Gjutning är en av de viktiga basindustrierna i den nationella ekonomin, men styrningen, designen och processflödet av gjutningsprocessen är ofta beroende av empirisk bedömning, så kvaliteten på gjutgods är svår att garantera och skrothastigheten är hög. Tryckgjutning är en typ av specialgjutning. Dess kärna är en metod där flytande eller halvflytande metall fyller formhåligheten med hög hastighet under högt tryck och stelnar under tryck för att erhålla gjutgods. För att erhålla högkvalitativa pressgjutningsdelar på hög nivå och säkerställa att pressgjutningsdelarna uppfyller kraven på jämnhet, tydlig kontur, tät struktur och hög hållfasthet, är det nödvändigt att koordinera och förena de påverkande faktorerna i pressgjutningsprocessen. För pressgjutningsdelar av aluminiumlegering, från produktionsförberedelser till massproduktion, finns det många länkar inblandade och många påverkande faktorer, inklusive material, formar, utrustning, processer och andra aspekter.
Porositetsdefekter i pressgjutgods och deras orsaker
Arbetsstycken som produceras genom pressgjutning av aluminiumlegeringar skrotas ofta på grund av närvaron av porer. Det finns många anledningar till porer. När man löser detta produktkvalitetsproblem är det ofta svårt att komma igång. Hur vidtar man snabbt och korrekt åtgärder för att minska mängden skrot som orsakas av porer? Detta är frågor som alla tillverkare av pressgjutning av aluminiumlegeringar är bekymrade över.
Vid pressgjutning av aluminiumlegeringar faller orsakerna till porer ofta in i följande kategorier.
Porositet orsakad av dålig raffineringsavgasningskvalitet
Vid pressgjutning av aluminiumlegeringar är gjuttemperaturen för smält aluminiumvätska vanligtvis mellan 610 och 660 grader. Vid denna temperatur löses en stor mängd gas (främst väte) i aluminiumvätskan. Lösligheten av väte i aluminiumlegering är nära relaterad till den för aluminiumlegering. Temperaturen är nära relaterad. I flytande aluminium vid cirka 660 grader är det cirka 0,69 cm3/100 g, medan det i solid aluminiumlegering vid cirka 660 grader endast är 0,036 cm3/100 g. Vid denna tidpunkt är vätehalten i det flytande aluminiumet cirka 0,69 cm3/100 g. 19 till 20 gånger. När aluminiumlegeringen stelnar frigörs därför en stor mängd väte i form av bubblor i pressgjutningen av aluminiumlegeringen.
Minska gashalten i aluminiumvätskan och förhindra att en stor mängd gas fälls ut och orsakar porer när aluminiumlegeringen stelnar. Detta är syftet med raffinering och avgasning under smältprocessen av aluminiumlegering. Om gasinnehållet i aluminiumvätskan ursprungligen reduceras kommer mängden gas som utvecklas under stelningen att minska, och de genererade bubblorna kommer också att minska avsevärt. Därför är raffineringen av aluminiumlegering en mycket viktig process. Om raffineringskvaliteten är god måste det finnas färre porer. Om raffineringskvaliteten är dålig måste det finnas fler porer. Åtgärden för att säkerställa kvaliteten på raffineringen är att välja ett bra raffineringsmedel. Ett bra raffineringsmedel kan reagera för att producera bubblor vid cirka 660 grader. Bubblorna som genereras är inte för våldsamma, utan genereras enhetligt och kontinuerligt. Genom fysisk adsorption blandas dessa bubblor med raffineringsmedlet. Aluminiumvätskan är i full kontakt, adsorberar vätet i aluminiumvätskan och för ut den från vätskeytan. Därför bör bubblingstiden inte vara för kort, vanligtvis 6 till 8 minuter.
När aluminiumlegeringen kyls till 300 grader är lösligheten av väte i aluminiumlegeringen endast mindre än 0,001 cm3/100 g, vilket bara är 1/700 av den i flytande tillstånd. Porerna som produceras av utfällningen av väte efter stelning är dispergerade och små. Nålhålen påverkar inte luftläckaget och den bearbetade ytan och är i princip osynliga för blotta ögat.
När aluminiumvätskan stelnar är bubblorna som produceras av utfällningen av väte relativt stora, mestadels i mitten av den slutliga stelningen av aluminiumvätskan. Även om de också är spridda leder dessa bubblor ofta till läckage, och i svåra fall skrotas arbetsstycket ofta.
Porer orsakade av dåliga avgaser
Vid pressgjutning av aluminiumlegeringar, på grund av formens dåliga avgaskanal och formens dåliga avgaskonstruktionsstruktur, kan gasen i kaviteten inte släppas ut helt och smidigt under pressgjutning, vilket resulterar i att det finns porer i vissa fasta delar av produkten. Porerna som bildas av gasen i formhålan är ibland stora och ibland små. Porernas innerväggar har en oxidationsfärg som orsakas av oxidation av aluminium och luft. De skiljer sig från porerna som produceras av vätgasutfällning. De inre väggarna i vätgasutfällningsporerna är inte lika släta som lufthålen och har ingen oxidationsfärg. Det är en ljusgrå innervägg. För porer orsakade av dåligt avgas bör formens avgaskanal förbättras, och kvarvarande aluminiumhud på formens avgaskanal kan undvikas i tid.
Porositet orsakad av luftindragning på grund av felaktiga pressgjutningsparametrar
I pressgjutningsproduktion är pressgjutningsparametrarna felaktigt valda. Fyllningshastigheten för hydraulisk aluminiumgjutning är för hög, så att gasen i kaviteten inte kan extruderas helt och smidigt från kaviteten i tid och dras in i aluminiumvätskan genom flödet av aluminiumvätska. På grund av aluminiumlegeringens yta, efter snabb kylning, är den inlindad i ett stelnat aluminiumlegeringsskal och kan inte tömmas, vilket bildar större porer. Denna typ av porer finns ofta under arbetsstyckets yta. Ingången av aluminiumvätskan är mindre än den slutliga sammanflödet, päronformad eller oval-formad, och det finns många och stora vid den slutliga stelningspunkten. För denna typ av porer bör fyllningshastigheten justeras för att säkerställa att vätskeflödet av aluminiumlegering förflyttas smidigt utan att generera höghastighetsflöde och luftindragning.
Krymphål av aluminiumlegering
Aluminiumlegeringar, liksom andra material, krymper under stelning. Ju högre gjuttemperatur av aluminiumlegeringar, desto större krympning. En enda por orsakad av volymkrympning finns i den slutliga stelningsdelen av legeringen, som är oregelbunden till formen och allvarlig. Ibland i nätform. Ofta i produkter samexisterar det med porer på grund av väteutveckling under stelning. Det finns krympningsporer runt väteutvecklingens porer eller krullande porer, och det finns filamentösa eller nätliknande porer som sträcker sig till utsidan runt bubblorna.
För denna typ av porer bör vi börja med gjuttemperaturen för att lösa det. Om pressgjutningsprocessförhållandena tillåter, bör vätskegjuttemperaturen för aluminium under pressgjutning reduceras så mycket som möjligt. Detta kan minska volymkrympningen av gjutgodset, minska krymphålen och krympporositeten. Om det ofta dyker upp sådana porer i värmedelen kan man överväga att lägga till kärndragning eller kalljärn för att ändra den slutliga stelningsdelen och lösa problemet med läckagedefekter.
Porositet orsakad av för stor skillnad i väggtjocklek hos produkten
Produktens form lider ofta av problemet med alltför stor väggtjockleksskillnad. Mitten av väggtjockleken är där aluminiumvätskan slutligen stelnar, och det är också den mest troliga platsen för att producera porer. Porerna vid denna väggtjocklek är en blandning av nederbördsporer och krympporer, som inte är vanliga. åtgärder som kan förebyggas.
När man utformar produktens form bör man överväga att minimera problemet med ojämn eller överdriven väggtjocklek, anta en ihålig struktur, och lägga till kärndragning eller kalljärn, eller vattenkylning, eller öka kylningen här i formen. i formdesignen. fart. Vid pressgjutning bör man vara uppmärksam på mängden underkylning i områden med stor tjocklek, och hälltemperaturen bör sänkas på lämpligt sätt.
Av ovanstående klassificering av porer kan man se att det finns många anledningar till att produkter producerar porer vid pressgjutning av aluminiumlegeringar. Det är nödvändigt att ta reda på orsaken och ordinera rätt medicin för att lösa problemet. De viktigaste åtgärderna och sätten att förhindra porer är:
- För att säkerställa raffinerings- och avgasningskvaliteten vid smältning av aluminiumlegeringar, använd bra raffineringsmedel och avgasningsmedel för att minska gasinnehållet i aluminiumvätskan, och ta omedelbart bort oxider som avskum och bubblor på vätskeytan för att förhindra att gas kommer in igen. i pressgjutningar.
- Välj ett bra släppmedel. Det valda släppmedlet bör inte producera gas under pressgjutning och ha god släppningsprestanda.
- Se till att utloppet från formen är jämnt och inte blockerat, och att utloppet i formen är helt urladdat. Speciellt vid den slutliga polymerisationspunkten för aluminiumvätskan måste avgaskanalen vara fri.
- Justera pressgjutningsparametrarna, och formfyllningshastigheten bör inte vara för hög för att förhindra luftinneslutning. Gjuttemperaturen måste också kontrolleras.
- Vid produktdesign och formdesign bör uppmärksamhet ägnas åt användningen av kärndragning och kylning för att minimera alltför stora skillnader i väggtjocklek.
- För porer som ofta förekommer i fasta delar bör formen och designen förbättras.
Nya utvecklingar inom pressgjutningsteknik av aluminiumlegeringar
Under de senaste åren har människor fortsatt att förbättra vakuumtekniken för att lösa problemen med porer och krympningshåligheter inuti pressgjutgods så att de kan producera pressgjutgods med hög hållfasthet, hög densitet, svetsbarhet, värmebehandling, vridbarhet och andra egenskaper. Förutom pressgjutning har nya teknologier som pressgjutning och halvfast pressgjutning utvecklats, och de kallas allmänt för "högdensitetspressgjutningsmetod".
Vakuumpressgjutningsteknik
Vakuumpressgjutningsmetoden evakuerar eller delvis evakuerar gasen i formhåligheten för att minska lufttrycket i formhålan för att underlätta formfyllning och eliminera gasen i legeringssmältan, så att legeringssmältan fyller formhålan under tryck, och stelnade under tryck för att erhålla täta pressgjutgods.
Syresatt pressgjutningsteknik
De flesta av gaserna i pressgjutgods är N 2 och H 2 , nästan utan O 2 . Det främsta skälet är att O 2 reagerar med aktiva metaller och bildar fasta oxider, vilket ger en teoretisk grund för syresatt pressgjutningsteknik. Syresatt pressgjutning är att fylla formhåligheten med syre för att ersätta luften innan pressgjutning. När det kommer in i formhåligheten släpps en del av syret ut från avgasspåret och det kvarvarande syret reagerar med den smälta metallen för att generera dispergerade oxidpartiklar, vilket bildar ett omedelbart vakuum i formen, och erhåller därigenom en porfri formgjutning.
Halvfast pressgjutningsteknik
Halvfast pressgjutning är en teknik som rör om flytande metall när den stelnar, erhåller en slurry med en fast komponent på cirka 50 % eller mer vid en viss kylningshastighet och sedan formar slammet genom pressgjutning. För närvarande finns det två processer för halvfast pressgjutning: flödesformningsprocess och tixoformningsprocess. Den förstnämnda är att mata flytande metall in i en specialdesignad formsprutningscylinder, där skjuvning appliceras av en spiralanordning för att kyla den till en halvfast uppslamning, och sedan utförs pressgjutning. Det senare är att mata fasta metallpartiklar eller spån in i en spiralformsprutningsmaskin, och halvfasta metallpartiklar pressgjutas under förhållanden med uppvärmning och skjuvning.
Extrudering pressgjutningsteknik
Extrudering pressgjutning kallas också "flytande metallformning". Dess gjutgods har god densitet, höga mekaniska egenskaper och inga hällsteg. Vissa företag i vårt land har tillämpat det i faktisk produktion. Pressgjutningsteknik har utmärkta processfördelar. Det kan inte bara ersätta traditionell pressgjutning, pressgjutning, lågtrycksgjutning och vakuumpressgjutningsprocesser, utan är också kompatibel med differentialtrycksgjutning, kontinuerlig gjutning och kontinuerlig smide, och halvfasta reologiska gjutprocesser. . Experter tror att extrusionspressgjutningsteknik är en banbrytande ny teknik som spänner över flera processfält, är rik på konnotationer, mycket innovativ och extremt utmanande.
Elektromagnetisk pump lågtrycksgjutteknik
Elektromagnetisk pump lågtrycksgjutning är en nyligen framväxande lågtrycksgjutning. Jämfört med gasbaserad lågtrycksgjutteknik är det helt annorlunda när det gäller trycksättningsmetoder. Den använder beröringsfri elektromagnetisk kraft för att direkt verka på flytande metall, vilket avsevärt minskar oxidations- och sugproblem orsakade av oren tryckluft och överdrivet partialtryck, och uppnår smidig transport och fyllning av flytande aluminium. Förhindra sekundär förorening orsakad av turbulens. Dessutom styrs det elektromagnetiska pumpsystemet helt av datordigitala element, och processutförandet är mycket exakt och repeterbart. Denna process har uppenbara fördelar vad gäller utbyte, mekaniska egenskaper, ytkvalitet och metallutnyttjande. I takt med att forskningen fortsätter att fördjupas har denna teknik blivit mer och mer mogen.
Slutsats
På grund av den ojämna väggtjockleken hos skivor av aluminiumlegering och cylindriska pressgjutningsdelar, är gjutningskvalitetsdefekter som porer och krymphål benägna att uppstå. Genom kontinuerliga gjutningsexperiment kan ingenjörer söka mer optimerade gjutningsprocessparametrar. På detta sätt kan rimliga processparametrar väljas och faktiska gjutkostnader kan undvikas, vilket ger betydande ekonomiska fördelar för företaget. Förhoppningen är att detta ämne kan vara till viss hjälp för den faktiska produktionen. Det slutliga målet är att producera kvalificerade pressgjutningsdelar för att möta företagens faktiska produktionsbehov. Att döma av inhemsk och utländsk pressgjutningsforskning under de senaste åren, med fördjupningen av teoretisk forskning, särskilt utvecklingen av datorsimuleringsteknik, flödesmönstret för metall som fyller kaviteten, stelningsprocessen av metall i kaviteten, och det har varit stora teoretiska genombrott i flödestrycket för den inre metallvätskan, formens temperaturgradient och formens deformation.