Odlévání je jedním z důležitých základních průmyslových odvětví v národním hospodářství, ale řízení, návrh a procesní tok procesu odlévání často závisí na empirickém posouzení, takže kvalitu odlitků je obtížné zaručit a zmetkovitost je vysoká. Tlakové lití je druh speciálního lití. Jeho podstatou je metoda, při které tekutý nebo polotekutý kov vysokou rychlostí pod vysokým tlakem plní dutinu formy a pod tlakem tuhne za vzniku odlitků. Abychom získali vysoce kvalitní tlakově lité díly na vysoké úrovni a zajistili, že díly odlitku splňují požadavky na hladkost, jasný obrys, hustou strukturu a vysokou pevnost, je nutné koordinovat a sjednotit ovlivňující faktory v proces tlakového lití. U dílů odlévaných pod tlakem z hliníkové slitiny, od přípravy výroby až po hromadnou výrobu, existuje mnoho souvislostí a mnoho ovlivňujících faktorů, včetně materiálů, forem, zařízení, procesů a dalších aspektů.
Vady pórovitosti tlakových odlitků a jejich příčiny
Obrobky vyrobené tlakovým litím z hliníkové slitiny jsou často sešrotovány kvůli přítomnosti pórů. Existuje mnoho důvodů pro vznik pórů. Při řešení tohoto problému s kvalitou produktu je často obtížné začít. Jak rychle a správně přijmout opatření ke snížení zmetkovitosti způsobené póry? To jsou problémy, které znepokojují všechny výrobce tlakových odlitků z hliníkové slitiny.
Při výrobě tlakového lití z hliníkové slitiny příčiny vzniku pórů často spadají do následujících kategorií.
Pórovitost způsobená špatnou kvalitou odplynění při rafinaci
Při výrobě tlakového lití z hliníkové slitiny je teplota lití roztaveného hliníku obvykle mezi 610 a 660 stupni. Při této teplotě se v hliníkové kapalině rozpustí velké množství plynu (hlavně vodíku). Rozpustnost vodíku v hliníkové slitině úzce souvisí s rozpustností hliníkové slitiny. Teplota spolu úzce souvisí. V tekutém hliníku při asi 660 stupních je to asi 0,69 cm3/100 g, zatímco v pevné hliníkové slitině při asi 660 stupních je to jen 0,036 cm3/100 g. V tomto okamžiku je obsah vodíku v tekutém hliníku asi 0,69 cm3/100 g. 19 až 20krát. Proto při tuhnutí hliníkové slitiny se v tlakovém odlitku hliníkové slitiny uvolňuje velké množství vodíku ve formě bublin.
Snižte obsah plynu v hliníkové kapalině a zabraňte vysrážení velkého množství plynu a vzniku pórů při tuhnutí hliníkové slitiny. To je účelem rafinace a odplynění během procesu tavení hliníkové slitiny. Pokud se původně sníží obsah plynu v hliníkové kapalině, sníží se množství plynu uvolňovaného během tuhnutí a také se výrazně sníží vytvářené bubliny. Proto je rafinace hliníkové slitiny velmi důležitým procesem. Pokud je kvalita rafinace dobrá, musí být méně pórů. Pokud je kvalita rafinace špatná, musí být více pórů. Opatřením k zajištění kvality rafinace je výběr dobrého rafinačního činidla. Dobré rafinační činidlo může reagovat za vzniku bublin při teplotě kolem 660 stupňů. Vytvořené bubliny nejsou příliš prudké, ale jsou generovány rovnoměrně a nepřetržitě. Fyzikální adsorpcí se tyto bubliny mísí s rafinačním činidlem. Hliníková kapalina je v plném kontaktu, adsorbuje vodík v hliníkové kapalině a vynáší jej z povrchu kapaliny. Doba probublávání by proto neměla být příliš krátká, obecně 6 až 8 minut.
Když je hliníková slitina ochlazena na 30}0 stupňů, je rozpustnost vodíku v hliníkové slitině pouze menší než 0,001 cm3/100 g, což je pouze 1/700 rozpustnosti v kapalném stavu. Póry vzniklé vysrážením vodíku po ztuhnutí jsou rozptýlené a malé. Dírky neovlivňují únik vzduchu a obrobený povrch a jsou v podstatě neviditelné pouhým okem.
Když hliníková kapalina tuhne, bubliny vzniklé vysrážením vodíku jsou relativně velké, většinou ve středu konečného tuhnutí hliníkové kapaliny. Přestože jsou také rozptýleny, tyto bubliny často vedou k úniku a v závažných případech je obrobek často sešrotován.
Póry způsobené špatným výfukem
Při tlakovém lití z hliníkové slitiny kvůli špatnému výfukovému kanálu formy a špatné konstrukci výfuku formy nemůže být plyn z dutiny během tlakového lití zcela a hladce vypuštěn, což má za následek existenci pórů v určitých pevné části produktu. Póry vytvořené plynem v dutině formy jsou někdy velké a někdy malé. Vnitřní stěny pórů mají oxidační barvu způsobenou oxidací hliníku a vzduchu. Liší se od pórů vytvořených srážením plynného vodíku. Vnitřní stěny pórů srážení plynného vodíku nejsou tak hladké jako vzduchové otvory a nemají žádnou oxidační barvu. Je to jasně šedá vnitřní stěna. U pórů způsobených špatným odsáváním by měl být vylepšen výfukový kanál formy a zbytkové hliníkové potahy na výfukovém kanálu formy lze včas zabránit.
Pórovitost způsobená strháváním vzduchu v důsledku nesprávných parametrů tlakového lití
Při výrobě tlakového lití jsou parametry tlakového lití nevhodně zvoleny. Rychlost plnění hydraulického lití hliníku je příliš vysoká, takže plyn v dutině nemůže být včas zcela a hladce vytlačen z dutiny a je vtahován do hliníkové kapaliny proudem hliníkové kapaliny. Vzhledem k povrchu hliníkové slitiny je po rychlém ochlazení zabalena do ztuhlého pláště z hliníkové slitiny a nemůže se vybít a tvoří větší póry. Tento druh pórů je často pod povrchem obrobku. Vstup hliníkové kapaliny je menší než při konečném soutoku, hruškovitého nebo oválného tvaru, a je jich v konečném bodě tuhnutí mnoho a velké. Pro tento druh pórů by měla být rychlost plnění nastavena tak, aby se zajistilo, že tok kapaliny z hliníkové slitiny postupuje hladce bez vytváření vysokorychlostního proudění a strhávání vzduchu.
Smršťovací otvory z hliníkové slitiny
Slitiny hliníku se stejně jako jiné materiály při tuhnutí smršťují. Čím vyšší je teplota lití hliníkových slitin, tím větší je smrštění. V části finálního tuhnutí slitiny existuje jediný pór způsobený objemovým smrštěním, který má nepravidelný tvar a je vážný. Někdy ve tvaru sítě. Často ve výrobcích koexistuje s póry v důsledku vývoje vodíku během tuhnutí. Kolem pórů vyvíjejících se vodíkem jsou smršťující se póry nebo zvlněné póry a vláknité nebo síťovité póry vybíhající ven kolem bublin.
U tohoto druhu pórů bychom měli začít s teplotou lití, abychom to vyřešili. Pokud to podmínky procesu tlakového lití dovolují, měla by být teplota lití hliníku během tlakového lití co nejvíce snížena. To může snížit objemové smrštění odlitku, snížit smršťovací otvory a poréznost smrštění. Pokud se takové póry často objevují v topné části, můžete zvážit přidání tažení jádra nebo studeného železa, abyste změnili finální tuhnoucí část a vyřešili problém s netěsnostmi.
Pórovitost způsobená nadměrným rozdílem tloušťky stěny produktu
Tvar výrobku často trpí problémem nadměrného rozdílu tloušťky stěny. Střed tloušťky stěny je místo, kde hliníková kapalina nakonec tuhne, a je to také nejpravděpodobnější místo pro vytváření pórů. Póry při této tloušťce stěny jsou směsí srážecích pórů a smršťovacích pórů, které nejsou běžné. opatření, kterým lze předejít.
Při navrhování tvaru výrobku je třeba zvážit minimalizaci problému nerovnoměrné nebo nadměrné tloušťky stěny, použití duté struktury a přidání tažení jádra nebo studeného železa nebo chlazení vodou nebo zvýšení chlazení zde ve formě. v designu formy. Rychlost. Při výrobě tlakového lití je třeba věnovat pozornost množství podchlazení v oblastech s velkou tloušťkou a přiměřeně snížit teplotu lití.
Z výše uvedené klasifikace pórů je vidět, že existuje mnoho důvodů, proč produkty vytvářejí póry při výrobě tlakového lití z hliníkových slitin. Je nutné zjistit příčinu a předepsat správný lék k vyřešení problému. Hlavní opatření a způsoby, jak zabránit vzniku pórů, jsou:
- K zajištění kvality rafinace a odplynění tavby hliníkové slitiny používejte dobrá rafinační a odplyňovací činidla ke snížení obsahu plynu v hliníkové kapalině a rychle odstraňte oxidy, jako je pěna a bubliny na povrchu kapaliny, aby se zabránilo opětovnému vnikání plynu. v tlakových odlitcích.
- Vyberte si dobrý separační prostředek. Zvolené separační činidlo by nemělo produkovat plyn během tlakového lití a mělo by mít dobrý separační výkon.
- Ujistěte se, že výfuk formy je hladký a není ucpaný a že výfuk ve formě je zcela vypuštěn. Zejména v místě konečné polymerace hliníkové kapaliny musí být výfukový kanál volný.
- Upravte parametry tlakového lití a rychlost plnění formy by neměla být příliš vysoká, aby se zabránilo zachycení vzduchu. Rovněž je třeba kontrolovat teplotu lití.
- Při navrhování výrobků a designu forem je třeba věnovat pozornost použití tažení jádra a chlazení, aby se minimalizovaly nadměrné rozdíly v tloušťce stěny.
- U pórů, které se často objevují v pevných částech, by se forma a design měly zlepšit.
Nový vývoj v technologii tlakového lití hliníkových slitin
V posledních letech lidé pokračovali ve zdokonalování vakuové technologie, aby vyřešili problémy s póry a smršťovacími dutinami uvnitř tlakových odlitků tak, aby mohli vyrábět tlakové odlitky s vysokou pevností, vysokou hustotou, svařitelností, tepelným zpracováním, kroutivostí a dalšími vlastnostmi. Kromě tlakového lití byly vyvinuty nové technologie, jako je tlakové lití a polotuhé tlakové lití, které se obecně nazývají „metoda tlakového lití s vysokou hustotou“.
Technologie vakuového lití
Metoda vakuového tlakového lití evakuuje nebo částečně evakuuje plyn v dutině formy, aby se snížil tlak vzduchu v dutině formy, aby se usnadnilo plnění formy a odstranil plyn v tavenině slitiny, takže tavenina slitiny vyplní dutinu formy pod tlakem, a pod tlakem ztuhl, aby se získaly husté tlakové odlitky.
Technologie tlakového lití kyslíkem
Většina plynů v tlakových odlitcích je N 2 a H 2 , téměř bez O 2 . Hlavním důvodem je, že O 2 reaguje s aktivními kovy za vzniku pevných oxidů, což poskytuje teoretický základ pro technologii tlakového lití s kyslíkem. Okysličené tlakové lití má za úkol naplnit dutinu formy kyslíkem, aby se nahradil vzduch před tlakovým litím. Při vstupu do dutiny formy je část kyslíku vypuštěna z výfukové drážky a zbývající kyslík reaguje s roztaveným kovem za vzniku rozptýlených oxidových částic, vytvářejících okamžité vakuum ve formě, čímž se získá tlakový odlitek bez pórů.
Technologie polotuhého tlakového lití
Polotuhé tlakové lití je technologie, která rozmíchá tekutý kov, když ztuhne, získá kaši s pevnou složkou asi 50 % nebo více při určité rychlosti ochlazování a následně vytvaruje kaši tlakovým litím. V současné době existují dva procesy pro lití v polotuhém odlévání: proces průtokového tváření a proces thixoformování. První jmenovaný má přivádět tekutý kov do speciálně navrženého vstřikovacího válce, kde se pomocí spirálového zařízení aplikuje smyk, aby se zchladil na polotuhou kaši, a poté se provede tlakové lití. Ten má přivádět pevné kovové částice nebo třísky do spirálového vstřikovacího stroje a polotuhé kovové částice jsou odlévány pod tlakem za podmínek zahřívání a střihu.
Technologie tlakového lití vytlačováním
Vytlačovací lití pod tlakem se také nazývá "lisování tekutého kovu". Jeho odlitky mají dobrou hustotu, vysoké mechanické vlastnosti a žádné licí nálitky. Některé podniky u nás jej aplikovaly ve skutečné výrobě. Technologie squeeze tlakového lití má vynikající procesní výhody. Může nejen nahradit tradiční tlakové lití, squeeze casting, nízkotlaké lití a vakuové lití pod tlakem, ale je také kompatibilní s diferenčním tlakovým litím, kontinuálním litím a kontinuálním kováním a polotuhým reologickým litím. . Odborníci se domnívají, že technologie vytlačování tlakového lití je špičková nová technologie, která zahrnuje více procesních oblastí, je bohatá na konotace, je vysoce inovativní a extrémně náročná.
Technologie nízkotlakého lití s elektromagnetickým čerpadlem
Nízkotlaké lití s elektromagnetickým čerpadlem je nově vznikající proces nízkotlakého lití. Ve srovnání s technologií nízkotlakého lití na bázi plynu je zcela odlišná, pokud jde o metody tlakování. Využívá bezkontaktní elektromagnetickou sílu k přímému působení na tekutý kov, což výrazně snižuje problémy s oxidací a sáním způsobené nečistým stlačeným vzduchem a nadměrným parciálním tlakem a dosahuje hladké přepravy a plnění tekutého hliníku. Zabraňte sekundárnímu znečištění způsobenému turbulencemi. Kromě toho je systém elektromagnetického čerpadla kompletně řízen počítačovými digitálními prvky a provádění procesu je velmi přesné a opakovatelné. Tento proces má zjevné výhody z hlediska výtěžnosti, mechanických vlastností, kvality povrchu a využití kovu. Jak se výzkum neustále prohlubuje, tato technologie je stále vyspělejší.
Závěr
Kvůli nestejnoměrné tloušťce stěny kotouče z hliníkové slitiny a válcových dílů odlévaných pod tlakem jsou náchylné ke vzniku defektů kvality tlakového odlévání, jako jsou póry a smršťovací otvory. Prostřednictvím experimentů s kontinuálním litím mohou inženýři hledat optimalizovanější parametry procesu tlakového lití. Tímto způsobem lze zvolit rozumné parametry procesu a zabránit skutečnému plýtvání náklady na odlévání, což podniku přináší významné ekonomické výhody. Doufáme, že toto téma může být přínosem pro skutečnou výrobu. Konečným cílem je vyrábět kvalifikované díly pro tlakové lití, které splňují skutečné výrobní potřeby podniků. Soudě z tuzemského i zahraničního výzkumu tlakového lití v posledních letech, s prohlubováním teoretického výzkumu, zejména rozvojem technologie počítačové simulace, proudění kovu vyplňujícího dutinu, procesu tuhnutí kovu v dutině a tzv. byly velké teoretické průlomy v tlaku proudění vnitřní kovové kapaliny, teplotním gradientu formy a deformaci formy.