Støping er en av de viktige basisnæringene i den nasjonale økonomien, men kontroll, design og prosessflyt av støpeprosessen er ofte avhengig av empirisk vurdering, så kvaliteten på støpegods er vanskelig å garantere og skraphastigheten er høy. Trykkstøping er en type spesialstøping. Dens essens er en metode der flytende eller halvflytende metall fyller formhulen med høy hastighet under høyt trykk og størkner under trykk for å oppnå støpegods. For å oppnå høykvalitets, høynivå støpedeler og sikre at støpedelene oppfyller kravene til glatthet, klare konturer, tett struktur og høy styrke, er det nødvendig å koordinere og forene påvirkningsfaktorene i støpeprosessen. For støpedeler av aluminiumslegeringer, fra produksjonsforberedelse til masseproduksjon, er det mange koblinger involvert og mange påvirkningsfaktorer, inkludert materialer, støpeformer, utstyr, prosesser og andre aspekter.
Porøsitetsdefekter i støpegods og deres årsaker
Arbeidsstykker produsert ved støping av aluminiumslegeringer kasseres ofte på grunn av tilstedeværelsen av porer. Det er mange årsaker til porene. Når du løser dette produktkvalitetsproblemet, er det ofte vanskelig å starte. Hvordan raskt og riktig iverksette tiltak for å redusere skraphastigheten forårsaket av porene? Dette er problemer som alle produsenter av støping av aluminiumslegeringer er bekymret for.
I produksjon av støping av aluminiumslegeringer faller årsakene til porene ofte i følgende kategorier.
Porøsitet forårsaket av dårlig raffineringsavgassingskvalitet
I pressstøping av aluminiumslegeringer er helletemperaturen til smeltet aluminiumsvæske vanligvis mellom 610 og 660 grader. Ved denne temperaturen er en stor mengde gass (hovedsakelig hydrogen) oppløst i aluminiumsvæsken. Løseligheten til hydrogen i aluminiumslegering er nært beslektet med den for aluminiumslegering. Temperatur er nært beslektet. I flytende aluminium ved omtrent 660 grader er den omtrent 0,69 cm3/100g, mens den i solid aluminiumslegering ved omtrent 660 grader bare er 0,036cm3/100g. På dette tidspunktet er hydrogeninnholdet i det flytende aluminiumet ca. 0,69 cm3/100g. 19 til 20 ganger. Derfor, når aluminiumslegeringen størkner, frigjøres en stor mengde hydrogen i form av bobler i aluminiumslegeringens pressestøping.
Reduser gassinnholdet i aluminiumsvæsken og hindre at store mengder gass feller ut og forårsaker porer når aluminiumslegeringen størkner. Dette er formålet med raffinering og avgassing under smelteprosessen av aluminiumslegering. Dersom gassinnholdet i aluminiumvæsken opprinnelig reduseres, vil mengden gass som utvikles under størkning reduseres, og boblene som dannes vil også reduseres betydelig. Derfor er raffinering av aluminiumslegering en svært viktig prosess. Hvis raffineringskvaliteten er god, må det være færre porer. Hvis raffineringskvaliteten er dårlig, må det være flere porer. Tiltaket for å sikre kvaliteten på raffineringen er å velge et godt raffineringsmiddel. Et godt raffineringsmiddel kan reagere for å produsere bobler ved rundt 660 grader. Boblene som genereres er ikke for voldsomme, men genereres jevnt og kontinuerlig. Gjennom fysisk adsorpsjon blandes disse boblene med raffineringsmidlet. Aluminiumsvæsken er i full kontakt, adsorberer hydrogenet i aluminiumvæsken og bringer den ut av væskeoverflaten. Derfor bør ikke bobletiden være for kort, vanligvis 6 til 8 minutter.
Når aluminiumslegeringen avkjøles til 300 grader, er oppløseligheten av hydrogen i aluminiumslegeringen bare mindre enn 0,001 cm3/100 g, som bare er 1/700 av den i flytende tilstand. Porene som produseres ved utfelling av hydrogen etter størkning er spredte og små. Nålehullene påvirker ikke luftlekkasjen og den maskinerte overflaten, og er i utgangspunktet usynlige for det blotte øye.
Når aluminiumvæsken størkner, er boblene som produseres ved utfelling av hydrogen relativt store, for det meste i sentrum av den endelige størkningen av aluminiumvæsken. Selv om de også er spredt, fører disse boblene ofte til lekkasje, og i alvorlige tilfeller blir arbeidsstykket ofte skrotet.
Porer forårsaket av dårlig eksos
Ved støping av aluminiumslegering, på grunn av den dårlige eksoskanalen til formen og den dårlige eksosdesignstrukturen til formen, kan ikke gassen i hulrommet bli fullstendig og jevnt ut under presstøping, noe som resulterer i eksistensen av porer i visse faste deler av produktet. Porene som dannes av gassen i formhulen er noen ganger store og noen ganger små. Porenes indre vegger har en oksidasjonsfarge forårsaket av oksidasjon av aluminium og luft. De er forskjellige fra porene som produseres av hydrogengassutfelling. De indre veggene til hydrogengassutfellingsporene er ikke like glatte som lufthullene og har ingen oksidasjonsfarge. Det er en lys grå innervegg. For porer forårsaket av dårlig eksos, bør eksoskanalen til formen forbedres, og gjenværende aluminiumshud på eksoskanalen til formen kan unngås i tide.
Porøsitet forårsaket av luftinnblanding på grunn av feil støpeparametere
I støpeproduksjon er støpeparameterne feil valgt. Fyllingshastigheten til hydraulisk støping av aluminium er for høy, slik at gassen i hulrommet ikke kan ekstruderes helt og jevnt fra hulrommet i tide, og trekkes inn i aluminiumsvæsken av strømmen av aluminiumsvæske. På grunn av overflaten til aluminiumslegeringen, etter rask avkjøling, er den pakket inn i et størknet aluminiumslegeringsskall og kan ikke slippes ut, og danner større porer. Denne typen porer er ofte under overflaten av arbeidsstykket. Inngangen til aluminiumsvæsken er mindre enn den endelige sammenløpet, pæreformet eller ovalformet, og det er mange og store ved det endelige størkningspunktet. For denne typen porer bør fyllingshastigheten justeres for å sikre at væskestrømmen av aluminiumslegering beveger seg jevnt uten å generere høyhastighetsstrøm og luftinnblanding.
Krympehull av aluminiumslegering
Aluminiumslegeringer, som andre materialer, krymper under størkning. Jo høyere støpetemperatur av aluminiumslegeringer, jo større krymping. En enkelt pore forårsaket av volumkrymping eksisterer i den endelige størkningsdelen av legeringen, som er uregelmessig i form og alvorlig. Noen ganger i nettingform. Ofte i produkter sameksisterer det med porer på grunn av hydrogenutvikling under størkning. Det er krympeporer rundt hydrogenutviklingsporene eller krølleporene, og det er filamentøse eller nettinglignende porer som strekker seg til utsiden rundt boblene.
For denne typen porer bør vi starte med støpetemperaturen for å løse det. Hvis støpeprosessforholdene tillater det, bør den flytende støpetemperaturen for aluminium under støping reduseres så mye som mulig. Dette kan redusere volumkrympingen av støpegodset, redusere krympehull og krympeporøsitet. Hvis det ofte dukker opp slike porer i varmedelen, kan du vurdere å legge til kjernetrekking eller kaldjern for å endre den endelige størkningsdelen og løse problemet med lekkasjefeil.
Porøsitet forårsaket av for stor veggtykkelsesforskjell på produktet
Produktformen lider ofte av problemet med for stor veggtykkelsesforskjell. Sentrum av veggtykkelsen er der aluminiumvæsken til slutt størkner, og det er også det mest sannsynlige stedet å produsere porer. Porene ved denne veggtykkelsen er en blanding av nedbørporer og krympeporer, som ikke er vanlige. tiltak som kan forebygges.
Ved utforming av produktets form bør det vurderes å minimere problemet med ujevn eller overdreven veggtykkelse, ta i bruk en hul struktur, og legge til kjernetrekking eller kaldjern, eller vannkjøling, eller øke kjølingen her i formen bør vurderes. i formdesignet. hastighet. Ved trykkstøpingsproduksjon bør det tas hensyn til mengden underkjøling i områder med stor tykkelse, og helletemperaturen bør reduseres passende.
Fra ovennevnte klassifisering av porer, kan det ses at det er mange grunner til at produkter produserer porer i aluminiumslegeringspressstøpingsproduksjon. Det er nødvendig å finne ut årsaken og foreskrive riktig medisin for å løse problemet. De viktigste tiltakene og måtene å forhindre porer på er:
- For å sikre raffinerings- og avgassingskvaliteten ved smelting av aluminiumslegeringer, bruk gode raffineringsmidler og avgassingsmidler for å redusere gassinnholdet i aluminiumvæsken, og fjern oksider som avskum og bobler på væskeoverflaten for å hindre at gass kommer inn igjen. i støpegods.
- Velg et godt slippmiddel. Det valgte slippmiddelet skal ikke produsere gass under støping og ha god slippytelse.
- Sørg for at eksosen fra formen er jevn og ikke blokkert, og at eksosen i formen er fullstendig tømt. Spesielt ved det endelige polymerisasjonspunktet for aluminiumsvæsken må eksoskanalen være uhindret.
- Juster støpeparametrene, og formfyllingshastigheten bør ikke være for høy for å forhindre luftinnfanging. Støpetemperaturen må også kontrolleres.
- Ved produktdesign og formdesign bør man være oppmerksom på bruken av kjernetrekking og kjøling for å minimere for store veggtykkelsesforskjeller.
- For porer som ofte oppstår i faste deler, bør formen og designen forbedres.
Nye utviklinger innen støping av aluminiumslegeringer
I de siste årene har folk fortsatt å forbedre vakuumteknologien for å løse problemene med porer og krympende hulrom inne i støpegods, slik at de kan produsere støpegods med høy styrke, høy tetthet, sveisbarhet, varmebehandling, vridbarhet og andre egenskaper. I tillegg til pressstøping er det utviklet nye teknologier som klemstøping og semi-solid pressestøping, og kalles generelt for "høydensitets-støpemetode".
Vakuumstøpeteknologi
Vakuumstøpemetoden evakuerer eller delvis evakuerer gassen i formhulen for å redusere lufttrykket i formhulen for å lette formfylling og eliminere gassen i legeringssmelten, slik at legeringssmelten fyller formhulen under trykk, og under trykk størknet for å oppnå tette støpegods.
Oksygenert støpeteknologi
De fleste gassene i støpegods er N 2 og H 2 , nesten uten O 2 . Hovedårsaken er at O 2 reagerer med aktive metaller og danner faste oksider, noe som gir et teoretisk grunnlag for oksygenert trykkstøpeteknologi. Oksygenert støping er å fylle formhulen med oksygen for å erstatte luften før støping. Når det kommer inn i formhulen, slippes en del av oksygenet ut fra eksossporet, og det gjenværende oksygenet reagerer med det smeltede metallet for å generere dispergerte oksidpartikler, og danner et øyeblikkelig vakuum i formen, og oppnår derved en porefri formstøping.
Halvsolid støpeteknologi
Halvfast formstøping er en teknologi som rører om flytende metall når det størkner, oppnår en slurry med en fast komponent på omtrent 50 % eller mer ved en viss avkjølingshastighet, og deretter former slurryen gjennom støping. For tiden er det to prosesser for halvfast formstøping: flytende prosess og tiksoformingsprosess. Førstnevnte er å mate flytende metall inn i en spesialdesignet sprøytestøping, hvor skjæring påføres av en spiralanordning for å avkjøle den til en halvfast oppslemming, og deretter utføres støping. Sistnevnte er å mate faste metallpartikler eller spon inn i en spiralsprøytestøpemaskin, og halvfaste metallpartikler støpes under forhold med oppvarming og skjæring.
Ekstruderingsstøpeteknologi
Ekstruderingsstøping kalles også "flytende metallstøping". Dens støpegods har god tetthet, høye mekaniske egenskaper og ingen hellestigerør. Noen bedrifter i vårt land har brukt det i faktisk produksjon. Squeeze-støpeteknologi har utmerkede prosessfordeler. Den kan ikke bare erstatte tradisjonell støping, pressestøping, lavtrykksstøping og vakuumstøpeprosesser, men er også kompatibel med differensialtrykkstøping, kontinuerlig støping og kontinuerlig smiing, og halvfaste reologiske støpeprosesser. . Eksperter mener at ekstruderingsstøpingsteknologi er en banebrytende ny teknologi som spenner over flere prosessfelt, er rik på konnotasjoner, svært innovativ og ekstremt utfordrende.
Elektromagnetisk pumpe lavtrykksstøpeteknologi
Elektromagnetisk pumpe lavtrykksstøping er en nylig fremkommet lavtrykksstøpeprosess. Sammenlignet med gassbasert lavtrykksstøpeteknologi er det helt annerledes når det gjelder trykksettingsmetoder. Den bruker ikke-kontakt elektromagnetisk kraft for å virke direkte på flytende metall, noe som i stor grad reduserer oksidasjons- og sugeproblemer forårsaket av uren trykkluft og for høyt partialtrykk, og oppnår jevn transport og fylling av flytende aluminium. Forhindre sekundær forurensning forårsaket av turbulens. I tillegg er det elektromagnetiske pumpesystemet fullstendig kontrollert av datamaskinens digitale elementer, og prosessutførelsen er svært nøyaktig og repeterbar. Denne prosessen har åpenbare fordeler når det gjelder utbytte, mekaniske egenskaper, overflatekvalitet og metallutnyttelse. Etter hvert som forskningen fortsetter å bli dypere, har denne teknologien blitt mer og mer moden.
Konklusjon
På grunn av den ujevne veggtykkelsen til aluminiumslegeringsskiven og sylindriske støpedeler, er støpekvalitetsdefekter som porer og krympehull tilbøyelige til å oppstå. Gjennom kontinuerlige helleeksperimenter kan ingeniører søke mer optimaliserte støpeprosessparametere. På denne måten kan rimelige prosessparametere velges, og faktiske støpekostnader kan unngås, noe som gir betydelige økonomiske fordeler for bedriften. Det er håp om at dette temaet kan være til litt hjelp for faktisk produksjon. Det endelige målet er å produsere kvalifiserte die-casting deler for å møte de faktiske produksjonsbehovene til bedrifter. Ut fra innenlandsk og utenlandsk støpingsforskning de siste årene, med utdypingen av teoretisk forskning, spesielt utviklingen av datasimuleringsteknologi, flytmønsteret til metall som fyller hulrommet, størkningsprosessen av metall i hulrommet, og det har vært store teoretiske gjennombrudd i strømningstrykket til den indre metallvæsken, temperaturgradienten til formen og deformasjonen av formen.