Lijevanje je jedna od važnih osnovnih industrija u nacionalnoj ekonomiji, ali kontrola, dizajn i tok procesa livenja često se oslanjaju na empirijsko prosuđivanje, tako da je kvalitet odlivaka teško garantovati, a stopa otpada je visoka. Lijevanje pod pritiskom je vrsta specijalnog livenja. Njegova suština je metoda u kojoj tečni ili polutečni metal ispunjava šupljinu kalupa velikom brzinom pod visokim pritiskom i skrućuje se pod pritiskom da bi se dobio odliv. Kako bi se dobili visokokvalitetni dijelovi za tlačno livenje na visokom nivou i osigurali da dijelovi za tlačno livenje ispunjavaju zahtjeve glatkoće, jasnog obrisa, guste strukture i visoke čvrstoće, potrebno je koordinirati i objediniti faktore koji utiču na proces livenja pod pritiskom. Za dijelove za livenje pod pritiskom od aluminijske legure, od pripreme proizvodnje do masovne proizvodnje, postoje mnoge veze uključene i mnogi faktori utjecaja, uključujući materijale, kalupe, opremu, procese i druge aspekte.
Defekti poroznosti u tlačnim odljevcima i njihovi uzroci
Radni komadi proizvedeni livenjem pod pritiskom od legure aluminijuma često se bacaju u otpad zbog prisustva pora. Postoji mnogo razloga za pore. Prilikom rješavanja ovog problema kvalitete proizvoda često je teško započeti. Kako brzo i ispravno poduzeti mjere za smanjenje stope otpada uzrokovanog porama? Ovo su problemi zbog kojih su zabrinuti svi proizvođači livenja pod pritiskom.
U proizvodnji livenja pod pritiskom od legure aluminijuma, uzroci pora često spadaju u sledeće kategorije.
Poroznost uzrokovana lošim kvalitetom otplinjavanja rafiniranja
U proizvodnji livenja pod pritiskom od legure aluminijuma, temperatura izlivanja tečnosti rastopljenog aluminijuma je obično između 610 i 660 stepeni. Na ovoj temperaturi, velika količina plina (uglavnom vodonika) je otopljena u aluminijskoj tekućini. Rastvorljivost vodonika u leguri aluminijuma usko je povezana sa rastvorivosti aluminijumske legure. Temperatura je usko povezana. U tečnom aluminijumu na oko 660 stepeni, to je oko 0,69cm3/100g, dok je u čvrstoj leguri aluminijuma na oko 660 stepeni, samo 0,036cm3/100g. U ovom trenutku, sadržaj vodonika u tekućem aluminijumu je oko 0,69 cm3/100 g. 19 do 20 puta. Stoga, kada se aluminijska legura stvrdne, oslobađa se velika količina vodika u obliku mjehurića u tlačnom livenju od legure aluminija.
Smanjite sadržaj plina u aluminijskoj tekućini i spriječite taloženje velike količine plina i stvaranje pora kada se aluminijska legura stvrdne. Ovo je svrha rafiniranja i otplinjavanja tokom procesa topljenja legure aluminijuma. Ako se sadržaj gasa u aluminijumskoj tečnosti prvobitno smanji, količina gasa koji se razvija tokom skrućivanja će se smanjiti, a takođe će se značajno smanjiti generisani mjehurići. Stoga je rafiniranje legure aluminijuma veoma važan proces. Ako je kvalitet rafiniranja dobar, mora biti manje pora. Ako je kvalitet rafiniranja loš, mora biti više pora. Mjera za osiguranje kvaliteta rafiniranja je odabir dobrog sredstva za rafiniranje. Dobar agens za rafinaciju može da reaguje da stvori mehuriće na oko 660 stepeni. Nastali mjehurići nisu previše nasilni, već se stvaraju jednoliko i kontinuirano. Kroz fizičku adsorpciju, ovi mjehurići se miješaju sa agensom za rafiniranje. Aluminijska tekućina je u punom kontaktu, adsorbira vodonik u aluminijskoj tekućini i izvlači ga iz površine tekućine. Stoga, vrijeme mjehurića ne bi trebalo biti prekratko, obično 6 do 8 minuta.
Kada se legura aluminijuma ohladi na 300 stepena, rastvorljivost vodonika u aluminijumskoj leguri je samo manja od 0,001cm3/100g, što je samo 1/700 od one u tečnom stanju. Pore nastale taloženjem vodika nakon skrućivanja su raspršene i male. Rupe ne utiču na curenje vazduha i obrađenu površinu i u osnovi su nevidljive golim okom.
Kada se aluminijumska tečnost stvrdne, mjehurići nastali taloženjem vodonika su relativno veliki, uglavnom u središtu konačnog skrućivanja aluminijske tekućine. Iako su i oni raspršeni, ovi mjehurići često dovode do curenja, a u teškim slučajevima se radni komad često baca u otpad.
Pore uzrokovane lošim izduvnim gasom
Kod tlačnog livenja od aluminijske legure, zbog lošeg ispušnog kanala kalupa i loše konstrukcije izduvnog kalupa, plin iz šupljine ne može se potpuno i glatko ispustiti tijekom tlačnog livenja, što rezultira postojanjem pora u određenim fiksni dijelovi proizvoda. Pore koje stvara plin u šupljini kalupa su ponekad velike, a ponekad male. Unutrašnje stijenke pora imaju oksidacijsku boju uzrokovanu oksidacijom aluminija i zraka. Razlikuju se od pora koje nastaje taloženjem plinovitog vodonika. Unutrašnji zidovi pora za taloženje gasovitog vodonika nisu tako glatki kao otvore za vazduh i nemaju oksidacionu boju. To je svijetlo sivi unutrašnji zid. Za pore uzrokovane lošim ispuštanjem, izduvni kanal kalupa treba poboljšati, a preostala aluminijska koža na izduvnom kanalu kalupa može se izbjeći na vrijeme.
Poroznost uzrokovana uvlačenjem zraka zbog nepravilnih parametara tlačnog livenja
U proizvodnji tlačnog livenja, parametri livenja pod pritiskom su pogrešno odabrani. Brzina punjenja aluminijumskog hidrauličkog livenja je prebrza, tako da se gas u šupljini ne može u potpunosti i glatko istisnuti iz šupljine na vreme, i uvlači se u aluminijumsku tečnost protokom aluminijumske tečnosti. Zbog površine legure aluminijuma, nakon brzog hlađenja, umotana je u očvrsnu ljusku od legure aluminijuma i ne može se isprazniti, formirajući veće pore. Ovakve pore su često ispod površine radnog komada. Ulaz aluminijske tekućine je manji od konačnog ušća, kruškolikog ili ovalnog oblika, a ima ih mnogo i velikih na završnoj tački skrućivanja. Za ovu vrstu pora, brzinu punjenja treba podesiti kako bi se osiguralo da protok tekućine od legure aluminija napreduje glatko bez stvaranja protoka velike brzine i uvlačenja zraka.
Rupe za skupljanje od legure aluminijuma
Legure aluminijuma, kao i drugi materijali, skupljaju se tokom skrućivanja. Što je viša temperatura livenja aluminijskih legura, to je veće skupljanje. Jedna pora uzrokovana volumnim skupljanjem postoji u dijelu završnog očvršćavanja legure, koji je nepravilnog oblika i ozbiljan. Ponekad u obliku mreže. Često u proizvodima koegzistira s porama zbog evolucije vodonika tokom skrućivanja. Postoje pore koje se skupljaju oko pora evolucije vodonika ili pora koje se uvijaju, a postoje nitaste ili mrežaste pore koje se protežu prema van oko mjehurića.
Za ovu vrstu pora, trebali bismo početi s temperaturom livenja da bismo to riješili. Ako uslovi procesa livenja pod pritiskom dozvoljavaju, temperatura livenja aluminijuma u tečnom stanju tokom livenja treba da se smanji što je više moguće. Ovo može smanjiti volumno skupljanje odljevka, smanjiti rupe za skupljanje i poroznost skupljanja. Ako se takve pore često pojavljuju u dijelu grijanja, možete razmisliti o dodavanju izvlačenja jezgre ili hladnog gvožđa da biste promijenili završni dio očvršćavanja i riješili problem nedostataka curenja.
Poroznost uzrokovana prevelikom razlikom debljine stijenke proizvoda
Oblik proizvoda često pati od problema prevelike razlike u debljini zida. Središte debljine zida je mjesto gdje se aluminijska tekućina konačno stvrdnjava, a to je ujedno i najvjerovatnije mjesto za stvaranje pora. Pore na ovoj debljini stijenke su mješavina taložnih pora i pora koje se skupljaju, koje nisu obične. mjere koje se mogu spriječiti.
Prilikom dizajniranja oblika proizvoda treba uzeti u obzir minimiziranje problema neravnomjerne ili prevelike debljine stijenke, usvajanje šuplje strukture i dodavanje izvlačenja jezgre ili hladnog željeza, ili hlađenja vodom, ili povećanje hlađenja ovdje u kalupu. u dizajnu kalupa. brzina. U proizvodnji tlačnog livenja treba obratiti pažnju na količinu pothlađivanja u područjima sa velikom debljinom, a temperaturu izlivanja treba na odgovarajući način smanjiti.
Iz gornje klasifikacije pora može se vidjeti da postoji mnogo razloga zašto proizvodi stvaraju pore u proizvodnji tlačnog livenja od aluminijske legure. Potrebno je otkriti uzrok i propisati pravi lijek za rješavanje problema. Glavne mjere i načini za sprečavanje pora su:
- Kako biste osigurali kvalitetu rafiniranja i otplinjavanja pri taljenju aluminijske legure, koristite dobra sredstva za rafiniranje i sredstva za otplinjavanje kako biste smanjili sadržaj plina u aluminijskoj tekućini i odmah uklonite okside poput naslaga i mjehurića na površini tekućine kako biste spriječili ponovni ulazak plina. u tlačnim odljevcima.
- Odaberite dobro sredstvo za odvajanje. Odabrani agens za odvajanje ne bi trebao proizvoditi plin tokom tlačnog livenja i imati dobre performanse otpuštanja.
- Uvjerite se da je izduv kalupa gladak i da nije začepljen, a da je ispuh u kalupu potpuno ispražnjen. Naročito na završnoj tački polimerizacije aluminijske tekućine, izduvni kanal mora biti neometan.
- Podesite parametre livenja pod pritiskom, a brzina punjenja kalupa ne bi trebalo da bude prebrza kako bi se sprečilo zarobljavanje vazduha. Temperatura livenja se takođe mora kontrolisati.
- U dizajnu proizvoda i dizajnu kalupa, treba obratiti pažnju na upotrebu izvlačenja i hlađenja jezgra kako bi se minimizirale prevelike razlike u debljini zida.
- Za pore koje se često pojavljuju u fiksnim dijelovima, kalup i dizajn treba poboljšati.
Nova dostignuća u tehnologiji livenja pod pritiskom od legure aluminijuma
Posljednjih godina ljudi su nastavili da unapređuju vakuumsku tehnologiju kako bi riješili probleme pora i šupljina skupljanja unutar tlačnih odljevaka kako bi mogli proizvoditi tlačne odljevke visoke čvrstoće, velike gustoće, zavarljivosti, toplinske obrade, uvijanja i drugih svojstava. Osim tlačnog livenja, razvijene su nove tehnologije kao što su livenje pod pritiskom i livenje pod pritiskom, koje se generalno nazivaju "metoda livenja pod pritiskom visoke gustine".
Tehnologija vakuumskog livenja
Metoda vakuumskog tlačnog livenja evakuiše ili djelomično evakuira plin u šupljini kalupa kako bi se smanjio tlak zraka u šupljini kalupa kako bi se olakšalo punjenje kalupa i eliminirao plin u talini legure, tako da talina legure ispunjava šupljinu kalupa pod pritiskom, i pod pritiskom očvrsnu da se dobiju gusti odljevci pod pritiskom.
Tehnologija tlačnog livenja sa kiseonikom
Većina plinova u tlačnim odljevcima su N 2 i H 2 , a O2 gotovo da nema. Glavni razlog je taj što O 2 reaguje sa aktivnim metalima i formira čvrste okside, što predstavlja teorijsku osnovu za tehnologiju livenja pod pritiskom. Lijevanje pod tlakom kisikom je da se šupljina kalupa napuni kisikom kako bi se zamijenio zrak prije tlačnog livenja. Prilikom ulaska u šupljinu kalupa, dio kisika se ispušta iz izduvnog žlijeba, a preostali kisik reagira s rastopljenim metalom i stvara dispergirane oksidne čestice, stvarajući trenutni vakuum u kalupu, čime se dobiva odljevak bez pora.
Polučvrsta tehnologija tlačnog livenja
Polučvrsto livenje pod pritiskom je tehnologija koja miješa tečni metal kada se stvrdne, dobije kašu sa čvrstom komponentom od oko 50% ili više pri određenoj brzini hlađenja, a zatim oblikuje suspenziju putem tlačnog livenja. Trenutno postoje dva procesa za polučvrsto livenje pod pritiskom: proces formiranja protoka i proces tiksoformiranja. Prvi je da se tečni metal ubaci u specijalno dizajniranu bačvu za brizganje, gde se smicanje primenjuje pomoću spiralnog uređaja kako bi se ohladio u polučvrstu suspenziju, a zatim se vrši livenje pod pritiskom. Potonji služi za dovođenje čvrstih metalnih čestica ili strugotina u spiralnu mašinu za brizganje, a polučvrste metalne čestice se liveju pod uslovima zagrevanja i smicanja.
Tehnologija tlačnog livenja ekstruzijom
Ekstruziono livenje pod pritiskom naziva se i "livanje od tečnog metala". Njegovi odlivci imaju dobru gustoću, visoke mehaničke osobine i bez izlivanja. Neka preduzeća u našoj zemlji su ga primenila u stvarnoj proizvodnji. Tehnologija tlačnog livenja ima odlične prednosti procesa. Ne samo da može zamijeniti tradicionalno livenje pod pritiskom, livenje pod niskim pritiskom i procese livenja pod pritiskom, već je i kompatibilan sa procesima livenja pod diferencijalnim pritiskom, kontinuiranim livenjem i kontinuiranim kovanjem, i procesima reološkog livenja polučvrstog materijala. . Stručnjaci vjeruju da je tehnologija ekstruzijskog tlačnog livenja vrhunska nova tehnologija koja obuhvata više polja procesa, bogata je konotacijom, vrlo inovativna i izuzetno izazovna.
Tehnologija livenja pod niskim pritiskom elektromagnetne pumpe
Lijevanje pod niskim pritiskom elektromagnetnom pumpom je novonastali proces livenja pod niskim pritiskom. U poređenju sa tehnologijom livenja pod niskim pritiskom zasnovanom na gasu, ona je potpuno drugačija u pogledu metoda pritiska. Koristi beskontaktnu elektromagnetnu silu za direktno djelovanje na tečni metal, što uvelike smanjuje probleme oksidacije i usisavanja uzrokovane nečistim komprimiranim zrakom i prekomjernim parcijalnim pritiskom, te postiže nesmetan transport i punjenje tekućeg aluminija. Spriječiti sekundarno zagađenje uzrokovano turbulencijom. Osim toga, sistem elektromagnetne pumpe je u potpunosti kontrolisan kompjuterskim digitalnim elementima, a izvođenje procesa je vrlo precizno i ponovljivo. Ovaj proces ima očigledne prednosti u pogledu prinosa, mehaničkih svojstava, kvaliteta površine i upotrebe metala. Kako se istraživanja produbljuju, ova tehnologija postaje sve zrelija.
Zaključak
Zbog neujednačene debljine stijenke diska od aluminijske legure i cilindričnih dijelova za tlačno livenje, sklone su nastanku nedostataka u kvaliteti livenja kao što su pore i rupe za skupljanje. Kroz kontinuirane eksperimente lijevanja, inženjeri mogu tražiti optimizirane parametre procesa livenja pod pritiskom. Na ovaj način se mogu odabrati razumni parametri procesa i izbjeći stvarni gubitak troškova livenja, donoseći značajnu ekonomsku korist preduzeću. Nadamo se da će ova tema biti od neke pomoći stvarnoj proizvodnji. Krajnji cilj je proizvodnja kvalifikovanih delova za livenje pod pritiskom koji će zadovoljiti stvarne proizvodne potrebe preduzeća. Sudeći po domaćim i stranim istraživanjima tlačnog livenja poslednjih godina, sa produbljivanjem teorijskih istraživanja, posebno razvojem tehnologije kompjuterske simulacije, obrasca strujanja metala koji ispunjava šupljinu, procesa očvršćavanja metala u šupljini, i bila su velika teorijska otkrića u pogledu pritiska protoka unutrašnje metalne tečnosti, temperaturnog gradijenta kalupa i deformacije kalupa.