus leņķus, nodrošinot pietiekamus noapaļojumus un pieļaujamus izdemblēšanas leņķus, ir būtiski dizaina apsvērumi, lai novērstu sprieguma koncentrāciju. Nepilnības veidņu ģeometrijā tieši var pārtapt par vājām vietām galīgajā sastāvdaļā, tādējādi padarot dizainu par svarīgāko aizsardzības līniju.

Tikpat svarīga ir materiālu izvēle gan sastāvdaļai, gan veidnei. Ir būtiski izmantot augstas tīrības sakausējumus, kas brīvi no piemaisījumiem, piemēram, ūdeņraža gāzes vai ne-metāliskiem iekļautiem elementiem, lai izvairītos no vāju vietu veidošanās liešanas procesā. CEX Casting uzsver, ka piemaisījumi, neatkarīgi no tā, vai tie nāk no izejmateriāliem vai kausēšanas procesa, var attīstīties par plaisām, kad tiek pakļauti slodzei. Pašai veidnei izmantojot augstas kvalitātes karstdarba veidņu tēraudes, piemēram, 1.2344 (H13), var uzlabot izturību un pretestību termiskajai nogurumam. Mērķis ir izveidot sistēmu, kur gan rīks, gan materiāls ir optimizēts termiskajai stabilitātei un mehāniskajai izturībai.

Precīza ražošana ir galvenais faktors, lai ražotu augstas integritātes sastāvdaļas. Uzņēmumi, piemēram Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , kas specializējas augstas veiktspējas autotransporta formējuma daļas , ilustrē stingrās kvalitātes kontroles un materiālzinātnes principus, kas ir svarīgi arī die šķiedrā. Šis vēriens uz izcilību no sākotnējā dizaina un materiālu posmiem palīdz nodrošināt, ka gala produkts atbilst stingrām veiktspējas prasībām.

Lai minimizētu plaisu risku projektēšanas fāzē, inženieriem jāievēro virkne labāko prakšu. Šie norādījumi palīdz vienmērīgi sadalīt spriegumu un veicināt vienmērīgu sacietēšanu, tieši novēršot galvenos plaisu cēloņus.

• Nodrošiniet vienmērīgu sienu biezumu: Izvairieties no pēkšņām sadaļas biezuma izmaiņām, lai veicinātu vienmērīgu atdzišanu un samazinātu saraušanās saistītā sprieguma risku.
• Izmantojiet pietiekami lielus apļveida stūrus (filus): Asi iekšējie stūri ir lieli sprieguma koncentratori. Iekļaujiet gludus, apaļus filus, lai sadalītu spriegumu plašākā teritorijā.
• Iekļaujiet pietiekamus izmešanas leņķus: Pareizi izmešanas leņķi padara daļas izņemšanu no formas vieglāku, samazinot mehānisko spriegumu, kas var izraisīt aukstas plaisas.
• Optimizējiet ielejas un dzesēšanas sistēmas: Izstrādājiet ielejas sistēmas, lai nodrošinātu gludu metāla plūsmu, un dzesēšanas kanālus, lai nodrošinātu vienmērīgu temperatūras sadalījumu pa visu formu, novēršot karstās vietas un termiskos gradientus.
• Izvēlieties augstas kvalitātes materiālus: Izvēlieties augstas tīrības sakausējumus un izturīgus formas tēraļus (piemēram, 1.2343, 1.2344/H13), lai gan izstrādājums, gan rīks izturētu procesa slodzi.

Procesa apguve: temperatūras, dzesēšanas un ievadīšanas kontrole

Kad dizains un materiāli ir optimizēti, precīza kontrole pār pašu liešanas procesu ir būtiska, lai novērstu plaisas. Siltuma pārvaldība ir varbūt svarīgākais faktors, jo straujie temperatūras svārstības ir galvenais sprieguma avots. Kā uzsvērts izceltajā fragmentā un vairākos avotos, temperatūras un atdzisšanas ātruma kontrole ir ļoti svarīga vienmērīgai kristalizācijai. Iespēja sākt ražošanu ar aukstu formas veidni var izraisīt smagu termisko triecienu. Tāpēc formas veidnes uzsildīšana līdz optimālai darba temperatūrai (parasti 180°C līdz 280°C) pirms pirmās ielejšanas ir obligāts solis, lai minimizētu termisko spriegumu.

Atdzisšanas ātrums ir jāregulē rūpīgi. Optimizēts atdzisšanas ātrums ļauj visai detaļai vienmērīgi sacietēt, novēršot to, ka ārējie slāņi sacietē pārāk ātri, kamēr kodols joprojām ir kausējumā. Šis līdzsvars novērš iekšējo spriegumu uzkrāšanos, kas izraisa gan karstas, gan aukstas plaisas. Kā Dynacast norāda, ka siltuma pārvaldības uzlabošana ir viens no galvenajiem risinājumiem plaisu minimizēšanai. Tas ietver ne tikai priekšsildīšanu, bet arī dzesēšanas kanālu stratēģisku izmantošanu un atdalītāju kontrolētu uzsmidzināšanu, lai ražošanas cikla laikā uzturētu siltuma līdzsvaru.

Ietekmi lielā mērā atstāj arī ielejšanas parametri, tostarp ātrums un spiediens. Kausētā metāla ielejšana pārāk strauji var izraisīt turbulenci, kas ieslēdz gāzi un rada porozitāti, kura var kļūt par plaisas veidošanās vietu. Saskaņā ar Prototool, liešanas vārsta piepildīšanas ātruma uzturēšana diapazonā no 30–50 m/s ir labvēlīga veidņu kalpošanas laikam un izstrādājumu kvalitātei. Spiediens, ko piemēro gan ielejot, gan pēc tam, ir jāpielāgo tā, lai pietiekami barotu kausēto metālu saraukošās zonās, taču pārmērīgs spiediens var slodzēt veidni. Pareiza šo mainīgo kontrole nodrošina gludu un pilnīgu aizpildījumu, neieviešot sistēmā nepieciešamo spriegumu.

Aukstas veidnes palaišanas procedūra

Disciplinēts palaišanas process ir būtisks, lai izvairītos no veidnes bojāšanas un defektīvu daļu ražošanas. Lai droši auksto veidni sasniegtu ekspluatācijas temperatūru, sekot šiem soļiem:

1. Sasiliniet veidni: Izmantojiet formas temperatūras regulatoru vai eļļas sildītāju, lai pakāpeniski sasildītu formu līdz ieteiktajai sākuma temperatūrai, pirms to aizver mašīnā.
2. Sākotnējie zemspiediena cikli: Veiciet 5–10 ielejšanas ciklus ar zemu spiedienu un zemu ātrumu. Tas ļauj kausētajam metālam maigi sasildīt formas virsmas, tādējādi turpinot stabilizēt tās temperatūru.
3. Novērojiet un pielāgojiet: Rūpīgi uzraugiet formas temperatūru un pirmo dažu izstrādājumu kvalitāti. Pakāpeniski veiciet pielāgojumus dzesēšanai un ielejšanas parametriem, kamēr sistēma sasniedz siltuma līdzsvaru.
4. Sāciet pilnu ražošanu: Augsta ātruma un augsta spiediena ražošanu ieslēdziet tikai tad, kad formas temperatūra ir stabila un izstrādājumi ir brīvi no plūsmas svītrām un citiem termiskiem defektiem.

Defektu brīva ražošana

Trokšņu novēršana liešanas komponentos nav atkarīga no viena risinājuma, bet gan no visaptveroša pieejas, kas ietver gudru dizainu, augstas kvalitātes materiālus un precīzu procesa kontroli. Saprotot auksto un karsto plaisu pamatcēloņus — galvenokārt termisko spriegumu un sprieguma koncentrāciju — inženieri var īstenot proaktīvas stratēģijas. Galvenie secinājumi ietver svarīgumu veidot detaļas ar vienmērīgu biezumu un pietiekami lieliem noapaļojumiem, izvēlēties augstas tīrības sakausējumus un rūpīgi pārvaldīt termiskos apstākļus, tostarp veidņu priekšsildīšanu un kontrolētu atdzišanu.

Galarezultātā bezdefektu liešana ir atkarīga no kvalitātes uzturēšanas katrā posmā. No sākotnējā dizaina līdz pēdējai procesa parametru korekcijai, katrs solis ir būtisks, lai samazinātu plaisu risku. Ievērojot šīs labās prakses, ražotāji var uzlabot komponentu uzticamību, samazināt bieža izmešanas līmeni un ražot augsta veiktspējas detaļas, kas atbilst stingrākajām specifikācijām.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kā izvairīties no plaisām liešanā?

Plaisas var izvairīties, nodrošinot vienmērīgu atdzišanu, lai minimizētu termisko spriegumu, optimizējot detaļas un veidņu dizainu, lai novērstu sprieguma koncentratorus, piemēram, asus stūrus, izmantojot augstas kvalitātes un tīras sakausējumus, kā arī kontrolējot procesa parametrus, piemēram, ievada ātrumu un veidnes temperatūru. Arī veidņu priekšsildīšana un līdzsvarotas izmešanas sistēmas nodrošināšana ir būtiski soļi.

2. Kāpēc liešanas metāls plaisā?

Liešanas metāls plaisā galvenokārt tādēļ, ka spriegums pārsniedz tā izturību šķīduma kristalizācijas laikā vai pēc tās. Šis spriegums var būt termisks (no nevienmērīgas vai straujas atdzišanas), mehānisks (no izmešanas procesa vai ārējiem spēkiem) vai paliekspriegums (kas 'ieslēgts' detaļā, atdzišot un saraujoties). Metāla nepilnības un slikti izstrādāts dizains var radīt vājās vietas, kurās ir lielāka iespēja veidoties plaisām.

3. Kā apturēt metāla plaisāšanu?

Lai novērstu metāla plaisāšanu liešanas laikā, ir jākontrolē sprieguma avoti. Tas ietver atdzišanas ātruma regulēšanu, lai tas būtu lēns un vienmērīgs, veidņu priekšsildīšanu, lai samazinātu termisko triecienu, detaļu projektēšanu bez asiem leņķiem un pēkšņām biezuma izmaiņām, kā arī tīru un augstas kvalitātes sakausējumu izmantošanu. Svarīgi arī nodrošināt, ka lieve var brīvi sarauties, nepievilkta veidnē.

4. Kāpēc veidņu bloks plīst formēšanas procesa laikā?

Veidņu bloks (pati forma) var plaisāt termiskās noguruma dēļ, kas rodas no atkārtotiem sasilšanas un atdzišanas cikliem. To bieži pastiprina karsēta metāla ielejšana aukstā veidnē, izraisot smagu termisko triecienu. Citi iemesli var būt sprieguma koncentrācija no asiem stūriem veidnes dobuma dizainā, nepareiza veidņu tērauda termoapstrāde un mehāniskais spriegums no augsta ievietošanas spiediena.