Odlievanie je jedným z dôležitých základných odvetví v národnom hospodárstve, ale riadenie, návrh a procesný tok procesu odlievania sa často spoliehajú na empirický úsudok, takže kvalitu odliatkov je ťažké zaručiť a množstvo odpadu je vysoké. Tlakové liatie je typ špeciálneho liatia. Jej podstatou je metóda, pri ktorej tekutý alebo polotekutý kov plní vysokou rýchlosťou pod vysokým tlakom dutinu formy a pod tlakom tuhne, čím sa získajú odliatky. Aby sme získali vysokokvalitné tlakové odliatky na vysokej úrovni a zabezpečili, že tlakové odliatky spĺňajú požiadavky hladkosti, jasného obrysu, hustej štruktúry a vysokej pevnosti, je potrebné koordinovať a zjednotiť ovplyvňujúce faktory v proces tlakového liatia. V prípade dielov na tlakové liatie z hliníkovej zliatiny, od prípravy výroby až po sériovú výrobu, existuje veľa súvislostí a veľa ovplyvňujúcich faktorov vrátane materiálov, foriem, zariadení, procesov a iných aspektov.
Poruchy pórovitosti tlakových odliatkov a ich príčiny
Obrobky vyrobené tlakovým liatím z hliníkovej zliatiny sú často vyradené kvôli prítomnosti pórov. Existuje veľa dôvodov pre póry. Pri riešení tohto problému s kvalitou produktu je často ťažké začať. Ako rýchlo a správne prijať opatrenia na zníženie šrotu spôsobeného pórmi? Toto sú problémy, ktoré znepokojujú všetkých výrobcov tlakových odliatkov z hliníkovej zliatiny.
Pri výrobe tlakového liatia z hliníkovej zliatiny príčiny pórov často spadajú do nasledujúcich kategórií.
Pórovitosť spôsobená zlou kvalitou odplyňovania pri rafinácii
Pri výrobe tlakového liatia z hliníkovej zliatiny je teplota liatia roztaveného hliníka zvyčajne medzi 610 a 660 stupňami. Pri tejto teplote sa v hliníkovej kvapaline rozpustí veľké množstvo plynu (hlavne vodíka). Rozpustnosť vodíka v hliníkovej zliatine úzko súvisí s rozpustnosťou hliníkovej zliatiny. Teplota spolu úzko súvisí. V tekutom hliníku pri asi 660 stupňoch je to asi 0,69 cm3/100 g, zatiaľ čo v pevnej hliníkovej zliatine pri asi 660 stupňoch je to len 0,036 cm3/100 g. V tomto čase je obsah vodíka v tekutom hliníku asi 0,69 cm3/100 g. 19 až 20 krát. Preto, keď hliníková zliatina tuhne, veľké množstvo vodíka sa uvoľňuje vo forme bublín v odliatku z hliníkovej zliatiny.
Znížte obsah plynu v hliníkovej kvapaline a zabráňte tomu, aby sa veľké množstvo plynu vyzrážalo a spôsobilo póry, keď hliníková zliatina tuhne. Toto je účelom rafinácie a odplynenia počas procesu tavenia hliníkovej zliatiny. Ak sa obsah plynu v hliníkovej kvapaline pôvodne zníži, množstvo plynu, ktoré sa uvoľní počas tuhnutia, sa zníži a tiež sa výrazne zníži tvorba bublín. Preto je rafinácia hliníkovej zliatiny veľmi dôležitým procesom. Ak je kvalita rafinácie dobrá, musí byť menej pórov. Ak je kvalita rafinácie zlá, musí byť viac pórov. Opatrením na zabezpečenie kvality rafinácie je výber dobrého rafinačného činidla. Dobrý rafinačný prostriedok môže reagovať a vytvárať bubliny pri teplote približne 660 stupňov. Vytvorené bubliny nie sú príliš prudké, ale vytvárajú sa rovnomerne a nepretržite. Prostredníctvom fyzikálnej adsorpcie sa tieto bubliny zmiešajú s rafinačným činidlom. Hliníková kvapalina je v úplnom kontakte, adsorbuje vodík v hliníkovej kvapaline a vynáša ho z povrchu kvapaliny. Preto by doba prebublávania nemala byť príliš krátka, vo všeobecnosti 6 až 8 minút.
Keď je hliníková zliatina ochladená na 30}0 stupňov, rozpustnosť vodíka v hliníkovej zliatine je len menšia ako 0,001 cm3/100 g, čo je len 1/700 rozpustnosti v kvapalnom stave. Póry vytvorené zrážaním vodíka po stuhnutí sú rozptýlené a malé. Dierky neovplyvňujú únik vzduchu a opracovaný povrch a sú v podstate neviditeľné voľným okom.
Keď hliníková kvapalina stuhne, bubliny vytvorené zrážaním vodíka sú relatívne veľké, väčšinou v strede konečného tuhnutia hliníkovej kvapaliny. Aj keď sú tiež rozptýlené, tieto bubliny často vedú k úniku a v závažných prípadoch sa obrobok často zošrotuje.
Póry spôsobené zlým výfukom
Pri tlakovom liatí hliníkovej zliatiny v dôsledku zlého výfukového kanála formy a zlej konštrukcie výfukovej konštrukcie formy nemôže byť plyn v dutine úplne a hladko vypustený počas tlakového liatia, čo vedie k existencii pórov v určitých pevné časti výrobku. Póry vytvorené plynom v dutine formy sú niekedy veľké a niekedy malé. Vnútorné steny pórov majú oxidačnú farbu spôsobenú oxidáciou hliníka a vzduchu. Líšia sa od pórov vytvorených zrážaním plynného vodíka. Vnútorné steny pórov zrážania plynného vodíka nie sú také hladké ako vzduchové otvory a nemajú žiadnu oxidačnú farbu. Je to svetlo šedá vnútorná stena. Pri póroch spôsobených zlým výfukom by sa mal výfukový kanál formy zlepšiť a včas sa vyhnúť zvyškovej hliníkovej koži na výfukovom kanáli formy.
Pórovitosť spôsobená unášaním vzduchu v dôsledku nevhodných parametrov tlakového liatia
Pri výrobe tlakového liatia sú parametre tlakového liatia nevhodne zvolené. Rýchlosť plnenia hydraulického odlievania hliníka je príliš vysoká, takže plyn v dutine nemôže byť včas úplne a hladko vytlačený z dutiny a je vťahovaný do hliníkovej kvapaliny prúdom hliníkovej kvapaliny. Vzhľadom na povrch hliníkovej zliatiny je po rýchlom ochladení zabalený do stuhnutého obalu z hliníkovej zliatiny a nedá sa vybiť, čím sa vytvárajú väčšie póry. Tento druh pórov je často pod povrchom obrobku. Vstup hliníkovej kvapaliny je menší ako konečný sútok, hruškovitého alebo oválneho tvaru a v konečnom bode tuhnutia je ich veľa a veľké. Pre tento druh pórov by mala byť rýchlosť plnenia nastavená tak, aby sa zabezpečilo, že tok kvapaliny z hliníkovej zliatiny postupuje hladko bez vytvárania vysokorýchlostného toku a strhávania vzduchu.
Zmršťovacie otvory z hliníkovej zliatiny
Zliatiny hliníka, podobne ako iné materiály, sa pri tuhnutí zmršťujú. Čím vyššia je teplota odlievania hliníkových zliatin, tým väčšie je zmrštenie. V konečnej tuhnúcej časti zliatiny existuje jediný pór spôsobený objemovým zmršťovaním, ktorý má nepravidelný tvar a je vážny. Niekedy v tvare sieťky. Často vo výrobkoch koexistuje s pórmi v dôsledku vývoja vodíka počas tuhnutia. Okolo pórov na vývoj vodíka alebo kučeravých pórov sú zmršťovacie póry a okolo bublín sú vláknité alebo sieťovité póry, ktoré sa rozširujú von.
Pre tento druh pórov by sme mali začať s teplotou odlievania, aby sme to vyriešili. Ak to podmienky procesu tlakového liatia dovoľujú, mala by sa teplota odlievania hliníka počas tlakového liatia čo najviac znížiť. To môže znížiť objemové zmrštenie odliatku, znížiť zmršťovacie otvory a pórovitosť zmršťovania. Ak sa takéto póry často objavujú vo vyhrievacej časti, môžete zvážiť pridanie ťahania jadra alebo studeného železa, aby ste zmenili konečnú tuhnúcu časť a vyriešili problém netesností.
Pórovitosť spôsobená nadmerným rozdielom hrúbky steny produktu
Tvar výrobku často trpí problémom nadmerného rozdielu hrúbky steny. Stred hrúbky steny je miesto, kde hliníková kvapalina konečne tuhne, a je to tiež najpravdepodobnejšie miesto na vytváranie pórov. Póry pri tejto hrúbke steny sú zmesou zrážacích pórov a zmršťovacích pórov, ktoré nie sú obyčajné. opatrenia, ktorým sa dá zabrániť.
Pri navrhovaní tvaru výrobku by sa malo zvážiť minimalizovanie problému nerovnomernej alebo nadmernej hrúbky steny, prijatie dutej konštrukcie a pridanie ťahania jadra alebo studeného železa alebo chladenia vodou alebo zvýšeného chladenia tu vo forme. v dizajne formy. rýchlosť. Pri výrobe tlakového liatia je potrebné venovať pozornosť množstvu podchladenia v oblastiach s veľkou hrúbkou a primerane znížiť teplotu liatia.
Z vyššie uvedenej klasifikácie pórov je možné vidieť, že existuje veľa dôvodov, prečo produkty vytvárajú póry pri výrobe tlakového liatia hliníkových zliatin. Na vyriešenie problému je potrebné zistiť príčinu a predpísať správny liek. Hlavné opatrenia a spôsoby prevencie pórov sú:
- Na zabezpečenie kvality rafinácie a odplynenia pri tavení hliníkovej zliatiny používajte dobré čistiace prostriedky a odplyňovacie činidlá na zníženie obsahu plynu v hliníkovej kvapaline a urýchlene odstráňte oxidy, ako je pena a bubliny na povrchu kvapaliny, aby ste zabránili opätovnému vstupu plynu. v tlakových odliatkoch.
- Vyberte si dobrý uvoľňovací prostriedok. Zvolený separačný prostriedok by nemal produkovať plyn počas tlakového liatia a mal by mať dobrý separačný výkon.
- Uistite sa, že výfuk z formy je hladký a nie je zablokovaný a že výfuk vo forme je úplne vypustený. Najmä v bode konečnej polymerizácie hliníkovej kvapaliny musí byť výfukový kanál voľný.
- Upravte parametre tlakového liatia a rýchlosť plnenia formy by nemala byť príliš vysoká, aby sa zabránilo zachyteniu vzduchu. Teplota odlievania musí byť tiež kontrolovaná.
- Pri návrhu produktu a návrhu formy by sa mala venovať pozornosť použitiu ťahania jadra a chladenia, aby sa minimalizovali nadmerné rozdiely v hrúbke steny.
- Pre póry, ktoré sa často objavujú v pevných častiach, by sa mala forma a dizajn vylepšiť.
Nový vývoj v technológii tlakového liatia hliníkových zliatin
V posledných rokoch ľudia pokračovali v zdokonaľovaní vákuovej technológie, aby vyriešili problémy s pórmi a zmršťovacími dutinami vo vnútri tlakových odliatkov, aby mohli vyrábať tlakové odliatky s vysokou pevnosťou, vysokou hustotou, zvariteľnosťou, tepelným spracovaním, skrútiteľnosťou a ďalšími vlastnosťami. Okrem tlakového liatia boli vyvinuté nové technológie ako tlakové liatie a polotuhé tlakové liatie, ktoré sa všeobecne nazývajú „metóda tlakového liatia s vysokou hustotou“.
Technológia vákuového liatia
Metóda vákuového tlakového liatia evakuuje alebo čiastočne evakuuje plyn z dutiny formy, aby sa znížil tlak vzduchu v dutine formy, aby sa uľahčilo plnenie formy a odstránil plyn v tavenine zliatiny, takže tavenina zliatiny vyplní dutinu formy pod tlakom, a pod tlakom stuhnuté, aby sa získali husté tlakové odliatky.
Technológia tlakového liatia kyslíkom
Väčšina plynov v tlakových odliatkoch je N 2 a H 2 , takmer bez O 2 . Hlavným dôvodom je, že O 2 reaguje s aktívnymi kovmi za vzniku pevných oxidov, čo poskytuje teoretický základ pre technológiu tlakového liatia s kyslíkom. Okysličené tlakové liatie je naplnenie dutiny formy kyslíkom, aby sa nahradil vzduch pred tlakovým liatím. Pri vstupe do dutiny formy je časť kyslíka vypustená z výfukovej drážky a zvyšný kyslík reaguje s roztaveným kovom za vzniku rozptýlených oxidových častíc, čím sa vo forme okamžite vytvorí vákuum, čím sa získa tlakový odliatok bez pórov.
Technológia polotuhého tlakového liatia
Polotuhé tlakové liatie je technológia, ktorá mieša tekutý kov, keď stuhne, získa suspenziu s tuhou zložkou približne 50 % alebo viac pri určitej rýchlosti ochladzovania a potom tvaruje suspenziu liatím pod tlakom. V súčasnosti existujú dva procesy pre polotuhé tlakové liatie: proces prietokového tvárnenia a proces tixoformovania. Prvým z nich je privádzanie tekutého kovu do špeciálne navrhnutého valca na vstrekovanie, kde sa pomocou špirálového zariadenia aplikuje šmyk, aby sa ochladil na polotuhú suspenziu, a potom sa uskutoční tlakové liatie. V druhom prípade sa pevné kovové častice alebo triesky privádzajú do špirálového vstrekovacieho stroja a polotuhé kovové častice sa odlievajú pod tlakom za podmienok zahrievania a strihu.
Technológia extrúzneho tlakového liatia
Odlievanie pomocou extrúzie sa tiež nazýva "lisovanie tekutých kovov". Jeho odliatky majú dobrú hustotu, vysoké mechanické vlastnosti a nemajú žiadne vylievacie stúpačky. Niektoré podniky v našej krajine ho aplikovali v skutočnej výrobe. Technológia tlakového odlievania má vynikajúce procesné výhody. Môže nielen nahradiť tradičné tlakové liatie, squeeze casting, nízkotlakové liatie a vákuové liatie, ale je tiež kompatibilné s diferenčným tlakovým liatím, kontinuálnym liatím a kontinuálnym kovaním a polotuhými reologickými procesmi. . Odborníci sa domnievajú, že technológia extrúzneho tlakového liatia je špičková nová technológia, ktorá pokrýva viaceré oblasti procesov, je bohatá na konotácie, je vysoko inovatívna a mimoriadne náročná.
Technológia nízkotlakového liatia s elektromagnetickým čerpadlom
Nízkotlakové liatie s elektromagnetickým čerpadlom je novo vznikajúci proces nízkotlakového liatia. V porovnaní s technológiou nízkotlakového liatia na báze plynu je to úplne iné, pokiaľ ide o metódy tlakovania. Využíva bezkontaktnú elektromagnetickú silu na priame pôsobenie na tekutý kov, čo výrazne znižuje problémy s oxidáciou a nasávaním spôsobené nečistým stlačeným vzduchom a nadmerným parciálnym tlakom a dosahuje hladkú prepravu a plnenie tekutého hliníka. Zabráňte sekundárnemu znečisteniu spôsobenému turbulenciou. Okrem toho je systém elektromagnetického čerpadla úplne riadený počítačovými digitálnymi prvkami a vykonávanie procesu je veľmi presné a opakovateľné. Tento proces má zjavné výhody z hľadiska výťažnosti, mechanických vlastností, kvality povrchu a využitia kovu. Ako sa výskum neustále prehlbuje, táto technológia je čoraz zrelšia.
Záver
Kvôli nerovnomernej hrúbke steny disku z hliníkovej zliatiny a valcových dielov odlievaných pod tlakom sú náchylné na výskyt defektov kvality tlakového odlievania, ako sú póry a zmršťovacie otvory. Prostredníctvom experimentov s nepretržitým liatím môžu inžinieri hľadať optimalizovanejšie parametre procesu tlakového liatia. Týmto spôsobom je možné zvoliť rozumné parametre procesu a vyhnúť sa skutočnému plytvaniu nákladmi na odlievanie, čo podniku prináša významné ekonomické výhody. Dúfame, že táto téma môže byť nejakou pomocou pre skutočnú výrobu. Konečným cieľom je vyrábať kvalifikované diely na tlakové liatie, ktoré spĺňajú skutočné výrobné potreby podnikov. Súdiac z domáceho a zahraničného výskumu tlakového liatia v posledných rokoch, s prehlbovaním teoretického výskumu, najmä vývojom technológie počítačovej simulácie, prúdenia kovu vypĺňajúceho dutinu, procesom tuhnutia kovu v dutine a tzv. boli veľké teoretické prelomy v prietokovom tlaku vnútornej kovovej kvapaliny, teplotnom gradiente formy a deformácii formy.