Краткое содержание

Устранение дефектов литья под давлением включает в себя выявление несовершенств, таких как пористость, трещины, следы течения и заусенцы, которые возникают из-за проблем в конструкции формы, параметров процесса или качества материала. Основа решения этих проблем заключается в системном подходе к оптимизации таких переменных, как скорость впрыска, температура материала и формы, а также в обеспечении целостности самой пресс-формы. Четкое понимание первопричин — это первый шаг к производству высококачественных деталей без дефектов.

Понимание первопричин дефектов литья под давлением

Эффективное устранение дефектов литья под давлением начинается с четкого понимания их происхождения. Большинство несовершенств можно отнести к одной из трех основных категорий: проблемы с формой и пресс-формой, нестабильность параметров процесса или проблемы с качеством материала. Эти факторы зачастую взаимосвязаны, и проблема в одной области может усугубить ситуацию в другой. Ключевым моментом является методичная диагностика, позволяющая применить правильное решение и предотвратить повторное возникновение дефектов.

Проблемы с формами и матрицами являются значительным источником дефектов. Плохо спроектированная форма с недостаточной вентиляцией может удерживать газы, что приводит к пористости. Аналогичным образом износ формы, такой как эрозия или неправильное выравнивание двух половинок, может вызвать заусенцы или несоответствие деталей. Также важна терморегуляция пресс-формы; слишком холодная пресс-форма может вызвать следы течения или холодные спайки, тогда как локальный перегрев может привести к припаиванию, при котором расплавленный сплав соединяется с поверхностью пресс-формы. Предотвращение этих проблем начинается на этапе проектирования. Сотрудничество с опытным производителем, который использует передовые CAE-симуляции и поддерживает высокие стандарты оснастки, например Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , имеет решающее значение для создания надежных форм, которые с самого начала минимизируют возможность возникновения дефектов.

Параметры процесса — конкретные настройки машины для литья под давлением — должны точно контролироваться. Такие переменные, как скорость впрыска, давление и скорость охлаждения, напрямую влияют на качество готовой детали. Например, чрезмерно высокая скорость впрыска может вызвать турбулентность потока расплавленного металла, в результате чего в детали окажется захваченный воздух, приводящий к газовой пористости. Напротив, недостаточное давление может привести к неполному заполнению формы, что известно как незалив. Время цикла, включая фазы затвердевания и охлаждения, должно быть оптимизировано для предотвращения дефектов, таких как трещины или коробление, вызванные внутренними напряжениями.

Наконец, качество сырья имеет фундаментальное значение. Расплавленный металлический сплав должен быть чистым, иметь правильную температуру и быть тщательно продегазированным. Примеси или включения в сплаве, такие как оксиды или шлак, могут создавать слабые места в отливке, что приводит к структурным повреждениям. Сам состав сплава также важен; например, низкое содержание железа в алюминиевом сплаве может увеличить риск прилипания. Строгий контроль над чистотой сплава и его температурой обеспечивает предсказуемое поведение материала в процессе литья.

Устранение распространенных дефектов поверхности

Дефекты поверхности зачастую являются наиболее очевидными недостатками в отливках под давлением, влияя как на внешний вид, так в некоторых случаях и на функциональность. К типичным проблемам относятся газовая пористость, вздутия, следы потока и трещины. Каждая из них имеет свои причины и требует целенаправленного подхода к устранению. Понимание этих визуальных признаков — первый шаг к выявлению лежащей в основе проблемы в технологическом процессе.

Газовая пористость и вздутия представляют собой тесно связанные дефекты, вызванные захваченным в металле газом. Газовая пористость проявляется в виде небольших, зачастую круглых пустот на поверхности или непосредственно под ней. Вздутия — это вздувшиеся пузыри на поверхности, образующиеся, когда захваченный газ расширяется и деформирует тонкую наружную пленку отливки, особенно во время термообработки или выталкивания из формы. Основной причиной является попадание воздуха при турбулентном заполнении формы или выделение газа из смазки для формы.

1. Проверьте качество материала: Убедитесь, что сплав чистый, сухой и тщательно продегазирован перед использованием.
2. Оптимизация параметров впрыска: Снизьте скорость впрыска, чтобы создать более ламинарный поток и минимизировать турбулентность.
3. Улучшите вентиляцию: Проверьте, что вентиляционные каналы и перепускные каналы формы чистые и имеют достаточный размер для выхода воздуха из полости. Использование вакуумной системы формования является высокоэффективным решением.
4. Контролируйте смазочные материалы: Используйте высококачественный разделительный состав для формы и наносите его умеренно, чтобы избежать избыточного выделения газов.

Следы потока и трещины связаны с тепловым режимом и напряжениями. Следы потока (или холодные спайки) — это полосы, линии или рисунки на поверхности, отображающие путь затвердевающего металла. Они возникают, когда расплавленный металл слишком быстро охлаждается при контакте с поверхностью пресс-формы, что препятствует полному слиянию отдельных потоков. Трещины — это разрывы, которые могут быть вызваны термическими напряжениями из-за быстрого или неравномерного охлаждения или механическими напряжениями во время выталкивания.

1. Отрегулируйте температуру: Повысьте температуру пресс-формы и расплавленного металла, чтобы улучшить текучесть и предотвратить преждевременную кристаллизацию.
2. Оптимизация литниковой системы: Измените положение и размер литникового отверстия, чтобы обеспечить быстрое и равномерное заполнение формы, сведя к минимуму расстояние, которое должен пройти металл.
3. Улучшение теплового управления: Убедитесь, что система охлаждения пресс-формы работает правильно, чтобы избежать неоднородных температурных градиентов, вызывающих напряжения.
4. Анализ геометрии детали: Сведите к минимуму резкие изменения толщины стенок и добавьте широкие переходные радиусы, чтобы уменьшить концентрацию напряжений, в которых часто возникают трещины.

Устранение внутренних и структурных дефектов

Если поверхностные дефекты создают визуальные проблемы, то внутренние дефекты могут нарушить структурную целостность компонента, что приведет к катастрофическому отказу в эксплуатации. К основным внутренним дефектам относятся усадочная пористость и включения, тогда как другой важный дефект — припайка — затрагивает поверхность. Эти дефекты часто скрыты от глаз и требуют тщательного контроля процесса и управления материалами для их предотвращения.

Усадочная пористость проявляется в виде зазубренных, угловатых пустот или полостей внутри отливки, обычно в более толстых секциях. Возникает из-за усадки расплавленного металла при затвердевании, когда недостаточно жидкого металла для заполнения оставшейся пустоты. Это часто происходит из-за плохой конструкции детали, например, неравномерной толщины стенок, либо недостаточного питания со стороны литниковой системы. Чтобы предотвратить усадочную пористость, важно по возможности проектировать детали с равномерными сечениями. Для получения дополнительной информации о предотвращении дефектов Dynacast предлагает подробное руководство по этой теме. Эффективное тепловое управление, а также правильно подобранные размеры литников и прибылей также имеют решающее значение для обеспечения надлежащего питания во время затвердевания.

Пайка — это дефект, при котором расплавленный сплав химически приваривается к поверхности матрицы. Это повреждает как деталь при выталкивании, так и саму матрицу, что приводит к дорогостоящему простою и ремонту. Припайка часто проявляется в виде шероховатого участка или линии на отливке. Обычно она вызвана локальными высокими температурами, эрозией поверхности матрицы или неправильным составом сплава, особенно низким содержанием железа в алюминиевых сплавах. Профилактические меры включают:

• Обеспечение надлежащего охлаждения матрицы для предотвращения перегрева.
• Контроль химического состава сплава, особенно поддержание содержания железа в пределах от 0,8% до 1,1% для определённых сплавов.
• Использование высококачественного смазочного разделительного состава для создания защитного барьера.
• Полирование полости матрицы для удаления шероховатостей, которые могут служить точками закрепления припоя.

ВКЛЮЧЕНИЯ представляют собой посторонние частицы, захваченные внутри металлической матрицы. Они могут быть металлическими (например, шлак) или неметаллическими (например, песок из формы, оксиды или частицы огнеупорного материала). Включения создают точки концентрации напряжений, что значительно ослабляет деталь и может привести к образованию трещин под нагрузкой. Основными источниками являются нечистые сплавы, недостаточная очистка расплавленного металла или загрязнения в полости пресс-формы. Согласно всестороннему перечню от Dolin Casting , чрезвычайно важна тщательная чистота. Сюда входит использование чистых слитков, тщательное удаление шлака с расплава, очистка ковшей и инструментов, а также обеспечение отсутствия загрязнений в полости пресс-формы перед каждым впрыском.

Устранение размерных и геометрических дефектов

Размерные и геометрические дефекты связаны с окончательной формой и точностью отливки и напрямую влияют на её способность правильно устанавливаться и функционировать в сборке. К типичным проблемам этой категории относятся заусенцы, коробление и смещение. Эти дефекты зачастую указывают на проблемы со станком для литья под давлением, самой пресс-формой или термическими напряжениями во время охлаждения. Устранение таких дефектов имеет важное значение для обеспечения эффективности производства и снижения затрат на последующую обработку.

Вспышка представляет собой тонкий нежелательный слой металла, образующийся по линии разъёма отливки или вокруг выталкивающих штифтов. Он возникает, когда расплавленный металл просачивается из полости пресс-формы под высоким давлением. Наиболее распространёнными причинами являются недостаточное усилие зажима станка, изношенные или повреждённые поверхности линии разъёма пресс-формы или чрезмерное давление впрыска. Подробное объяснение от Rapid Axis подчёркивает, что износ пресс-формы является основной причиной. Для устранения этой проблемы требуется систематическая проверка:

• Проверьте усилие зажима: Убедитесь, что усилие машины достаточное для плотного закрытия двух половинок пресс-формы под давлением при литье.
• Проверка пресс-формы: Проверьте поверхность разъёма на наличие загрязнений, износа или повреждений. Регулярное обслуживание пресс-формы имеет решающее значение.
• Оптимизация параметров процесса: Снизьте скорость или давление впрыска до уровня, при котором изделие полностью заполняется, но металл не выдавливается из полости.

Изгибание или деформация возникает, когда отливка искажается и теряет заданную форму во время или после затвердевания. Обычно это вызвано неравномерным охлаждением, создающим внутренние напряжения, которые тянут и скручивают деталь. Тонкостенные участки остывают и уменьшаются в размерах быстрее, чем толстостенные, что приводит к таким напряжениям. Другие причины включают неправильный выброс, из-за которого ещё горячая деталь механически изгибается. Чтобы устранить коробление, необходимо обеспечить равномерное охлаждение за счёт регулировки каналов охлаждения пресс-формы и проектирования детали с минимальными перепадами толщины стенок. Также можно предотвратить деформацию, скорректировав расположение выталкивающих штифтов для обеспечения сбалансированного усилия.

Несоответствие дефект, при котором две половины отливки неправильно совмещаются, в результате чего возникает ступенька или смещение по линии разъема. Почти всегда это механическая проблема, связанная с пресс-формой или машиной. Изношенные или сломанные фиксирующие штифты в пресс-форме, ослабленные компоненты в машине для литья под давлением или неправильная установка пресс-формы могут привести к такому несовпадению. Решение заключается в тщательной проверке и техническом обслуживании как пресс-формы, так и машины, чтобы обеспечить точное и воспроизводимое совмещение двух половин пресс-формы при каждом цикле.

Часто задаваемые вопросы о дефектах литья под давлением

1. Какие дефекты при литье под давлением встречаются чаще всего?

Наиболее распространенные дефекты литья под давлением можно разделить на три категории. Поверхностные дефекты включают пористость, пузыри, следы потока и трещины. Внутренние или структурные дефекты — усадочную пористость и включения. Размерные дефекты — заусенцы, коробление и несовпадение. Каждый тип имеет свои характерные причины, связанные с процессом, материалом или конструкцией пресс-формы.

2. Как обычно выявляются дефекты литья?

Многие дефекты, такие как заусенцы, следы потока, трещины и коробление, можно выявить при тщательном визуальном осмотре. Для внутренних дефектов, таких как пористость или включения, требуются методы неразрушающего контроля. К ним могут относиться рентгеновский контроль для просмотра внутренней части детали или ультразвуковой контроль для выявления скрытых дефектов.

3. В чём заключается ключ к предотвращению дефектов литья?

Ключ к предотвращению — это комплексный подход, сосредоточенный на трёх областях. Во-первых, это надёжный дизайн инструмента, обеспечивающий правильную систему литниковых каналов, вентиляцию и терморегулирование. Во-вторых, строгий контроль процесса, включающий оптимизацию скорости впрыска, давления и температур. В-третьих, качественное управление материалами, включающее использование чистых, правильно обработанных сплавов и поддержание чистоты производственной среды.

4. Каковы основные категории отказов, связанных с отливками?

Неисправности, связанные с отливками, обычно вызваны дефектами, которые нарушают целостность детали. Их можно разделить на поверхностные несовершенства, влияющие на покрытия или внешний вид, структурные дефекты, такие как пористость и трещины, снижающие механическую прочность и способные привести к разрушению, а также размерные неточности, такие как коробление или несоответствие, препятствующие правильной сборке и функционированию.