Kľúčové príčiny vzniku púzder vo vstrekovacom liatí

ZKRATKA

Púzdrenie vo vstrekovacom liatí je povrchová chyba, ktorá sa prejavuje ako vyduté bubliny spôsobené expanziou zachyteného plynu tesne pod povrchom kovu. Hlavnou príčinou je zachytenie plynu alebo vzduchu v dôsledku turbulentného toku kovu a nedostatočného vetrania formy. Medzi ďalšie dôležité faktory patrí nadmerná teplota roztaveného kovu alebo formy, nesprávne použitie tvarových mazív a nečistoty alebo fyzikálne nedostatky vo vlastnom hliníkovom zliatine.

Úloha zachyteného plynu a vzduchu pri tvorbe púzder

Najzákladnejšou príčinou vzniku púzder pri tlakovej liatine je zachytenie plynu vo vnútri formy počas vstrekovania kovu. Púzdre sú v podstate špecifickou formou plynovej pórovitosti, pri ktorej je zachytený plyn umiestnený tesne pod povrchom odliatku. Keď sa roztavený kov tuhne, tento zachytený plyn je vystavený obrovskému tlaku. Po vysunutí súčiastky z formy je odstránená vonkajšia podpora a stále mäkká kovová kožka môže byť vytláčaná von nadímajúcim sa plynom, čím vzniká charakteristické púzdro.

Tento plyn môže mať niekoľko zdrojov. Najbežnejší je vzduch, ktorý sa už predtým nachádza vo vnútri formy a v systéme tlmivých kanálov. Ak je roztavený kov vstrekovaný príliš rýchlo alebo ak nie je tok optimálne navrhnutý, vzniká turbulencia. Tento turbulentný, chaotický tok sa prehýba sám do seba, čím dochádza k zachyteniu bublín vzduchu, ktoré nemôžu uniknúť predtým, ako sa kov ztuhne. Ako je podrobne opísané v technickej analýze od CEX Casting , zlý návrh brány a tečie je častou príčinou, pretože nezabezpečuje hladký, laminárny tok kovu do formy.

Ďalším dôležitým faktorom je nedostatočné vetranie. Vetracie kanály sú malé drážky navrhnuté tak, aby umožnili unik vzduchu z dutiny, keď sa táto napĺňa roztaveným kovom. Ak sú tieto kanály zablokované, príliš malé alebo zle umiestnené, vzduch nemá kam uniknúť a uväzňuje sa vo vnútri odliatku. Výsledkom je pórovitosť a pri povrchu aj pľuzgierky. Optimalizácia systému vetrania je kľúčovým krokom pri predchádzaní tomuto typu chýb.

Na zníženie zachytávania plynu a vzduchu je potrebné uplatniť niekoľko osvedčených postupov:

• Optimalizujte návrh brán a tečí: Použite softvér na simuláciu toku v diele na navrhnutie systému, ktorý zabezpečí hladké, neturbulentné plnenie dutiny formy.
• Zabezpečte dostatočné vetranie: Navrhnite a udržiavajte čisté a účinné vetracie kanály a prebytkové brány, aby sa umožnilo úplné odstránenie vzduchu.
• Kontrolujte rýchlosť vstrekovania: Upravte profil vstrekovania, najmä počiatočnú fázu pomalého vstrekovania, aby sa jemne vytláčal vzduch z dutiny pred začiatkom vysokorýchlostného plnenia.
• Využite podporu vákua: Pri kritických komponentoch môže proces lisovania do foriem za vákua aktívne odstraňovať vzduch z dutiny pred vstrekovaním, čím sa takmer úplne eliminuje riziko chýb spôsobených zachytením plynu.

Parametre procesu: Ako teplota a mazivá spôsobujú pľuzgiere

Okrem fyzického zachytávania vzduchu majú na vznik podmienok pre tvorbu pľuzgierov významný vplyv prevádzkové parametre procesu. Riadenie teploty a aplikácia maziva sú dvoma najdôležitejšími oblasťami. Príliš vysoké teploty, a to buď v roztavenom kove alebo v samotnej forme, môžu zhoršiť problémy splynením. Podľa prehľadu od Sunrise Metal , vysoké teploty môžu zvýšiť tlak pár v roztavenej zliatine a spôsobiť rozklad formových mazív, pri ktorom sa uvoľňujú plyny, ktoré sa následne zachytia.

Tmely na formy, alebo uvoľňovacie prostriedky, sú nevyhnutné na zamedzenie prichytenia odliatku na forme, ale ich nesprávne použitie je hlavnou príčinou póravosti plynom a vzniku púz. Ak sa aplikuje príliš veľa tmelu alebo sa nanáša nerovnomerne, nadbytočná kvapalina sa môže hromadiť vo forme. Pri kontakte s horúcou roztavenou kovovou látkou sa tento nadbytok okamžite odparí a vytvorí veľké množstvo plynu, ktorý nemá čas uniknúť cez vetracie kanály. Ako je uvedené v správe spoločnosti The Hill & Griffith Company , tmeľ pre piest je často najväčším samostatným prispievateľom, najmä keď sa používa navyše na kompenzáciu opotrebeného hrotu piesta.

Vlhkosť je ďalším kľúčovým faktorom. Akákoľvek zvyšková vlhkosť vo forme, spôsobená netesnosťami chladiacich kanálov, kvapkajúcimi rozprašovačmi alebo dokonca samotným uvoľňovacím prostriedkom, sa pri vstrekovaní premení na paru. Táto para sa správa rovnako ako každý iný zachytený plyn, vytvára tlak pod povrchom odliatku, ktorý môže viesť k vzniku púz. Preto je nevyhnutné udržiavať suché prostredie vo forme.

Na zabránenie vzniku puchýřov spôsobených procesnými parametrami by mali operátori dodržiavať nasledujúce nápravné opatrenia:

1. Dodržiavajte prísne riadenie teploty: Zabezpečte, aby roztavené zliatiny aj forma boli udržiavané v rámci stanovených teplotných rozsahov, aby sa predišlo prehriatiu a nadmernému tvoreniu plynu.
2. Nanášajte mazivo šetrne a rovnomerne: Použite automatické systémy na postriekvanie, ktoré nanášajú minimálne, ale konzistentné povlaky vysokej kvality a málo zvyškového uvoľňovacieho prostriedku.
3. Zabezpečte čas na odparovanie: Uistite sa, že po postrieknutí je dostatočná oneskorená doba, aby sa úplne odparila voda alebo rozpúšťadlá obsiahnuté v mazive, než sa forma uzavrie.
4. Vykonávajte pravidelnú údržbu: Pravidelne kontrolujte a opravujte netesnosti vodných alebo hydraulických hadíc a uistite sa, že trysky na postriekvanie neprepadávajú.

Materiálové a fyzikálne vady ako koreňové príčiny

Posledná kategória príčin súvisí s integritou materiálu odliatku a prítomnosťou fyzických nespojitostí vo vnútri toku kovu. Puchýre môžu vzniknúť z nečistôt priamo v zliatine. Napríklad prvky s nízkou teplotou varu, ako olovo alebo kadmium, sa môžu počas procesu liatia alebo následnej tepelnej úpravy odpariť a vytvárať tak vnútorný plynový tlak. Podobne hliníkové zliatiny môžu počas tavby absorbovať vodík, ktorý sa počas tuhnutia pokúsi uniknúť, čo vedie k pórovitosti a tvorbe puchýrov.

Fyzické chyby vzniknuté počas procesu plnenia sú tiež veľmi škodlivé. Výskum publikovaný v Engineering Failure Analysis uvádza, že studené lupienky – polotuhé kúsky kovu, ktoré sa odlomia zo stien vstrekovacieho rukáva – sú hlavnou príčinou veľkých púz, najmä v oblastiach blízko vstrekovacieho systému. Tieto lupienky spôsobujú nespojitosti vo vnútornej štruktúre odliatku. Plyn prítomný v týchto dutinách sa počas tepelného spracovania roztiahne a vytvorí výrazné povrchové púzy. Medzi iné podobné chyby patria studené kvapky, studené vstreky a oxidové vrstvy, ktoré všetky narušujú homogenitu kovu a slúžia ako miesta iniciovania púz

Zabránenie týmto defektom súvisiacim s materiálom vyžaduje prísne kontroly po celom procese, od manipulácie s surovinami až po konečnú výrobu. Kľúčové je spolupracovať so dodávateľom, ktorý preukazuje pevné záväzky voči kontrole kvality. Napríklad výrobcovia náročných automobilových dielcov často používajú certifikované postupy ako IATF16949 a internú kontrolu kvality, aby zabezpečili integritu materiálu od začiatku do konca, čo je kritickou praktikou pri predchádzaní takýmto defektom.

Aby sme lepšie porozumeli týmto odlišným príčinám, nasledujúca tabuľka porovnáva pľuzgiere spôsobené plynovou pórovitosťou a tými vzniknutými fyzickými alebo chemickými chybami:

Riešenia zahŕňajú predhriatie a dôkladné sušenie surovín, použitie zliatin vysokej čistoty a efektívne odplyňovacie procesy s dusíkom alebo argónom na odstránenie rozpusteného vodíka pred odliatím.

Často kladené otázky o pľuzgierkoch pri tlakovom liatí

1. Aká je hlavná príčina pľuzgierkov pri tlakovom liatí?

Hlavnou príčinou pľuzgierkov je zachytený plyn, najčastejšie vzduch z formy, ktorý sa zachytí kvôli turbulentnému toku roztaveného kovu a nedostatočnému veteniu. Tento plyn, uložený tesne pod povrchom odliatku, sa roztiahne a vytlačí mäkkú kovovú kožku von, čím vznikne bublina.

2. Môže tepelné spracovanie spôsobiť vznik púzder na odliatku z lisovacej formy?

Áno, tepelné spracovanie je bežnou príčinou vzniku púzder. Diel môže vyzerať dokonale vo svojom stave hneď po odliatí, ale ak je pod povrchom zachytený plyn alebo fyzické nespojenie, vysoké teploty pri tepelnom spracovaní spôsobia výrazné rozšírenie plynu, čím sa chyba prejaví ako povrchové púzdro.

3. Ako rozlíšiť púzdro a všeobecnú pórovitosť?

Púzdra sú povrchová alebo takmer povrchová chyba, ktorá sa prejavuje ako vyduté výčnelky na koži odliatku. Všeobecná pórovitosť na druhej strane označuje dutiny, ktoré sa môžu nachádzať kdekoľvek vo vnútri odliatku, vrátane hĺbky dielu. Aj keď obe chyby vznikajú zachytením plynu, púzdra sú špecificky tie póry, ktoré sú dostatočne blízko povrchu na to, aby ho deformovali.