Практическое руководство по устранению дефектов литья под давлением

Краткое содержание

Устранение дефектов литья под давлением требует системного подхода к выявлению и устранению распространенных недостатков, таких как пористость, трещины, следы потока и заусенцы. Эти проблемы обычно возникают из-за неправильных параметров, связанных с температурой металла, давлением впрыска, состоянием пресс-формы или качеством материала. Ключом к эффективному решению является системная диагностика конкретного дефекта и устранение его первопричины, например, оптимизация течения металла, обеспечение правильной вентиляции пресс-формы или корректировка настроек оборудования.

Системный подход к устранению неисправностей

Успешное устранение дефектов литья под давлением начинается не с кардинальных изменений, а с логического процесса исключения. Прежде чем предполагать сложную проблему с самой пресс-формой, необходимо следовать систематической последовательности, которая в первую очередь учитывает самые простые и распространённые переменные. Этот принцип «сначала простые вещи» экономит время, снижает затраты и предотвращает ненужные изменения дорогостоящей оснастки. Дисциплинированный подход гарантирует, что операторы не упустят простое решение, пытаясь найти сложное.

Рекомендуемая иерархия устранения неполадок начинается с наиболее доступных элементов. Прежде всего, следует обратить внимание на чистоту. Это означает, что поверхности разъёма пресс-формы, полость и выталкивающие штифты должны быть свободны от загрязнений, отложений или остатков заусенцев от предыдущих циклов. Маленький кусочек металла или остаток могут помешать правильному закрытию пресс-формы, что приведёт к таким дефектам, как заусенец. Эта первоначальная проверка — самая быстрая и простая, и зачастую сразу решает проблему.

Далее оцените расходные материалы. Это включает проверку качества и способа нанесения разделительного состава для формы. Наносится ли он равномерно? Используется ли его слишком много или слишком мало? Неравномерное или чрезмерное нанесение может вызвать газовые поры, следы потока или прилипание металла. После расходных материалов внимание переключается на параметры машины. Операторы должны убедиться, что такие настройки, как усилие зажима, скорость впрыска, давление и температура металла/формы, находятся в пределах установленного диапазона для данного изделия и сплава. Именно эти параметры зачастую являются основной причиной дефектов, связанных с давлением и течением.

Только после исчерпания этих шагов следует рассматривать более сложные факторы. Оцените качество сырья; убедитесь, что слитки чистые, сухие и имеют правильный состав, чтобы предотвратить такие проблемы, как газовая пористость или трещины. Наконец, если все остальные переменные исключены, пришло время осмотреть сам пресс-форму на предмет износа, повреждений или конструктивных недостатков в системах литниковой и вентиляционной канавок. Например, при устранении заусенцев оператор должен сначала очистить плоскость разъёма, затем увеличить усилие зажима, а затем отрегулировать скорость впрыска. Только если заусенцы сохраняются, следует рассмотреть вопрос о направлении пресс-формы на ремонт, процесс, подробно описанный в материалах экспертов из Dolin Casting .

Дефекты, вызванные течением металла и затвердеванием

Значительная категория дефектов литья под давлением возникает из-за проблем на этапе заполнения полости пресс-формы и последующего охлаждения и затвердевания расплавленного металла. Эти несовершенства напрямую связаны с тепловым режимом, скоростью потока и давлением. Понимание взаимодействия этих факторов имеет ключевое значение для выявления и предотвращения наиболее распространённых визуальных дефектов, включая следы потока, холодные спайки, трещины и усадочную пористость. Каждый из этих дефектов даёт подсказки о том, что пошло не так в ходе цикла литья.

Следы потока и холодные спайки — это тесно связанные дефекты, вызванные недостаточной текучестью или температурой металла. Следы потока проявляются в виде полос или узоров на поверхности отливки, которые показывают путь расплавленного металла. Холодные спайки являются более серьёзной формой этого дефекта и представляют собой линейные линии, где два потока расплавленного металла не полностью соединились. Такое неполное слияние создаёт слабое место, которое под нагрузкой может легко превратиться в трещину. Оба дефекта указывают на то, что металл остыл слишком быстро до того, как полость была полностью заполнена и подвергнута давлению.

Трещины и усадочная пористость, с другой стороны, обычно связаны с этапом охлаждения и затвердевания после заполнения полости. Трещины могут возникать из-за термических напряжений, вызванных неравномерным охлаждением, особенно в деталях с неоднородной толщиной стенок, либо из-за чрезмерного усилия при выталкивании. Усадочная пористость проявляется в виде внутренних пустот или поверхностных впадин (усадочных раковин) и возникает тогда, когда недостаточно расплавленного металла для компенсации уменьшения объёма при затвердевании отливки. Это часто становится проблемой в более толстых участках детали, которые остывают медленнее окружающих областей.

Для решения этих проблем необходимо сочетание мер по корректировке конструкции, материала и технологического процесса. Оптимизация геометрии детали с целью обеспечения равномерной толщины стенок, равномерный предварительный подогрев пресс-формы и настройка параметров впрыска — все это критически важные шаги. В следующей таблице обобщены типичные решения для устранения дефектов течения и затвердевания.

Дефекты, вызванные газом, давлением и загрязнением

Еще одна важная группа дефектов литья под давлением вызвана факторами, которые трудно обнаружить визуально: попавший внутрь газ, неправильное приложение давления и посторонние материалы в расплавленном сплаве. Дефекты, такие как газовая пористость, вздутия, заусенцы и включения, могут серьезно нарушить структурную целостность и качество поверхности отливки. Эти проблемы часто возникают на этапе подготовки металла, из-за состояния пресс-формы или вследствие физических процессов заполнения полости при высоком давлении.

Газовая пористость — один из наиболее распространённых дефектов, характеризующийся мелкими пустотами или пузырьками, захваченными внутри металла. Эти пустоты ослабляют деталь и могут стать серьёзной проблемой в компонентах, которые должны быть герметичными под давлением. Газ может поступать из нескольких источников: это может быть водород, выделяющийся из расплавленного алюминиевого сплава, воздух, который попадает внутрь и перемешивается с металлом из-за турбулентного процесса заполнения формы, либо газы, образующиеся при сгорании смазки для формы при контакте с горячим металлом. Волдыри являются поверхностным проявлением этого явления, когда захваченный под поверхностью газ расширяется, создавая выпуклый бугорок на отливке.

Заусенец — это дефект, связанный с давлением и целостностью пресс-формы. Он проявляется в виде тонкого нежелательного слоя металла на краю отливки в месте соединения двух половинок пресс-формы. Заусенец образуется, когда расплавленный металл выдавливается из полости под высоким давлением. Это может происходить по нескольким причинам: усилие зажима машины слишком мало для удержания пресс-формы в закрытом состоянии, давление впрыска слишком высокое, поверхности пресс-формы изношены или повреждены, либо имеются загрязнения, мешающие идеальному закрытию пресс-формы.

Наконец, включения — это любые посторонние материалы, попавшие в отливку. Они могут быть металлическими или неметаллическими частицами, такими как оксиды из расплавленного металла, остатки загрязнений из печи или примеси из переработанного материала. Включения создают концентраторы напряжений внутри отливки, что может привести к преждевременному разрушению. Для их предотвращения требуются тщательные процедуры чистоты и аккуратного обращения на всех этапах процессов плавки и литья.

Устранение газовой пористости и вздутий

• Основные причины: Растворенный водород в расплавленном сплаве; влага на слитках или инструментах; турбулентность при впрыске; чрезмерное или неправильное количество смазки для формы.
• Эффективные решения:
  1. Применяйте методы дегазации металла для удаления растворенного водорода перед литьем.
  2. Убедитесь, что все металлические слитки и инструменты полностью чистые и сухие перед использованием.
  3. Оптимизируйте систему литников и каналов для обеспечения плавного, безтурбулентного потока металла в форму.
  4. Обеспечьте чистоту и правильный размер вытяжных отверстий в форме, чтобы обеспечить выход захваченного воздуха.
  5. Используйте высококачественную смазку для формы и наносите ее умеренно и равномерно.

Устранение заусенцев

• Основные причины: Недостаточное усилие зажима машины; чрезмерно высокое давление впрыска; изношенные или поврежденные поверхности разъема формы; загрязнения на поверхностях формы.
• Эффективные решения:
  1. Проверьте и увеличьте усилие зажима машины, чтобы убедиться в его достаточности для площади поверхности детали.
  2. Очищайте поверхности разъема формы перед каждым циклом.
  3. Снизьте давление впрыска до минимально эффективного уровня.
  4. Проводите регулярное техническое обслуживание пресс-формы для устранения износа или повреждений линий разъема.

Дефекты, вызванные взаимодействием пресс-формы и оборудования

Физическое и тепловое взаимодействие между расплавленным сплавом, стальной пресс-формой и самим литейным оборудованием часто становится причиной дефектов. Такие проблемы, как прилипание металла, задиры, термическая усталость (сетка трещин) и смещение половин пресс-формы, возникают не только из-за свойств металла, но и вследствие состояния и точности настройки производственного оборудования. Эти дефекты зачастую указывают на необходимость более качественного обслуживания, регулировки оснастки или изменения способа настройки и эксплуатации пресс-формы и оборудования.

Пайка возникает, когда расплавленный сплав химически связывается или сплавляется с поверхностью полости матрицы. Это приводит к образованию шероховатых участков на отливке и может вызвать повреждение матрицы при выталкивании. Основными причинами являются эрозия материала матрицы из-за высоких температур или прямого воздействия потока металла, неправильное содержание железа в алюминиевом сплаве или шероховатая поверхность полости матрицы, которая служит якорем для прилипания металла.

Задиры и царапины представляют собой поверхностные повреждения или глубокие линии на поверхности отливки, всегда параллельные направлению выталкивания. Этот дефект является четким признаком проблемы с удалением детали из матрицы. Обычно он вызван недостаточным углом выталкивания в конструкции детали, шероховатой или поврежденной поверхностью полости, которая удерживает деталь, либо несоосными выталкивающими штифтами, которые неравномерно выталкивают деталь.

Тепловая проверка, также известная как термическая усталость, проявляется в виде сети мелких трещин на поверхности пресс-формы, которые затем передаются на отливки, образуя соответствующий выпуклый рисунок. Это долгосрочное изнашивание, вызванное постоянными быстрыми циклами нагрева и охлаждения, которым подвергается пресс-форма. Несовпадение деталей — ещё одна механическая проблема, при которой две половины пресс-формы не perfectly выровнены, в результате чего вдоль линии разъёма детали возникает видимый уступ или смещение. Обычно это происходит из-за изношенных или неподходящих фиксирующих штифтов в пресс-форме или машине.

Предотвращение этих дефектов требует внимания к качеству оснастки и тщательному техническому обслуживанию. Для ответственных применений сотрудничество с поставщиками, специализирующимися на металлических компонентах высокой надёжности, подчёркивает важность точности с самого начала. Решения зачастую включают как профилактические меры, так и корректирующие действия.

• Пайка: Для предотвращения прилипания необходимо улучшить охлаждение матрицы в проблемных зонах, отполировать полость матрицы до гладкой поверхности и проверить, чтобы содержание железа в сплаве находилось в рекомендуемом диапазоне (обычно от 0,8% до 1,1%). Использование высококачественного смазочного разделительного состава для пресс-форм, нанесённого правильно, также создаёт важный барьер.
• Задиры: Решение проблемы задиров заключается в анализе конструкции детали и пресс-формы. Это может включать увеличение углов выталкивания, полировку стенок полости и обеспечение сбалансированной и правильной работы системы выталкивателей.
• Термические трещины: Хотя появление термических трещин неизбежно при длительном производственном цикле, их возникновение можно отсрочить, если правильно подогревать пресс-форму перед запуском, избегать чрезмерных колебаний температуры и использовать инструментальную сталь высокого качества.
• Несовпадение деталей: Требуется механический осмотр пресс-формы и оборудования. Обычно решение заключается в выявлении неисправностей машины для литья под давлением и замене изношенных или неправильных фиксирующих и центрирующих штифтов для восстановления правильного позиционирования.

Проактивные стратегии для дефектного литья

Эффективное устранение неполадок литья на давке не столько касается реакции на отдельные проблемы, сколько создания стратегии активного контроля качества. Основные причины большинства дефектов - будь то температура, давление, загрязнение или механическое изношение - взаимосвязаны. Изменение, которое сделано для решения одной проблемы, например, увеличение скорости впрыска для исправления холодной заслоны, может непреднамеренно вызвать другую, например, вспышку. Поэтому для постоянного успеха необходим целостный и систематический подход.

Основой этой стратегии является тщательный контроль процессов и регулярное техническое обслуживание. Это включает в себя тщательную чистку матриц, тщательное обращение с сырьем, чтобы предотвратить загрязнение, и регулярный осмотр машины и инструмента на наличие признаков износа. Следуя логической последовательности устранения неполадок, которая начинается с самых простых переменных, операторы могут более эффективно решать проблемы и избегать дорогостоящих, ненужных вмешательств. В конечном счете, производство высококачественных, бездефектных литейных изделий из формования является результатом сочетания надежного дизайна деталей, высококачественного инструментария и глубокого понимания параметров процесса.

Часто задаваемые вопросы

1. - Посмотрите. Какие недостатки в литье на давке?

Общие дефекты литья на штампе можно сгруппировать в категории. К ним относятся проблемы с потоком и затвердеванием (отметки потока, холодное закрытие, трещины, сжатие), проблемы с газом и давлением (пористость газа, пузыри, вспышка), проблемы с загрязнением (включения) и дефекты взаимодействия штам

2. Посмотрите. Как проверить дефекты литья?

Основным методом проверки дефектов литья является тщательная визуальная инспекция, которая может выявить проблемы на поверхности, такие как трещины, вспышки, отметки потока и отметки раковины. Для внутренних дефектов, таких как газообразная или сжимающаяся пористость, для оценки внутренней целостности детали могут потребоваться более продвинутые методы, такие как рентгеновская инспекция или деструктивное испытание.

3. Посмотрите. Что такое "флеш-дефект" в литье?

Flash - это распространенный дефект, когда на краю литья образуется тонкий лишний лист металла, обычно вдоль линии разделения, где встречаются половины штампов. Это происходит, когда расплавленный металл выходит из полости под высоким давлением, часто из-за недостаточной сцепляющей силы, изношенной формы или обломков на поверхности формы.

4. Немедленно. Какие семь дефектов кастинга?

Хотя существует много типов дефектов литья, семь из наиболее распространенных - газовая пористость, пористость при сокращении, трещины, вспышка, холодные замыкания, отметки потока и сварка. Эти дефекты охватывают широкий спектр причин, начиная от проблем с температурой металла и содержанием газа до проблем с давлением впрыска и состоянием штамповки.