REZUMAT

Urmări ale curgerii pe suprafețele turnate sub presiune sunt linii vizibile, dâre sau modele care indică o curgere inconsistentă a metalului topit în timpul procesului de umplere a matriței. Acestea sunt cauzate în principal de solidificarea prematură datorată unor factori precum temperatura scăzută a matriței, viteza incorectă de umplere sau o proiectare defectuoasă a matriței. Remedierea acestor defecțiuni implică o ajustare sistematică a parametrilor procesului, optimizarea temperaturii matriței și perfecționarea sistemului de alimentare pentru a asigura o umplere uniformă și continuă a cavității matriței.

Înțelegerea urmelor de curgere: Definiție și identificare vizuală

În procesul de turnare prin injecție, obținerea unei finisări superficiale impecabile este un obiectiv principal. Cu toate acestea, pot apărea diverse defecte, dintre care cele mai frecvente sunt urmele de curgere. Urmele de curgere, uneori numite linii de curgere, sunt imperfecțiuni superficiale care apar sub formă de linii nedirecționale, dungi sau vene. Aceste modele, care pot semăna cu o hartă geografică, urmăresc traseul pe care l-a parcurs metalul topit în timpul umplerii cavității matriței. Deși de obicei sunt defecte la nivelul suprafeței, ele sunt adesea vizibile și pot fi simțite manual, indicând o neregularitate a stratului superficial al piesei turnate.

Formarea urmelor de curgere este o problemă de dinamică termică și mecanică a fluidelor. Acestea apar atunci când diferitele fluxuri de metal topit din interiorul formei nu se unește perfect. Acest lucru se întâmplă deoarece o parte din metalul lichid se solidifică prematur, în timp ce restul încă curge. Pe măsură ce metalul încă topit curge peste aceste secțiuni parțial solidificate, se creează îmbinări imperfecte și linii vizibile pe suprafață. Acestea nu sunt crăpături, ci mai degrabă dovezi ale unui proces de umplere turbulent sau întrerupt, în care fronturile de metal nu s-au unit fără cusur.

Identificarea vizuală a urmelor de curgere este primul pas în diagnosticarea problemei. Tehnicienii de control al calității caută anumite caracteristici pentru a le deosebi de alte defecte. Indicatorii vizuali principali includ:

• Dâre sau Linii: Aspectul cel mai frecvent este acela al unor linii netede, ușor ondulate, care se disting de textura metalului de bază.
• Modele Neorientate: Spre deosebire de o zgârietură, care are o direcție clară, urmele de curgere apar adesea sub formă de modele în spirală sau sinuoase.
• Variație de culoare: Urmările pot avea o nuanță ușor diferită sau un nivel de luciu diferit față de suprafața înconjurătoare.
• Locație: Acestea apar adesea în jurul porții sau acolo unde se întâlnesc mai multe fluxuri de metal topit.

Este important să se facă diferența între urmele de curgere și alte defecte, cum ar fi fisurile termice. Urmele de fisurare termică sunt crăpături fine la suprafață ale turnării, cauzate de oboseala termică a matriței în sine, nu de problemele de curgere a metalului în timpul unui singur ciclu. Înțelegerea acestor diferențe este esențială pentru aplicarea acțiunilor corective adecvate.

Cauzele principale ale urmelor de curgere în turnarea sub presiune

Urmările de curgere nu sunt cauzate de o singură problemă, ci de o combinație de factori legați de parametrii procesului, proiectarea matriței și manipularea materialului. Un diagnostic amănunțit necesită examinarea întregului proces de turnare sub presiune. Cauzele principale decurg din condițiile care favorizează răcirea prematură sau neuniformă a aliajului topit în timp ce umple cavitatea matriței.

Unul dintre cei mai importanți factori este temperatura — atât a matriței, cât și a metalului topit. O temperatură scăzută a matriței este o cauză frecventă; de exemplu, o temperatură sub 180°C pentru aliajele de aluminiu sau sub 90°C pentru aliajele de zinc poate determina răcirea prea rapidă a metalului la contactul cu pereții matriței. În mod similar, dacă metalul topit nu are o temperatură optimă, vâscozitatea acestuia crește, ceea ce împiedică o curgere uniformă și fuzionarea corespunzătoare a fronturilor separate. Acest lucru duce la dungi și linii caracteristice pe piesa finală.

Dinamica prin care metalul este injectat în formă este la fel de importantă. O viteză incorectă de umplere poate perturba procesul. Dacă viteza este prea lentă, metalul are prea mult timp pentru a se răci înainte ca cavitatea să fie completă, ceea ce duce la fisuri reci și urme de curgere. În schimb, dacă viteza este prea mare, poate provoca turbulențe, blocând aerul și împiedicând un flux laminar, ceea ce duce de asemenea la defecte de suprafață. Scopul este de a umple cavitatea cât mai repede posibil fără a introduce turbulențe, un echilibru delicat care necesită un control precis.

În afara parametrilor procesului, proiectarea fizică a matriței și a componentelor acesteia are un rol fundamental. Un sistem de alimentare și canale inadecvat este o sursă frecventă de probleme de curgere. Locașurile prea mici sau poziționate necorespunzător pot restricționa curgerea sau crea jeturi, în timp ce colțurile ascuțite din sistemul de canale pot provoca turbulențe. În plus, o ventilație insuficientă împiedică aerul închis și gazele să iasă din cavitate pe măsură ce metalul pătrunde. Acest aer închis acționează ca o barieră, perturbând traseul de curgere al metalului și ducând la imperfecțiuni pe suprafață. În final, aplicarea agenților de demolare sau a straturilor de protecție trebuie gestionată cu atenție. Un strat prea gros sau aplicat neuniform poate interfera cu curgerea metalului și poate afecta temperatura suprafeței matriței, contribuind la formarea urmelor de curgere.

Soluții verificate și strategii de prevenire

Eliminarea eficientă a urmelor de curgere necesită o abordare sistematică care să adreseze cauzele principale identificate în faza de diagnostic. Soluțiile implică ajustarea parametrilor procesului, modificări posibile ale matriței și implementarea unor strategii preventive de proiectare. Cele mai imediate și adesea eficiente modificări se fac la setările mașinii.

Prima linie de apărare este optimizarea temperaturilor. Creșterea temperaturii matriței asigură faptul că metalul topit rămâne fluid mai mult timp, permițând fronturilor de curgere diferite să se unească perfect înainte de solidificare. Așa cum este recomandat de surse precum Minghe Casting , menținerea temperaturilor peste 180°C pentru aluminiu și în intervalul 90-150°C pentru zinc este un punct de plecare bun. Ajustarea temperaturii metalului topit poate, de asemenea, îmbunătăți fluiditatea. Alături de temperatură, optimizarea vitezei de umplere este esențială. Aceasta implică găsirea vitezei corespunzătoare de injectare pentru a asigura umplerea completă a cavității înainte ca vreo parte a metalului să se solidifice, fără a provoca o turbulență excesivă. Calibrarea fină a acestor parametri este adesea un proces iterativ pentru a găsi echilibrul optim pentru o anumită piesă și o anumită formă.

Dacă ajustarea parametrilor procesului nu este suficientă, trebuie să se schimbe atenția asupra matriței în sine. Proiectarea sistemului de alimentare este esențială. Aceasta poate implica ajustarea ariei secțiunii transversale sau a poziției orificiului pentru a îmbunătăți starea de curgere a metalului la intrarea în cavitate. Mărirea canalelor de evacuare și îmbunătățirea canalelor de aerisire pot oferi, de asemenea, o cale de evacuare pentru aerul închis și pentru metalul mai rece, asigurând o umplere mai uniformă. În plus, aplicarea agenților de demolare din matriță trebuie controlată cu grijă pentru a fi subțire și uniformă, prevenind orice interferență cu curgerea metalului. Următorul tabel rezumă o abordare bazată pe problemă-soluție:

Pentru prevenire pe termen lung, mai ales în timpul dezvoltării unor piese noi, tehnologia modernă oferă instrumente puternice. Utilizarea unui software de simulare a curgerii în matriță în faza de proiectare este o măsură preventivă foarte eficientă. Așa cum au menționat experții de la Bruschi , aceste programe pot prezice modul în care metalul va curge prin matriță, identificând zonele problematice unde s-ar putea produce urme de curgere, înainte ca vreun oțel să fie prelucrat. Acest lucru permite inginerilor să optimizeze virtual sistemele de alimentare, canale de turnare și răcire, economisind timp și costuri semnificative prin prevenirea defectelor de la început.

Impactul proiectării matriței și al alegerii materialului asupra urmelor de curgere

Deși operatorii pot ajusta parametrii procesului pe linia de producție, cele mai eficiente soluții pentru prevenirea urmelor de curgere sunt adesea integrate în proiectarea inițială a matriței și în selecția aliajului de turnare. Aceste elemente fundamentale dictează condițiile de bază în care metalul topit curge și se solidifică, fiind esențiale pentru obținerea unor finisaje superficiale de înaltă calitate în mod constant.

O matriță bine proiectată este elementul de bază al unei piese turnate fără defecte. Sistemul de alimentare—care include clopotul de turnare, canalele de distribuție și injectoarele—trebuie proiectat pentru a introduce metalul topit în cavitate într-un mod controlat și fără turbulențe. Practicile recomandate în proiectarea matrițelor, evidențiate de resurse precum Prototool , subliniați tranzițiile fluide, canalele de dimensiuni corespunzătoare și pozițiile porturilor care promovează un model uniform de umplere. La fel de importantă este sistemul de ventilare și de evacuare. Ventilurile sunt canale mici care permit aerului închis în cavitate să iasă pe măsură ce metalul pătrunde. Fără o ventilare adecvată, acest aer închis poate provoca presiune inversă, perturbând curgerea și ducând la defecte precum urme de curgere și porozitate.

Alegerea materialului joacă, de asemenea, un rol subtil, dar important. Aliajele diferite pentru turnarea sub presiune, cum ar fi zincul (Zamak) față de aluminiul (de exemplu, A380), au caracteristici termice și de curgere distincte. Aliajele pe bază de zinc au în general puncte de topire mai scăzute și o fluiditate mai mare, ceea ce le poate face mai puțin sensibile în anumite situații. Cu toate acestea, fiecare aliaj are propriul interval optim de temperatură, presiune și viteză de turnare. Înțelegerea acestor proprietăți este esențială pentru adaptarea atât a proiectării matriței, cât și a parametrilor procesului, pentru a preveni defectele legate de curgere. Compoziția chimică a aliajului, inclusiv conținutul său de siliciu sau magneziu, poate afecta, de asemenea, comportamentul la solidificare și predispoziția la anumite defecte.

În cele din urmă, prevenirea defectelor de suprafață înseamnă inginerie precisă de la început până la sfârșit. Acest principiu se extinde dincolo de turnarea prin presare, cuprinzând și alte metode de fabricație de înaltă performanță. De exemplu, în domeniul componentelor auto, procese precum forjarea la cald necesită, de asemenea, un control minuțios al curgerii materialului pentru a asigura integritatea structurală și suprafețe fără cusur. Companiile care se specializează în producția de precizie, cum ar fi Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , își cladească reputația pe stăpânirea acestor procese complexe pentru aplicații critice, cum ar fi piesele forjate pentru autovehicule, unde calitatea este obligatorie. Utilizarea simulărilor avansate, proiectării interne a matrițelor și a unui control riguros al calității sunt caracteristici ale angajamentului de a produce componente fără defecte, fie că sunt turnate sau forjate.

Întrebări frecvente

1. Ce sunt urmele de fisurare termică în turnarea prin presare?

Semnele de căldură sunt fisuri sub formă de rețea care apar la suprafața unui piese turnate sub presiune. Spre deosebire de urmele de curgere, care sunt cauzate de probleme legate de curgerea metalului topit într-o singură injecție, apariția semnelor de căldură este rezultatul obosealii termice a oțelului matriței. După numeroase cicluri de încălzire și răcire, suprafața matriței dezvoltă fisuri, care sunt apoi transferate pe suprafața fiecărei piese turnate în aceasta. Acestea sunt un semn al uzurii matriței, nu al unei probleme legate de parametrii procesului.

2. Cum se rezolvă urmele de curgere în turnarea prin injecție?

Deși acest articol se concentrează pe turnarea sub presiune, urmele de curgere apar și în turnarea prin injecție a materialelor plastice din motive similare. Soluțiile sunt conceptual paralele: creșterea temperaturii matriței și a plasticului topit pentru a îmbunătăți curgerea, optimizarea vitezei și presiunii de injectare pentru a asigura umplerea uniformă a matriței și modificarea proiectării matriței prin mărirea canalelor de alimentare sau a colectorilor. Creșterea presiunii de retur poate ajuta, de asemenea, la asigurarea unei umpleri uniforme a materialului, prevenind defectele legate de curgere.