ZKRATKA

Pri tlakovom liatí je návrh vedenia a brán kritickou inžinierskou disciplínou, ktorá určuje kvalitu konečného dielu. Vedenia sú kanály, ktoré rozvádzajú roztavený kov zo zálivky, zatiaľ čo brány sú starostlivo dimenzované otvory, ktoré regulujú prívod kovu do formy. Presne navrhnutý systém brán je nevyhnutný pre riadenie rýchlosti toku, minimalizáciu turbulencie, zníženie straty tepla a predchádzanie chybám ako pórozosť alebo studené zvary, čím sa zabezpečuje výroba hustej, vysokej integrity komponentu.

Základy systému brán: Definovanie vedení, brán a záliviek

Úspech každej operácie tlakovej liatiny začína základným pochopením jej prívodného systému. Táto sieť kanálov, známa ako vstrekovací systém, je zodpovedná za prepravu roztaveného kovu z liaciaceho stroja do dutiny formy pod obrovským tlakom a vysokou rýchlosťou. Hlavné komponenty tohto systému – prilievka, rozvádzač a vtok – majú každý svoju výraznú a dôležitú úlohu pri zabezpečení bezchybného finálneho výrobku. Nepochopenie ich funkcií vedie priamo k zlyhaniu výroby.

Cesta roztaveného kovu začína na prívodný kanál prilievke. Ide o počiatočný, zvyčajne kužeľovitý kanál, kde je kov vstrekovaný do formy z trysky stroja. Podľa poznatkov od Deco Products , prilievacia objímka vytvára kľúčové tesnenie, ktoré minimalizuje straty tlaku a spúšťa vyvážený tok. Z prilievky prechádza kov do priestor (runner) rozvádzača, súboru horizontálnych kanálov navrhnutých tak, aby rozviedli roztavený zliatiný materiál smerom k dutine výrobku. Ako je podrobne opísané od CEX Casting , hlavnou funkciou rozvádzača je rovnomerné rozdelenie prúdu, najmä pri viacdielnych formách, čo zabezpečuje rovnomerné naplnenie každej dielcovej dutiny.

Nakoniec roztavený kov prechádza cez brana , presnú dýzu, ktorá spája rozvádzač s dutinou dielu. Litínka je posledným kontrolným bodom a jej návrh má najväčší priamy vplyv na kvalitu odliatku. Zrýchľuje roztavený kov na požadovanú rýchlosť plnenia a zároveň určuje jeho tok vo vnútri dutiny. Celý systém pracuje súlade: vtokový kanál zavádza materiál, rozvádzače ho prenášajú a litinky riadia jeho konečné dodanie. Akákoľvek chyba v ktoromkoľvek z týchto komponentov ohrozuje celistvosť celého odliatku.

Základné princípy optimálneho návrhu rozvádzačov a litiniek

Navrhovanie efektívneho systému taviel a vtokov je zložitou rovnováhou medzi prúdením tekutín, termodynamikou a materiálovou vedou. Hlavným cieľom je úplné a rovnomerné naplnenie dutiny formy ešte predtým, ako sa roztavený kov zotvrdne, a to s minimálnym výskytom chýb. To vyžaduje dodržiavanie niekoľkých základných inžinierskych princípov, ktoré riadia tok kovu cez formu.

Základný princíp spočíva v zabezpečení hladkého, neturbulentného toku. Turbulencia zavádza do roztaveného kovu vzduch a oxidy, čo spôsobuje pórovitosť a štrukturálne slabosti. Ako zdôraznil Sefunm , tavielá treba starostlivo optimalizovať, aby sa znížila turbulencia. Toto sa dosahuje leštenými povrchmi, zaoblenými rohmi a priečnym prierezom, ktorý sa postupne zužuje smerom ku vtokovej bránke, čím sa udržiava tlak a rýchlosť. Systém taviel by mal byť tiež navrhnutý tak, aby zachycoval nečistoty alebo ochladený kov na svojich koncoch a zabránil ich vniknutiu do dutiny súčiastky.

Návrh brány zahŕňa kritické kompromisy. Veľkosť brány musí byť dostatočne veľká, aby umožnila rýchle naplnenie bez predčasného zamrznutia, ale zároveň dostatočne malá, aby ju bolo možné po odliatí ľahko odstrániť bez poškodenia súčiastky. Tvar brány tiež určuje tokový vzor vo vnútri dutiny. Pre rôzne aplikácie sa používajú rôzne typy brán, aby sa dosiahli špecifické vlastnosti plnenia.

Porovnanie bežných typov brán

Nakoniec závisí dosiahnutie spoľahlivého finálneho komponentu od hlbokého pochopenia vlastností materiálu a procesných parametrov. Odbornosť v oblasti tvárnenia vysokovýkonných kovov, ako napríklad tá, ktorú demonštruje Shaoyi (Ningbo) Metal Technology pri presnom kovaní automobilových súčiastok, zdôrazňuje dôležitosť prísnej kontroly procesu. Hoci je tlakové liatie a kovanie rôzne procesy, ich spoločným cieľom je vytváranie súčiastok s vysokou pevnosťou prostredníctvom dôsledného dizajnu a riadenia kvality. Kontrolný zoznam pre návrh die-casting by mal vždy obsahovať:

• Výber zliatiny: Zohľadnite tekutosť, rozsah tuhnutia a tepelné vlastnosti kovu.
• Geometria dielu: Analyzujte hrúbku stien, zložitosť a estetické požiadavky.
• Simulácia toku: Použite softvér na predpovedanie toku kovu, identifikáciu potenciálnych problémových oblastí a optimalizáciu návrhu ešte pred obrábaním ocele.
• Možnosti stroja: Zabezpečiť, aby rýchlosť záberu, tlak a objem spínača boli primerané pre konštrukciu časti a brány.
• Tepelná manažment: Plánovanie chladiacich kanálov na reguláciu rýchlosti tuhnutia a prevenciu chýb.

Kritická úloha umiestnenia brány pri kvalite odlievania

Okrem veľkosti a tvaru je strategické umiestnenie brány jedným z najkritickejších rozhodnutí pri návrhu lisovania. Miesto, kde roztavený kov vstupuje do dutiny, diktuje celý vzor plnenia, ovplyvňuje tepelný gradient v časti a nakoniec určuje prítomnosť alebo neprítomnosť kritických defektov. Dobre umiestnená brána zaisťuje postupné, jednotné plnenie, zatiaľ čo zle umiestnená môže časť od začiatku zničiť.

Hlavné pravidlo, ako je uvedené v mnohých inžinierskych zdrojoch, je umiestniť bránu v najhrubších častiach súčiastky. Tento princíp zabezpečuje, že tieto oblasti, ktoré sa tuhnú najdlhšie, sú nepretržite napájané roztaveným kovom pod tlakom, čím sa zabráni pórovitosti spôsobenej smršťovaním. Umiestnenie brány v tenkej časti môže spôsobiť predčasné zmrznutie kovu, čo zablokuje tok a povedie k chybe známej ako studený zvar, pri ktorej dva prúdy kovu nesplynú správne.

Okrem toho musí byť poloha brány vybraná tak, aby smerovala tok kovu spôsobom, ktorý pred sebou tlačí vzduch a plyny cez ventily a pretečenia. Ako vysvetľujú odborníci na Diecasting-mould , brána by mala byť umiestnená tak, aby sa zabránilo priamemu narážaniu na jadrá alebo krehké časti formy, čo môže spôsobiť eróziu nástroja a vyvolať turbulencie. Tok by mal byť zameraný pozdĺž stien dutiny, aby sa podporil hladký, laminárny plnenie.

Scenáre umiestnenia brány: dobré vs. zlé

• Zlé umiestnenie: Vstrekovanie do tenkej steny vo vzdialenosti od ťažiska dielu.
  Výsledná chyba: Vysoké riziko predčasného zmrznutia, čo vedie k neúplnému naplneniu (nedoliatie) alebo studeným švom. Ttok je dlhý a neefektívny.
• Dobrá poloha: Vstrekovanie do najhrubšej časti steny dielu.
  Výhoda: Zabezpečuje, že oblasť s najväčším objemom materiálu je napĺňaná ako posledná a pod tlakom, čím sa účinne odstraňuje zmršťovacia pórovitosť a získava sa husté, plné liatie.
• Zlé umiestnenie: Umiestnenie vstreku tak, aby dva tokové fronty narazili čelne v kritickej estetickej oblasti.
  Výsledná chyba: Vytvára viditeľnú spojnú čiaru, ktorá je štrukturálne slabým miestom a povrchovou chybou.
• Dobrá poloha: Umiestnenie vstreku tak, aby podporoval jediný, nepretržitý tok, ktorý končí na pretečení.
  Výhoda: Vytláča vzduch a nečistoty pred tokovým frontom von z dutiny, čím vznikne čistý, hustý diel s minimálnym množstvom zachyteného plynu.

V niektorých prípadoch jedna brána nestačí na veľké alebo zložité diely. Na zabezpečenie úplného naplnenia môže byť potrebný systém s viacerými bránami. Toto však zvyšuje zložitosť, pretože brány musia byť vyvážené tak, aby súčasne napĺňali svoje príslušné časti, a tým sa zabráni vzniku vnútorných zvarovacích čiar, kde sa stretávajú fronty toku.

Riešenie problémov: Bežné chyby spôsobené nevhodným návrhom vstrekovacieho systému

Významný podiel všetkých chýb pri tlakovom liatí možno pripísať suboptimálnemu vstrekovaciemu systému. Keď inžinieri narazia na problémy ako pórovitosť, povrchové vady alebo neúplné diely, mali by skontrolovať najmä konštrukciu rozvádzača a brán. Pochopenie priameho vzťahu medzi konkrétnou konštrukčnou chybou a výslednou vadou je kľúčové pre účinné riešenie problémov a optimalizáciu procesu.

Napríklad, poroznosť , prítomnosť malých dutín vo výlialku, je často spôsobená nadmerným vírením. Keď roztavený kov prudko víri v rozvádzači alebo pri vstupe do brány, zachytí sa vzduch a iné plyny, ktoré sa následne uzavrú vo výrobku počas tuhnutia. Brána, ktorá je príliš malá pre požadovaný prietok, môže pôsobiť ako tryska postrekovača, rozprašovať kov a tým zhoršiť tento problém. Riešením je často zväčšenie plochy brány, vyrovnanie dráhy rozvádzača alebo prepracovanie uhla vstupu brány tak, aby sa dosiahlo menej chaotické plnenie.

Ďalším bežným problémom je studených zvarov alebo nedoliatia , kde dutina formy nie je úplne zaplnená. K tomu zvyčajne dochádza, keď roztavený kov príliš rýchlo chladne a stráca svoju tekutosť, než dosiahne najvzdialenejšie body dutiny. Príčinou môže byť príliš dlhý systém privádzania kovu, čo spôsobuje nadmernú stratu tepla, alebo príliš tenká brána, ktorá obmedzuje tok a spôsobuje predčasné zmrznutie kovu. Úprava návrhu tak, aby sa skrátila dráha toku alebo zväčšila hrúbka brány, tento problém často vyrieši.

Sprievodca odstraňovaním problémov s napájacím systémom

Kľúčom je systematický prístup k diagnostike. Keď sa objaví chyba, mali by inžinieri analyzovať súčiastku, určiť miesto a charakter chyby a potom pomocou softvéru na simuláciu toku alebo empirickej analýzy nájsť súvislosť s konštrukciou prívodného systému. Malé postupné úpravy tečia alebo brány, po ktorých nasleduje starostlivá kontrola výsledkov, sú najúčinnejším spôsobom, ako diagnostikovať a vyriešiť tieto trvalé výrobné problémy.

Často kladené otázky

1. Čo je vstupný otvor a rozvádzač pri liatí?

Pri liatí je rozvádzač kanál, ktorý prenáša roztavený materiál z hlavnej prilievky smerom do dutiny dielu. Vstupný otvor je konkrétny otvor medzi koncom rozvádzača a samotnou dutinou dielu. Úlohou rozvádzača je distribúcia, zatiaľ čo úlohou vstupného otvoru je regulovať konečný vstup materiálu, čím ovplyvňuje jeho rýchlosť, smer a tok.

2. Čo je rozvádzač pri liatí?

Rozvádzač je kanál vyfrézovaný do ocele formy, ktorý slúži ako dráha pre roztavený kov. Jeho hlavnou funkciou je distribuovať kov zo stredového bodu (prilievky) cez jeden alebo viac vstupných otvorov do dutín formy. Dobre navrhnutý systém rozvádzačov udržiava teplotu a tlak kovu a minimalizuje turbulencie.

3. Čo je vstupný otvor pri tlakovom liatí?

Vstupný kanál pri tlakovom odliatku je poslednou a často najmenšou časťou kanálového systému predtým, ako roztavený kov vstúpi do vlastného tvaru súčiastky (dutiny). Jeho návrh je kritický, pretože ovplyvňuje rýchlosť a charakter toku kovu pri plnení formy. Vstupný kanál musí byť dostatočne veľký na rýchle naplnenie súčiastky, ale zároveň dostatočne malý na to, aby sa správne odmrazil a dal sa ľahko odstrániť zo hotovej súčiastky.

4. Čo je odlievací líniec?

Odlievací líniec je jednoducho iný názov pre línečný systém vo forme na tlakové odlievanie. Označuje celú sieť kanálov, ktoré vedú roztavenú zliatinu zo striekania ku vstupným kanálom. Tento termín zdôrazňuje, že tieto kanály sú nedeliteľnou súčasťou samotnej formy.