Ulivanje je ena od pomembnih osnovnih industrij v nacionalnem gospodarstvu, vendar so nadzor, načrtovanje in potek procesa ulivanja pogosto odvisni od empirične presoje, zato je kakovost ulitkov težko zagotoviti, stopnja odpadkov pa je visoka. Tlačno litje je vrsta posebnega litja. Njegovo bistvo je metoda, pri kateri tekoča ali poltekoča kovina z veliko hitrostjo pod visokim pritiskom napolni votlino kalupa in se pod pritiskom strdi, da dobimo ulitke. Da bi dobili visokokakovostne dele za tlačno litje na visoki ravni in zagotovili, da deli za tlačno litje izpolnjujejo zahteve glede gladkosti, jasnih obrisov, goste strukture in visoke trdnosti, je treba uskladiti in poenotiti vplivne dejavnike v postopek tlačnega litja. Za dele za tlačno litje iz aluminijevih zlitin, od priprave proizvodnje do množične proizvodnje, je vključenih veliko povezav in veliko vplivnih dejavnikov, vključno z materiali, kalupi, opremo, procesi in drugimi vidiki.
Napake poroznosti v tlačnih ulitkih in njihovi vzroki
Obdelovanci, izdelani s tlačnim litjem iz aluminijeve zlitine, se pogosto zavržejo zaradi prisotnosti por. Razlogov za pore je veliko. Pri reševanju te težave s kakovostjo izdelka je pogosto težko začeti. Kako hitro in pravilno sprejeti ukrepe za zmanjšanje stopnje ostankov, ki jih povzročajo pore? To so vprašanja, ki skrbijo vse proizvajalce za tlačno litje aluminijevih zlitin.
V proizvodnji tlačnega litja aluminijevih zlitin vzroki za pore pogosto spadajo v naslednje kategorije.
Poroznost zaradi slabe kakovosti razplinjevanja rafiniranja
Pri proizvodnji tlačnega litja iz aluminijevih zlitin je temperatura vlivanja staljene aluminijeve tekočine običajno med 610 in 660 stopinjami. Pri tej temperaturi se v aluminijevi tekočini raztopi velika količina plina (predvsem vodika). Topnost vodika v aluminijevi zlitini je tesno povezana s topnostjo aluminijeve zlitine. Temperatura je tesno povezana. V tekočem aluminiju pri približno 660 stopinjah je približno 0,69 cm3/100g, medtem ko je v trdni aluminijevi zlitini pri približno 660 stopinjah le 0,036cm3/100g. V tem času je vsebnost vodika v tekočem aluminiju približno 0,69 cm3/100 g. 19- do 20-krat. Ko se aluminijeva zlitina strdi, se torej v tlačnem litju aluminijeve zlitine sprosti velika količina vodika v obliki mehurčkov.
Zmanjšajte vsebnost plina v aluminijevi tekočini in preprečite, da bi velika količina plina precipitirala in povzročila pore, ko se aluminijeva zlitina strdi. To je namen rafiniranja in razplinjevanja med postopkom taljenja aluminijeve zlitine. Če se vsebnost plina v aluminijevi tekočini prvotno zmanjša, se bo količina plina, ki se razvije med strjevanjem, zmanjšala, prav tako pa se bodo znatno zmanjšali nastali mehurčki. Zato je rafiniranje aluminijeve zlitine zelo pomemben proces. Če je kakovost rafiniranja dobra, mora biti manj por. Če je kakovost rafiniranja slaba, mora biti več por. Ukrep za zagotavljanje kakovosti rafiniranja je izbira dobrega sredstva za rafiniranje. Dobro sredstvo za rafiniranje lahko reagira in ustvari mehurčke pri približno 660 stopinjah. Ustvarjeni mehurčki niso preveč nasilni, ampak nastajajo enakomerno in neprekinjeno. S fizično adsorpcijo se ti mehurčki pomešajo s sredstvom za rafiniranje. Aluminijeva tekočina je v popolnem stiku, adsorbira vodik v aluminijevi tekočini in ga odvaja s površine tekočine. Zato čas brbotanja ne sme biti prekratek, običajno 6 do 8 minut.
Ko je aluminijeva zlitina ohlajena na 300 stopinj, je topnost vodika v aluminijevi zlitini le manjša od 0,001 cm3/100g, kar je le 1/700 tiste v tekočem stanju. Pore, ki nastanejo zaradi izločanja vodika po strjevanju, so razpršene in majhne. Luknjice ne vplivajo na uhajanje zraka in strojno obdelano površino ter so v bistvu nevidne s prostim očesom.
Ko se aluminijeva tekočina strdi, so mehurčki, ki nastanejo zaradi izločanja vodika, relativno veliki, večinoma v središču končnega strjevanja aluminijeve tekočine. Čeprav so tudi razpršeni, ti mehurčki pogosto povzročijo puščanje, v hudih primerih pa se obdelovanec pogosto zavrže.
Pore, ki nastanejo zaradi slabega izpuha
Pri tlačnem litju aluminijeve zlitine se zaradi slabega izpušnega kanala kalupa in slabe izpušne strukture kalupa plin v votlini med tlačnim litjem ne more popolnoma in gladko izprazniti, kar ima za posledico obstoj por v nekaterih fiksni deli izdelka. Pore, ki jih tvori plin v votlini kalupa, so včasih velike in včasih majhne. Notranje stene por imajo oksidacijsko barvo, ki nastane zaradi oksidacije aluminija in zraka. Razlikujejo se od por, ki nastanejo pri obarjanju vodikovega plina. Notranje stene por za obarjanje vodikovega plina niso tako gladke kot zračne luknje in nimajo oksidacijske barve. To je svetlo siva notranja stena. Za pore, ki nastanejo zaradi slabega izpuha, je treba izboljšati izpušni kanal kalupa in se lahko pravočasno izognemo ostanku aluminijaste kože na izpušnem kanalu kalupa.
Poroznost, ki jo povzroči vnos zraka zaradi neustreznih parametrov tlačnega litja
Pri proizvodnji tlačnega litja so parametri tlačnega litja neustrezno izbrani. Hitrost polnjenja aluminijevega hidravličnega litja je prehitra, tako da plina v votlini ni mogoče v celoti in gladko iztisniti iz votline pravočasno, in ga vleče v aluminijevo tekočino s tokom aluminijeve tekočine. Zaradi površine aluminijeve zlitine se po hitrem ohlajanju zavije v strjeno lupino iz aluminijeve zlitine in je ni mogoče izprazniti, pri čemer nastanejo večje pore. Tovrstne pore so pogosto pod površino obdelovanca. Vhod aluminijeve tekočine je manjši od končnega sotočja, hruškaste ali ovalne oblike, na končni točki strjevanja pa jih je veliko in veliko. Pri tej vrsti por je treba hitrost polnjenja prilagoditi tako, da se zagotovi nemoten pretok tekočine iz aluminijeve zlitine brez ustvarjanja hitrega toka in vnosa zraka.
Luknje za krčenje iz aluminijeve zlitine
Aluminijeve zlitine se tako kot drugi materiali med strjevanjem skrčijo. Višja kot je temperatura litja aluminijevih zlitin, večje je krčenje. V končnem strjevalnem delu zlitine obstaja ena pora, ki je nepravilne oblike in je resna zaradi krčenja volumna. Včasih v obliki mreže. V izdelkih pogosto obstaja skupaj s porami zaradi sproščanja vodika med strjevanjem. Okrog por za sproščanje vodika ali kodranih por so pore za krčenje, okoli mehurčkov pa so nitaste ali mrežaste pore, ki se raztezajo navzven.
Za tovrstne pore bi morali začeti s temperaturo litja, da bi jo rešili. Če pogoji postopka tlačnega litja dopuščajo, je treba temperaturo tekočega litja aluminija med tlačnim litjem čim bolj znižati. To lahko zmanjša prostorninsko krčenje ulitka, zmanjša luknje zaradi krčenja in poroznost zaradi krčenja. Če se takšne pore pogosto pojavljajo v grelnem delu, lahko razmislite o dodajanju vlečenja jedra ali hladnega železa, da spremenite končni strjevalni del in rešite problem napak pri puščanju.
Poroznost, ki jo povzroča prevelika razlika v debelini stene izdelka
Oblika izdelka pogosto trpi zaradi prevelike razlike v debelini stene. Središče debeline stene je mesto, kjer se aluminijeva tekočina končno strdi, in je tudi najverjetneje mesto za nastanek por. Pore pri tej debelini stene so mešanica padavinskih por in skrčilnih por, ki niso navadne. ukrepe, ki jih je mogoče preprečiti.
Pri načrtovanju oblike izdelka je treba razmisliti o zmanjšanju problema neenakomerne ali prevelike debeline stene, sprejetju votle strukture in dodajanju vlečenja jedra ali hladnega železa ali vodnega hlajenja ali povečanja hlajenja tukaj v kalupu. v oblikovanju kalupa. hitrost. Pri proizvodnji tlačnega litja je treba paziti na količino podhlajevanja v območjih z veliko debelino in temperaturo vlivanja ustrezno znižati.
Iz zgornje razvrstitve por je razvidno, da obstaja veliko razlogov, zakaj izdelki ustvarjajo pore pri proizvodnji tlačnega litja aluminijevih zlitin. Treba je ugotoviti vzrok in predpisati pravo zdravilo za rešitev težave. Glavni ukrepi in načini za preprečevanje por so:
- Da zagotovite kakovost rafiniranja in razplinjevanja pri taljenju aluminijeve zlitine, uporabite dobra sredstva za rafiniranje in sredstva za razplinjevanje, da zmanjšate vsebnost plina v aluminijevi tekočini, in takoj odstranite okside, kot so pene in mehurčki na površini tekočine, da preprečite ponoven vstop plina. v tlačnih ulitkih.
- Izberite dobro sredstvo za sproščanje. Izbrano ločevalno sredstvo ne sme proizvajati plina med tlačnim litjem in mora imeti dobre lastnosti ločevanja.
- Prepričajte se, da je izpuh kalupa gladek in ni blokiran ter da je izpuh v kalupu popolnoma izpraznjen. Zlasti na končni točki polimerizacije aluminijeve tekočine mora biti izpušni kanal neoviran.
- Prilagodite parametre tlačnega litja in hitrost polnjenja kalupa ne sme biti prehitra, da preprečite ujetost zraka. Prav tako je treba nadzorovati temperaturo litja.
- Pri načrtovanju izdelka in oblikovanju kalupov je treba pozornost nameniti uporabi vlečenja jedra in hlajenja, da se čim bolj zmanjšajo čezmerne razlike v debelini stene.
- Za pore, ki se pogosto pojavljajo v fiksnih delih, je treba izboljšati kalup in obliko.
Nov razvoj tehnologije tlačnega litja aluminijevih zlitin
V zadnjih letih so ljudje še naprej izboljševali vakuumsko tehnologijo, da bi rešili težave s porami in krčečimi votlinami znotraj tlačnih ulitkov, tako da lahko proizvajajo tlačne ulitke z visoko trdnostjo, visoko gostoto, varljivostjo, toplotno obdelavo, zvitostjo in drugimi lastnostmi. Poleg tlačnega litja so bile razvite nove tehnologije, kot sta tlačno litje in poltrdno tlačno litje, ki se na splošno imenujejo "metoda tlačnega litja z visoko gostoto".
Tehnologija vakuumskega tlačnega litja
Metoda vakuumskega tlačnega litja odvaja ali delno odvaja plin v votlini kalupa, da se zmanjša zračni tlak v votlini kalupa, da se olajša polnjenje kalupa in odstrani plin v talini zlitine, tako da talina zlitine napolni votlino kalupa pod pritiskom, in pod pritiskom strjen, da dobimo goste tlačne ulitke.
Tehnologija tlačnega litja s kisikom
Večina plinov v tlačnih ulitkih je N 2 in H 2, O 2 pa skoraj ni. Glavni razlog je, da O 2 reagira z aktivnimi kovinami in tvori trdne okside, kar zagotavlja teoretično osnovo za tehnologijo tlačnega litja s kisikom. Pri tlačnem litju s kisikom se votlina kalupa napolni s kisikom, da se nadomesti zrak pred tlačnim litjem. Ko vstopi v votlino kalupa, se del kisika izpusti iz izpušnega utora, preostali kisik pa reagira s staljeno kovino, da ustvari razpršene oksidne delce, ki tvorijo trenutni vakuum v kalupu, s čimer dobimo tlačno litje brez por.
Tehnologija poltrdnega tlačnega litja
Poltrdno tlačno litje je tehnologija, ki meša tekočo kovino, ko se ta strdi, pridobi goščo s trdno komponento približno 50 % ali več pri določeni stopnji hlajenja in nato oblikuje goščo s tlačnim litjem. Trenutno obstajata dva postopka za poltrdno tlačno litje: postopek tekočega oblikovanja in postopek tiksoformiranja. Prvi je dovajanje tekoče kovine v posebej zasnovan sod za brizganje, kjer se s spiralno napravo izvaja striženje, da se ohladi v poltrdno brozgo, nato pa se izvede tlačno litje. Slednji je namenjen dovajanju trdnih kovinskih delcev ali odrezkov v stroj za spiralno brizganje, poltrdni kovinski delci pa so tlačno uliti v pogojih segrevanja in striženja.
Tehnologija ekstruzijskega tlačnega litja
Ekstruzijsko tlačno litje se imenuje tudi "litje tekočih kovin". Njegovi ulitki imajo dobro gostoto, visoke mehanske lastnosti in nimajo izlitja. Nekatera podjetja v naši državi so ga uporabila v dejanski proizvodnji. Tehnologija tlačnega litja ima odlične procesne prednosti. Ne le da lahko nadomesti tradicionalne postopke tlačnega litja, stiskalnega litja, nizkotlačnega litja in vakuumskega tlačnega litja, ampak je združljiv tudi z litjem pri diferenčnem tlaku, kontinuirnim litjem in kontinuirnim kovanjem ter postopki poltrdnega reološkega litja. . Strokovnjaki verjamejo, da je tehnologija ekstruzijskega tlačnega litja vrhunska nova tehnologija, ki obsega več procesnih področij, je bogata s konotacijami, zelo inovativna in izjemno zahtevna.
Tehnologija nizkotlačnega litja z elektromagnetno črpalko
Nizkotlačno ulivanje z elektromagnetno črpalko je na novo nastajajoči postopek nizkotlačnega litja. V primerjavi s tehnologijo nizkotlačnega litja, ki temelji na plinu, je popolnoma drugačna v smislu metod tlačenja. Uporablja brezkontaktno elektromagnetno silo za neposredno delovanje na tekočo kovino, kar močno zmanjša težave z oksidacijo in sesanjem, ki jih povzroča nečist stisnjen zrak in previsok parcialni tlak, ter doseže nemoten transport in polnjenje tekočega aluminija. Preprečite sekundarno onesnaženje zaradi turbulence. Poleg tega je sistem elektromagnetne črpalke popolnoma nadzorovan z računalniškimi digitalnimi elementi, izvedba procesa pa je zelo natančna in ponovljiva. Ta postopek ima očitne prednosti v smislu izkoristka, mehanskih lastnosti, kakovosti površine in izkoristka kovine. Ker se raziskave še naprej poglabljajo, postaja ta tehnologija vedno bolj zrela.
Zaključek
Zaradi neenakomerne debeline stene diska iz aluminijeve zlitine in cilindričnih delov za tlačno ulivanje se lahko pojavijo napake kakovosti tlačnega ulivanja, kot so pore in luknje zaradi krčenja. S poskusi neprekinjenega vlivanja lahko inženirji iščejo bolj optimizirane parametre procesa tlačnega litja. Na ta način je mogoče izbrati razumne procesne parametre in se lahko izogniti dejanskim odpadnim stroškom litja, kar podjetju prinese pomembne gospodarske koristi. Upamo, da bo ta tema kaj pomagala dejanski proizvodnji. Končni cilj je izdelava kvalificiranih delov za tlačno litje, ki ustrezajo dejanskim proizvodnim potrebam podjetij. Sodeč po domačih in tujih raziskavah tlačnega litja v zadnjih letih, s poglabljanjem teoretičnih raziskav, zlasti z razvojem tehnologije računalniške simulacije, je vzorec toka kovine, ki polni votlino, proces strjevanja kovine v votlini in veliki teoretični preboji v pretočnem tlaku notranje kovinske tekočine, temperaturnem gradientu kalupa in deformaciji kalupa.