POVZETEK

Sledovi toka na površinah iz litega kovine so vidne črte, trakovi ali vzorci, ki kažejo na neenakomeren tok raztaljene kovine med procesom polnjenja kalupa. Glavni vzrok je predčasno strjevanje zaradi dejavnikov, kot so nizka temperatura kalupa, neustrezna hitrost polnjenja ali napaka v zasnovi kalupa. Odprava teh napak zahteva sistematično prilagoditev procesnih parametrov, optimizacijo temperature kalupa ter izboljšanje sistema vlivnika, da se zagotovi gladko in enakomerno polnjenje votline kalupa.

Razumevanje sledov toka: opredelitev in vizualna identifikacija

Pri procesu litja pod tlakom je doseganje brezhibne površinske obdelave glavni cilj. Vendar se lahko pojavijo različne napake, od katerih so najpogostejše sledovi toka. Sledovi toka, imenovani tudi črte toka, so površinske napake, ki se pojavljajo kot nedirectionirane črte, brazde ali veni. Ti vzorci, ki lahko spominjajo na zemljevid, sledijo poti, ki jo je stopljena kovina pretekla ob polnjenju votline vlika. Čeprav gre večinoma za površinske napake, so pogosto vidni in jih je mogoče zaznati s prsti, kar kaže na nepravilnost v površini litega izdelka.

Oblikovanje sledov pretoka je vprašanje toplotne dinamike in mehanike tekočin. Pojavijo se, ko različni tokovi taljenega kovine v kalupu ne združijo popolnoma. To se zgodi, ker se del tekoče kovine predčasno strdi, medtem ko ostalo še vedno teče. Ko se še vedno taljena kovina pretaka čez te delno strdene dele, ustvarja nepopolne spoje in vidne črte na površini. To niso razpoke, temveč dokaz turbulentnega ali prekinjenega procesa polnjenja, pri katerem se čeljusti kovine niso brezšivno zlepile.

Vizualna identifikacija sledov pretoka je prvi korak pri diagnosticiranju težave. Tehniki za kontrolo kakovosti iščejo določene značilnosti, da jih ločijo od drugih napak. Ključni vizualni kazalci vključujejo:

• Brizgi ali črte: Najpogostejši videz so gladke, nekoliko valovite črte, ki se razlikujejo od teksture osnovne kovine.
• Neusmerjeni vzorci: Za razliko od ris, ki imajo jasno smer, se sledovi tokovanja pogosto pojavljajo kot vrtinčaste ali zavijajoče vzorce.
• Sprememba barve: Sledovi lahko imajo nekoliko drugačen odtenek ali stopnjo leska v primerjavi s površino okoli njih.
• Lokacija: Pogosto se pojavljajo okoli vhoda ali tam, kjer se srečata več tokov talinega kovine.

Pomembno je ločiti sledove tokovanja od drugih napak, kot so sledovi toplotnega razpokanja. Sledi toplotnega razpokanja so drobne površinske razpoke na litju, ki jih povzroča toplotna utrujenost samega orodja, ne pa težave s tokom kovine med enim samim ciklusom. Razumevanje teh razlik je ključno za uveljavitev pravih ukrepov za odpravo napake.

Osnovni vzroki nastanka sledi tokovanja pri litju pod tlakom

Sledovi pretoka niso posledica samega po sebi obstoječega problema, temveč so posledica kombinacije dejavnikov, povezanih s procesnimi parametri, konstrukcijo kalupa in ravnanjem z materialom. Temeljita diagnoza zahteva pregled celotnega procesa pod visokim tlakom. Glavni krivci izvirajo iz pogojev, ki povzročijo predčasno ali neenakomerno hlajenje taline med polnjenjem votline kalupa.

Eden najpomembnejših dejavnikov je temperatura – tako kalupa kot taline. Nizka temperatura kalupa je pogosta vzrok; na primer temperatura pod 180 °C za aluminijeve zlitine ali pod 90 °C za cinkove zlitine lahko povzroči prehitro ohlajevanje kovine ob stiku s stenami orodja. Podobno, če sama talina ni na optimalni temperaturi, se poveča njena viskoznost, kar ovira gladko pretakanje in preprečuje ustrezno združevanje ločenih front. To povzroči značilne brazgotine in črte na končnem delu.

Dinamika, kako se kovina vbrizga v kalup, je enako pomembna. Napačna hitrost polnjenja lahko moti proces. Če je hitrost prepočasna, ima kovina predolgo časa za ohlajevanje, preden se votlina napolni, kar povzroči hladne naveze in sledove toka. Nasprotno pa previsoka hitrost povzroči turbulenco, zaradi katere se zavaruje zrak in prepreči laminarni tok, kar prav tako povzroči napake na površini. Cilj je napolniti votlino čim hitreje, ne da bi pri tem povzročili turbulenco – delikatno ravnovesje, ki zahteva natančno nadzorovanje.

Poleg parametrov procesa ima fizična konstrukcija kalupa in njegovih sestavnih delov temeljno vlogo. Slabo zasnovan sistem vlivnikov in kanalov je pogost vzrok težav s tokom. Premajhni ali nepravilno postavljeni vlivniki lahko omejujejo tok oziroma ustvarjajo cureke, medtem ko ostre kote v sistemu kanalov lahko povzročijo turbulenco. Nadalje, neustrezno prezračevanje preprečuje izpuščanje ujetega zraka in plinov iz votline, ko vstopa kovina. Ta ujeti zrak deluje kot ovira, ki moti pot toka kovine in povzroča nepravilnosti na površini. Nazadnje je treba uporabo sredstev za olajšanje izvlečenja iz kalupa ali prevlek previdno upravljati. Prekomerna ali neenakomerno nanašana prevleka lahko moti tok kovine ter vpliva na temperaturo površine kalupa, kar prispeva k nastanku sledi toka.

Preizkušene rešitve in strategije preprečevanja

Učinkovito odpravljanje sledi tokov zahteva sistematičen pristop, ki naslavlja vzroke, ugotovljene v diagnostični fazi. Rešitve vključujejo prilagoditev procesnih parametrov, morebitne spremembe orodij in uvedbo preventivnih konstrukcijskih strategij. Najhitrejše in pogosto najučinkovitejše spremembe se naredijo na nastavitvah stroja.

Prva vrsta obrambe je optimizacija temperatur. Povečanje temperature pripomočka zagotovi, da ostane talina dlje tekoča, kar omogoča brezševnim združevanje različnih front tokov pred strjevanjem. Kot priporočajo viri, kot je Minghe Casting , ohranjanje temperatur nad 180 °C za aluminij in v območju 90–150 °C za cink je dober začetek. Prilagajanje temperature taline lahko izboljša tudi pretoknost. Poleg temperature je ključna optimizacija hitrosti polnjenja. To pomeni, da je treba najti ustrezno hitrost vbrizga, da se votlina popolnoma napolni, preden se kateri koli del kovine strdi, hkrati pa se izognemo prekomerni turbulenci. Dokončno prilagajanje teh parametrov je pogosto iterativen proces, s katerim se določi optimalno ravnovesje za določen del in model.

Če je prilagajanje procesnih parametrov nezadostno, se mora osredotočenost preusmeriti na samo kalup. Zelo pomembna je konstrukcija sistema vlitja. To lahko pomeni prilagoditev prečnega prereza ali položaja vlivnika za izboljšanje tokovnega stanja kovine ob vstopu v votlino. Širjenje prelivnih žlebov in izboljšanje prezračevanja lahko zagotovi pot za izpuščanje ujetega zraka in hladnejše kovine, kar omogoča enakomernost polnjenja. Poleg tega je treba natančno nadzorovati uporabo sredstev za ločevanje od kalupa, da bodo tanke in enakomerne ter ne ovirale toka kovine. Naslednja tabela povzema pristop problem–rešitev:

Za dolgoročno preprečevanje, zlasti med razvojem novih delov, ponujajo sodobne tehnologije učinkovita orodja. Uporaba programske opreme za simulacijo tokokrožja kalupa v fazi načrtovanja je zelo učinkovito preprečevalno sredstvo. Kot opažajo strokovnjaki pri Bruschi ta programoma lahko napovedujeta, kako se bo kovina gibala skozi kalup, ter določita potencialna področja, kjer bi se lahko pojavili brazgotinski sledovi, še preden se obdeluje katerikoli jekleni orodje. To omogoča inženirjem, da virtualno optimizirajo sisteme dotoka, kanalov in hlajenja ter tako prihranijo pomembne čase in stroške tako, da napake preprečijo že v začetku.

Vpliv konstrukcije kalupa in izbire materiala na brazgotinske sledove

Medtem ko lahko upravljavci prilagajajo parametre procesa v tovarni, so najbolj zanesljive rešitve za preprečevanje tokov pogosto vgrajene v začetno zasnovo kalupov in izbiro live. Ti temeljni elementi narekujejo temeljne pogoje, pod katerimi taljena kovina teče in se utrdi, zaradi česar so ključni za dosledno doseganje visokokakovostnih površinskih povrhov.

Dobro izdelani kalup je temelj likčenja brez napak. Sistem vrat, ki vključuje spru, tekalnike in vrata, mora biti zasnovan tako, da zmerno metal v votlino dostavlja nadzorovano, ne turbulentno. Najboljše prakse pri oblikovanju kalupov, kot so poudarjeni z viri, kot so Prototool , poudarjajte gladke prehode, ustrezno velike kanale in položaje vrat, ki spodbujajo enakomeren vzorec polnjenja. Enako pomembna je ventilacijska in prelivna naprava. Ventili so majhni kanali, ki omogočajo izhod zračnim mehurčkom iz votline, ko kovina vstopa. Brez ustrezne ventilacije lahko ujeti zrak povzroči nasprotni tlak, kar moti tok in lahko povzroči napake, kot so sledovi toka in poroznost.

Izbira materiala igra tudi subtilno, a pomembno vlogo. Različni zlitini za litje pod tlakom, kot sta cink (Zamak) in aluminij (npr. A380), imajo različne toplotne in tokovne lastnosti. Zlitine cinka imajo na splošno nižje talilne temperature in višjo tekočnost, kar jih lahko naredi bolj zmogljive v določenih situacijah. Vendar ima vsak zlitina svoj idealen obseg temperature litja, tlaka in hitrosti. Poznavanje teh lastnosti je bistveno za prilagoditev tako konstrukcije kalupa kot tudi parametrov procesa, da se preprečijo napake, povezane s tokom. Tudi kemijska sestava zlitine, vključno s vsebnostjo silicija ali magnezija, lahko vpliva na njeno strjevanje in nagnjenost k določenim napakam.

Na koncu je preprečevanje površinskih napak povezano s preciznim inženiringom od začetka do konca. To načelo velja ne le za litje v kalupe, temveč tudi za druge postopke visokozmogljive proizvodnje. Na primer, pri avtomobilskih komponentah tudi postopki, kot je vroče kovanje, zahtevajo skrbno nadzorovanje pretoka materiala, da se zagotovi strukturna celovitost in brezhibne površine. Podjetja, ki se specializirajo za precizno proizvodnjo, kot je Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , si zaslužijo ugled tako, da obvladajo te zapletene procese za kritične aplikacije, kot so kovanski deli za avtomobilske dele, kjer kakovost ni kompromisna. Uporaba naprednih simulacij, notranjega načrtovanja orodij in stroge kontrole kakovosti so značilni znaki posvečenosti proizvodnji brezhibnih komponent, ne glede na to, ali so lite ali kovane.

Pogosta vprašanja

1. Kaj so toplotni odtisi pri litju v kalupe?

Toplotne pike so drobne, pajkove razpokane, ki se pojavijo na površini litega dela. Za razliko od sledov toka, ki nastanejo zaradi težav s tokom taline v enem samem polivu, toplotne pike nastanejo kot posledica toplotne utrujenosti samih kalupnih jekel. Skozi mnogo ciklov segrevanja in hlajenja se na površini kalupa razvijejo razpoke, ki se nato prenesejo na površino vsakega izdelanega dela. To je znak obrabe kalupa, ne pa težave s procesnimi parametri.

2. Kako odpraviti sledi toka pri brizganju?

Čeprav ta članek govori predvsem o litju v kalupe, se sledi toka pojavljajo tudi pri brizganju plastike iz podobnih razlogov. Rešitve so konceptualno podobne: povečanje temperature kalupa in taline plastične mase za izboljšanje toka, optimizacija hitrosti in tlaka brizganja, da se zagotovi enakomerno polnjenje kalupa ter sprememba oblike kalupa z povečanjem vhodov ali kanalov. Povečanje nazadnjega tlaka lahko prav tako pomaga zagotoviti enakomerno zbijenost materiala in preprečiti napake, povezane s tokom.