Støbning er en af de vigtige basisindustrier i den nationale økonomi, men styring, design og procesflow af støbeprocessen er ofte afhængig af empirisk vurdering, så kvaliteten af støbegods er svær at garantere, og skrotraten er høj. Trykstøbning er en type specialstøbning. Dens essens er en metode, hvor flydende eller halvflydende metal fylder formhulrummet med høj hastighed under højt tryk og størkner under tryk for at opnå støbegods. For at opnå trykstøbedele af høj kvalitet og sikre, at trykstøbedelene opfylder kravene til glathed, klare konturer, tæt struktur og høj styrke, er det nødvendigt at koordinere og forene de påvirkningsfaktorer, trykstøbningsprocessen. For trykstøbningsdele af aluminiumslegering, fra fremstillingsforberedelse til masseproduktion, er der mange forbindelser involveret og mange indflydelsesfaktorer, herunder materialer, forme, udstyr, processer og andre aspekter.
Porøsitetsfejl i trykstøbegods og deres årsager
Emner fremstillet ved trykstøbning af aluminiumslegeringer kasseres ofte på grund af tilstedeværelsen af porer. Der er mange årsager til porer. Når man løser dette produktkvalitetsproblem, er det ofte svært at komme i gang. Hvordan træffer man hurtigt og korrekt foranstaltninger for at reducere skrotraten forårsaget af porer? Dette er problemer, som alle producenter af trykstøbning af aluminiumslegeringer er bekymrede over.
Ved fremstilling af trykstøbning af aluminiumslegeringer falder årsagerne til porer ofte i følgende kategorier.
Porøsitet forårsaget af dårlig raffineringsafgasningskvalitet
Ved fremstilling af trykstøbning af aluminiumslegeringer er hældetemperaturen for smeltet aluminiumsvæske normalt mellem 610 og 660 grader. Ved denne temperatur er en stor mængde gas (hovedsageligt brint) opløst i aluminiumsvæsken. Opløseligheden af brint i aluminiumslegering er tæt forbundet med opløseligheden af aluminiumslegering. Temperatur er tæt forbundet. I flydende aluminium ved omkring 660 grader er det omkring 0,69cm3/100g, mens det i solid aluminiumslegering ved omkring 660 grader kun er 0,036cm3/100g. På dette tidspunkt er brintindholdet i det flydende aluminium omkring 0,69 cm3/100 g. 19 til 20 gange. Derfor, når aluminiumslegeringen størkner, frigives en stor mængde brint i form af bobler i aluminiumslegeringens trykstøbning.
Reducer gasindholdet i aluminiumsvæsken og forhindre en stor mængde gas i at udfælde og forårsage porer, når aluminiumslegeringen størkner. Dette er formålet med raffinering og afgasning under smelteprocessen af aluminiumslegeringer. Hvis gasindholdet i aluminiumvæsken oprindeligt reduceres, vil mængden af gas, der udvikles under størkning, blive reduceret, og de dannede bobler vil også blive væsentligt reduceret. Derfor er raffinering af aluminiumslegering en meget vigtig proces. Hvis raffineringskvaliteten er god, skal der være færre porer. Hvis raffineringskvaliteten er dårlig, skal der være flere porer. Foranstaltningen for at sikre kvaliteten af raffineringen er at vælge et godt raffineringsmiddel. Et godt raffineringsmiddel kan reagere og producere bobler ved omkring 660 grader. De genererede bobler er ikke for voldsomme, men genereres ensartet og kontinuerligt. Gennem fysisk adsorption blandes disse bobler med raffineringsmidlet. Aluminiumsvæsken er i fuld kontakt, adsorberer brinten i aluminiumvæsken og bringer den ud af væskeoverfladen. Derfor bør bobletiden ikke være for kort, generelt 6 til 8 minutter.
Når aluminiumslegeringen afkøles til 300 grader, er opløseligheden af brint i aluminiumslegeringen kun mindre end 0,001 cm3/100 g, hvilket kun er 1/700 af opløseligheden i flydende tilstand. Porerne produceret ved udfældning af brint efter størkning er spredte og små. Nålehullerne påvirker ikke luftlækage og den bearbejdede overflade og er stort set usynlige for det blotte øje.
Når aluminiumvæsken størkner, er boblerne, der dannes ved udfældning af brint, relativt store, for det meste i midten af den endelige størkning af aluminiumvæsken. Selvom de også er spredt, fører disse bobler ofte til lækage, og i alvorlige tilfælde bliver arbejdsemnet ofte skrottet.
Porer forårsaget af dårlig udstødning
Ved trykstøbning af aluminiumslegering kan gassen i hulrummet på grund af støbeformens dårlige udstødningskanal og støbeformens dårlige udstødningskonstruktion ikke udledes fuldstændigt og jævnt under trykstøbning, hvilket resulterer i, at der er porer i visse faste dele af produktet. Porerne dannet af gassen i formhulen er nogle gange store og nogle gange små. Porernes indre vægge har en oxidationsfarve forårsaget af oxidation af aluminium og luft. De adskiller sig fra porerne produceret af brintgasudfældning. De indre vægge af brintgasudfældningsporerne er ikke så glatte som lufthullerne og har ingen oxidationsfarve. Det er en lys grå indervæg. For porer forårsaget af dårlig udstødning, bør formens udstødningskanal forbedres, og den resterende aluminiumshud på formens udstødningskanal kan undgås i tide.
Porøsitet forårsaget af luftindtrængning på grund af ukorrekte trykstøbningsparametre
I trykstøbningsproduktion er trykstøbningsparametrene forkert valgt. Fyldningshastigheden for hydraulisk aluminiumstøbning er for høj, så gassen i hulrummet ikke kan ekstruderes fuldstændigt og jævnt fra hulrummet i tide og trækkes ind i aluminiumsvæsken af strømmen af aluminiumsvæske. På grund af overfladen af aluminiumslegeringen er den efter hurtig afkøling pakket ind i en størknet aluminiumslegeringsskal og kan ikke udledes, hvilket danner større porer. Denne form for porer er ofte under overfladen af emnet. Indgangen til aluminiumsvæsken er mindre end den endelige sammenløb, pæreformet eller ovalformet, og der er mange og store ved det endelige størkningspunkt. For denne form for pore bør påfyldningshastigheden justeres for at sikre, at væskestrømmen af aluminiumslegering bevæger sig jævnt uden at generere højhastighedsflow og luftindblanding.
Krympehuller af aluminiumslegering
Aluminiumslegeringer, ligesom andre materialer, krymper under størkning. Jo højere støbetemperaturen af aluminiumslegeringer er, jo større krympning. En enkelt pore forårsaget af volumenkrympning findes i den endelige størkningsdel af legeringen, som er uregelmæssig i form og alvorlig. Nogle gange i netform. Ofte i produkter sameksisterer det med porer på grund af brintudvikling under størkning. Der er krympeporer omkring brintudviklingsporerne eller krølleporerne, og der er filamentøse eller meshlignende porer, der strækker sig til ydersiden omkring boblerne.
For denne slags porer bør vi starte med støbetemperaturen for at løse det. Hvis trykstøbeprocesbetingelserne tillader det, bør den flydende aluminiumstøbetemperatur under trykstøbningen reduceres så meget som muligt. Dette kan reducere volumenkrympningen af støbegodset, reducere krympehuller og krympeporøsitet. Hvis sådanne porer ofte opstår i varmedelen, kan du overveje at tilføje kernetræk eller koldtjern for at ændre den endelige størkningsdel og løse problemet med lækagefejl.
Porøsitet forårsaget af for stor vægtykkelsesforskel af produktet
Produktformen lider ofte af problemet med for stor vægtykkelsesforskel. Midten af vægtykkelsen er der, hvor aluminiumvæsken endelig størkner, og det er også det mest sandsynlige sted at producere porer. Porerne ved denne vægtykkelse er en blanding af nedbørsporer og krympeporer, som ikke er almindelige. foranstaltninger, der kan forebygges.
Ved udformning af produktets form bør det overvejes at minimere problemet med ujævn eller for stor vægtykkelse, at anvende en hul struktur og tilføje kernetræk eller koldtjern, eller vandkøling eller øge afkølingen her i formen bør overvejes. i formdesignet. fart. Ved trykstøbningsproduktion skal man være opmærksom på mængden af underkøling i områder med stor tykkelse, og hældetemperaturen bør sænkes passende.
Ud fra ovenstående klassificering af porer kan det ses, at der er mange grunde til, at produkter producerer porer i aluminiumslegerings trykstøbningsproduktion. Det er nødvendigt at finde ud af årsagen og ordinere den rigtige medicin for at løse problemet. De vigtigste foranstaltninger og måder at forhindre porer på er:
- For at sikre raffinerings- og afgasningskvaliteten ved smeltning af aluminiumlegeringer skal du bruge gode raffineringsmidler og afgasningsmidler til at reducere gasindholdet i aluminiumsvæsken, og straks fjerne oxider såsom afskum og bobler på væskeoverfladen for at forhindre gas i at trænge ind igen. i trykstøbninger.
- Vælg et godt slipmiddel. Det valgte slipmiddel bør ikke producere gas under trykstøbning og have en god slipydelse.
- Sørg for, at udstødningen fra formen er glat og ikke blokeret, og at udstødningen i formen er fuldstændig udtømt. Især ved det endelige polymerisationspunkt for aluminiumvæsken skal udstødningskanalen være fri.
- Juster trykstøbningsparametrene, og formpåfyldningshastigheden bør ikke være for hurtig for at forhindre luftindfangning. Støbetemperaturen skal også kontrolleres.
- I produktdesign og formdesign skal man være opmærksom på brugen af kernetræk og køling for at minimere for store vægtykkelsesforskelle.
- For porer, der ofte optræder i faste dele, bør formen og designet forbedres.
Nye udviklinger inden for trykstøbeteknologi af aluminiumlegeringer
I de senere år har folk fortsat med at forbedre vakuumteknologien for at løse problemerne med porer og krympehulrum inde i trykstøbegods, så de kan producere trykstøbegods med høj styrke, høj densitet, svejsbarhed, varmebehandling, vridbarhed og andre egenskaber. Ud over trykstøbning er der udviklet nye teknologier såsom squeeze casting og semi-solid trykstøbning, og de kaldes generelt "højdensitets trykstøbemetode".
Vakuum trykstøbeteknologi
Vakuumstøbemetoden evakuerer eller delvist evakuerer gassen i formhulrummet for at reducere lufttrykket i formhulrummet for at lette formpåfyldning og eliminere gassen i legeringssmelten, således at legeringssmelten fylder formhulrummet under tryk, og under tryk størknet til opnåelse af tætte trykstøbegods.
Oxygeneret trykstøbningsteknologi
De fleste af gasserne i trykstøbegods er N 2 og H 2 , næsten uden O 2 . Hovedårsagen er, at O 2 reagerer med aktive metaller og danner faste oxider, hvilket giver et teoretisk grundlag for oxygeneret trykstøbeteknologi. Oxygeneret trykstøbning er at fylde formhulrummet med oxygen for at erstatte luften før trykstøbning. Når man kommer ind i formhulrummet, udledes en del af ilten fra udstødningsrillen, og den resterende oxygen reagerer med det smeltede metal for at generere dispergerede oxidpartikler, der danner et øjeblikkeligt vakuum i formen, hvorved der opnås en porefri trykstøbning.
Halvfast trykstøbningsteknologi
Halvfast trykstøbning er en teknologi, der omrører flydende metal, når det størkner, opnår en opslæmning med en fast komponent på omkring 50 % eller mere ved en vis afkølingshastighed og derefter former opslæmningen gennem trykstøbning. I øjeblikket er der to processer til halvfast trykstøbning: flowformningsproces og thixoformningsproces. Førstnævnte skal føre flydende metal ind i en specialdesignet sprøjtestøbning, hvor forskydning påføres af en spiralanordning for at afkøle det til en halvfast opslæmning, og derefter udføres trykstøbning. Sidstnævnte skal føre faste metalpartikler eller spåner ind i en spiralsprøjtestøbemaskine, og halvfaste metalpartikler bliver trykstøbt under betingelser med opvarmning og klipning.
Ekstrudering trykstøbning teknologi
Ekstrusionsstøbning kaldes også "flydende metalstøbning". Dens støbegods har god tæthed, høje mekaniske egenskaber og ingen hældestigerør. Nogle virksomheder i vores land har anvendt det i den faktiske produktion. Squeeze-støbningsteknologi har fremragende procesfordele. Det kan ikke kun erstatte traditionel trykstøbning, pressestøbning, lavtryksstøbning og vakuumstøbningsprocesser, men er også kompatibel med differenstrykstøbning, kontinuerlig støbning og kontinuerlig smedning og halvfaste rheologiske støbeprocesser. . Eksperter mener, at ekstruderingsstøbningsteknologi er en banebrydende ny teknologi, der spænder over flere procesfelter, er rig på konnotationer, yderst innovativ og ekstremt udfordrende.
Elektromagnetisk pumpe lavtryksstøbeteknologi
Elektromagnetisk pumpe lavtryksstøbning er en nyligt opstået lavtryksstøbeproces. Sammenlignet med gasbaseret lavtryksstøbeteknologi er det helt anderledes med hensyn til tryksætningsmetoder. Den bruger berøringsfri elektromagnetisk kraft til at virke direkte på flydende metal, hvilket i høj grad reducerer oxidations- og sugeproblemer forårsaget af uren trykluft og for stort partialtryk og opnår jævn transport og fyldning af flydende aluminium. Undgå sekundær forurening forårsaget af turbulens. Derudover er det elektromagnetiske pumpesystem fuldstændigt styret af computerdigitale elementer, og procesudførelsen er meget nøjagtig og gentagelig. Denne proces har åbenlyse fordele med hensyn til udbytte, mekaniske egenskaber, overfladekvalitet og metaludnyttelse. I takt med at forskningen bliver ved med at blive dybere, er denne teknologi blevet mere og mere moden.
Konklusion
På grund af den ujævne vægtykkelse af aluminiumslegeringsskive og cylindriske trykstøbningsdele er trykstøbningskvalitetsfejl såsom porer og krympehuller tilbøjelige til at forekomme. Gennem kontinuerlige hældeeksperimenter kan ingeniører søge mere optimerede trykstøbningsprocesparametre. På denne måde kan rimelige procesparametre vælges, og faktiske støbeomkostningsspild kan undgås, hvilket medfører betydelige økonomiske fordele for virksomheden. Det er håbet, at dette emne kan være en hjælp til den faktiske produktion. Det ultimative mål er at producere kvalificerede trykstøbningsdele for at imødekomme virksomhedernes faktiske produktionsbehov. At dømme ud fra indenlandsk og udenlandsk trykstøbningsforskning i de senere år, med uddybningen af teoretisk forskning, især udviklingen af computersimuleringsteknologi, strømningsmønsteret for metal, der fylder hulrummet, størkningsprocessen af metal i hulrummet, og der har været store teoretiske gennembrud i strømningstrykket af den indre metalvæske, støbeformens temperaturgradient og støbeformens deformation.