Gieten is een van de belangrijke basisindustrieën in de nationale economie, maar de controle, het ontwerp en de processtroom van het gietproces zijn vaak afhankelijk van empirisch oordeel, waardoor de kwaliteit van gietstukken moeilijk te garanderen is en het uitvalpercentage hoog is. Drukgieten is een soort speciaal gieten. De essentie ervan is een methode waarbij vloeibaar of halfvloeibaar metaal de vormholte met hoge snelheid onder hoge druk vult en onder druk stolt om gietstukken te verkrijgen. Om hoogwaardige spuitgietonderdelen van hoog niveau te verkrijgen en ervoor te zorgen dat de spuitgietonderdelen voldoen aan de eisen van gladheid, duidelijke omtrek, dichte structuur en hoge sterkte, is het noodzakelijk om de beïnvloedende factoren in het proces te coördineren en te verenigen. het spuitgietproces. Voor spuitgietonderdelen van aluminiumlegeringen zijn er, van productievoorbereiding tot massaproductie, veel verbanden en veel beïnvloedende factoren, waaronder materialen, matrijzen, apparatuur, processen en andere aspecten.
Porositeitsdefecten in spuitgietstukken en hun oorzaken
Werkstukken geproduceerd door het spuitgieten van aluminiumlegeringen worden vaak gesloopt vanwege de aanwezigheid van poriën. Er zijn veel redenen voor poriën. Bij het oplossen van dit productkwaliteitsprobleem is het vaak moeilijk om te beginnen. Hoe snel en correct maatregelen nemen om het afvalpercentage veroorzaakt door poriën te verminderen? Dit zijn kwesties waar alle spuitgietfabrikanten van aluminiumlegeringen zich zorgen over maken.
Bij de productie van spuitgieten van aluminiumlegeringen vallen de oorzaken van poriën vaak in de volgende categorieën.
Porositeit veroorzaakt door slechte raffinage-ontgassingskwaliteit
Bij de productie van spuitgieten van aluminiumlegeringen ligt de giettemperatuur van gesmolten aluminiumvloeistof gewoonlijk tussen 610 en 660 graden. Bij deze temperatuur wordt een grote hoeveelheid gas (voornamelijk waterstof) opgelost in de aluminiumvloeistof. De oplosbaarheid van waterstof in een aluminiumlegering hangt nauw samen met die van een aluminiumlegering. Temperatuur is nauw verwant. In vloeibaar aluminium bij ongeveer 660 graden is dit ongeveer 0,69 cm3/100 g, terwijl dit in een massieve aluminiumlegering bij ongeveer 660 graden slechts 0,036 cm3/100 g is. Op dit moment bedraagt het waterstofgehalte in het vloeibare aluminium ongeveer 0,69 cm3/100 g. 19 tot 20 keer. Wanneer de aluminiumlegering stolt, komt er daarom een grote hoeveelheid waterstof vrij in de vorm van bellen in het spuitgieten van de aluminiumlegering.
Verminder het gasgehalte in de aluminiumvloeistof en voorkom dat een grote hoeveelheid gas neerslaat en poriën veroorzaakt wanneer de aluminiumlegering stolt. Dit is het doel van het raffineren en ontgassen tijdens het smeltproces van aluminiumlegeringen. Als het gasgehalte in de aluminiumvloeistof oorspronkelijk wordt verlaagd, zal de hoeveelheid gas die vrijkomt tijdens het stollen worden verminderd, en zullen de gegenereerde bellen ook aanzienlijk worden verminderd. Daarom is de raffinage van aluminiumlegeringen een zeer belangrijk proces. Als de raffinagekwaliteit goed is, moeten er minder poriën zijn. Als de raffinagekwaliteit slecht is, moeten er meer poriën zijn. De maatregel om de kwaliteit van de raffinage te garanderen, is het selecteren van een goed raffinagemiddel. Een goed raffinagemiddel kan reageren en belletjes produceren bij een temperatuur van ongeveer 660 graden. De gegenereerde bellen zijn niet te heftig, maar worden gelijkmatig en continu gegenereerd. Door fysische adsorptie worden deze belletjes vermengd met het raffinagemiddel. De aluminiumvloeistof is volledig in contact, absorbeert de waterstof in de aluminiumvloeistof en haalt deze uit het vloeistofoppervlak. Daarom mag de borreltijd niet te kort zijn, doorgaans 6 tot 8 minuten.
Wanneer de aluminiumlegering wordt afgekoeld tot 300 graden, is de oplosbaarheid van waterstof in de aluminiumlegering slechts minder dan 0,001 cm3/100 g, wat slechts 1/700 is van die in vloeibare toestand. De poriën die ontstaan door het neerslaan van waterstof na het stollen zijn gedispergeerd en klein. De gaatjes hebben geen invloed op de luchtlekkage en het bewerkte oppervlak, en zijn in principe onzichtbaar voor het blote oog.
Wanneer de aluminiumvloeistof stolt, zijn de bellen die worden geproduceerd door de precipitatie van waterstof relatief groot, meestal in het centrum van de uiteindelijke stolling van de aluminiumvloeistof. Hoewel ze zich ook verspreiden, leiden deze bellen vaak tot lekkage en in ernstige gevallen wordt het werkstuk vaak gesloopt.
Poriën veroorzaakt door slechte uitlaatgassen
Bij het spuitgieten van aluminiumlegeringen kan het gas in de holte, vanwege het slechte uitlaatkanaal van de matrijs en de slechte uitlaatontwerpstructuur van de matrijs, tijdens het spuitgieten niet volledig en soepel worden afgevoerd, wat resulteert in het bestaan van poriën in bepaalde vormen. vaste onderdelen van het product. De poriën gevormd door het gas in de vormholte zijn soms groot en soms klein. De binnenwanden van de poriën hebben een oxidatiekleur veroorzaakt door de oxidatie van aluminium en lucht. Ze verschillen van de poriën die worden geproduceerd door waterstofgasprecipitatie. De binnenwanden van de waterstofgasneerslagporiën zijn niet zo glad als de luchtgaten en hebben geen oxidatiekleur. Het is een heldergrijze binnenmuur. Voor poriën veroorzaakt door slechte uitlaatgassen moet het uitlaatkanaal van de mal worden verbeterd en kan de resterende aluminiumhuid op het uitlaatkanaal van de mal op tijd worden vermeden.
Porositeit veroorzaakt door luchtinsluiting als gevolg van onjuiste spuitgietparameters
Bij de spuitgietproductie worden de spuitgietparameters onjuist geselecteerd. De vulsnelheid van aluminium hydraulisch gieten is te snel, zodat het gas in de holte niet op tijd volledig en soepel uit de holte kan worden geëxtrudeerd en door de stroom aluminiumvloeistof in de aluminiumvloeistof wordt gezogen. Vanwege het oppervlak van de aluminiumlegering wordt deze na snelle afkoeling in een gestolde aluminiumlegering gewikkeld en kan deze niet worden afgevoerd, waardoor grotere poriën worden gevormd. Dit soort poriën bevinden zich vaak onder het oppervlak van het werkstuk. De ingang van de aluminiumvloeistof is kleiner dan de uiteindelijke samenvloeiing, peervormig of ovaalvormig, en er zijn er veel en groot op het uiteindelijke stolpunt. Voor dit soort poriën moet de vulsnelheid worden aangepast om ervoor te zorgen dat de vloeistofstroom van de aluminiumlegering soepel voortgaat zonder een hoge snelheidsstroom en luchtmeevoering te genereren.
Krimpgaten van aluminiumlegering
Aluminiumlegeringen krimpen, net als andere materialen, tijdens het stollen. Hoe hoger de giettemperatuur van aluminiumlegeringen, hoe groter de krimp. Er bestaat een enkele porie, veroorzaakt door volumekrimp, in het uiteindelijke stollingsgedeelte van de legering, die onregelmatig van vorm is en ernstig is. Soms in gaasvorm. Vaak bestaat het in producten naast poriën als gevolg van waterstofontwikkeling tijdens het stollen. Er zijn krimpporiën rond de waterstofontwikkelingsporiën of krullende poriën, en er zijn draadvormige of gaasachtige poriën die zich naar buiten rond de bellen uitstrekken.
Voor dit soort poriën moeten we beginnen met de giettemperatuur om dit op te lossen. Als de omstandigheden van het spuitgietproces dit toelaten, moet de temperatuur van het vloeibare aluminiumgieten tijdens het spuitgieten zoveel mogelijk worden verlaagd. Dit kan de volumekrimp van het gietstuk verminderen, krimpgaten en krimpporositeit verminderen. Als dergelijke poriën vaak voorkomen in het verwarmingsgedeelte, kunt u overwegen kerntrekken of koudijzer toe te voegen om het uiteindelijke stollingsgedeelte te veranderen en het probleem van lekkagedefecten op te lossen.
Porositeit veroorzaakt door overmatig verschil in wanddikte van het product
De productvorm heeft vaak te lijden onder het probleem van overmatige wanddikteverschillen. Het midden van de wanddikte is waar de aluminiumvloeistof uiteindelijk stolt, en dit is ook de meest waarschijnlijke plaats waar poriën ontstaan. De poriën bij deze wanddikte zijn een mengsel van neerslagporiën en krimpporiën, die niet gewoon zijn. maatregelen die voorkomen kunnen worden.
Bij het ontwerpen van de vorm van het product moet rekening worden gehouden met het minimaliseren van het probleem van ongelijkmatige of overmatige wanddikte, het aannemen van een holle structuur en het toevoegen van kerntrekken of koudijzer, of waterkoeling, of het vergroten van de koeling hier in de mal. in het matrijsontwerp. snelheid. Bij de productie van spuitgieten moet aandacht worden besteed aan de mate van onderkoeling in gebieden met een grote dikte, en moet de giettemperatuur op passende wijze worden verlaagd.
Uit de bovenstaande classificatie van poriën blijkt dat er veel redenen zijn waarom producten poriën produceren bij de productie van spuitgieten van aluminiumlegeringen. Het is noodzakelijk om de oorzaak te achterhalen en het juiste medicijn voor te schrijven om het probleem op te lossen. De belangrijkste maatregelen en manieren om poriën te voorkomen zijn:
- Om de raffinage- en ontgassingkwaliteit van het smelten van aluminiumlegeringen te garanderen, moet u goede raffinagemiddelen en ontgassingsmiddelen gebruiken om het gasgehalte in de aluminiumvloeistof te verminderen en onmiddellijk oxiden zoals schuim en bellen op het vloeistofoppervlak te verwijderen om te voorkomen dat er opnieuw gas binnendringt. bij spuitgietstukken.
- Kies een goed lossingsmiddel. Het geselecteerde lossingsmiddel mag tijdens het spuitgieten geen gas produceren en goede lossingsprestaties hebben.
- Zorg ervoor dat de uitlaat van de mal glad is en niet geblokkeerd, en dat de uitlaat in de mal volledig wordt afgevoerd. Vooral op het uiteindelijke polymerisatiepunt van de aluminiumvloeistof moet het uitlaatkanaal vrij zijn.
- Pas de spuitgietparameters aan en de vulsnelheid van de mal mag niet te hoog zijn om luchtinsluiting te voorkomen. Ook de giettemperatuur moet worden gecontroleerd.
- Bij productontwerp en matrijsontwerp moet aandacht worden besteed aan het gebruik van kerntrekken en koelen om overmatige wanddikteverschillen te minimaliseren.
- Voor poriën die vaak in vaste delen voorkomen, moeten de mal en het ontwerp worden verbeterd.
Nieuwe ontwikkelingen in de spuitgiettechnologie van aluminiumlegeringen
De afgelopen jaren zijn mensen de vacuümtechnologie blijven verbeteren om de problemen van poriën en krimpholtes in spuitgietstukken op te lossen, zodat ze spuitgietstukken kunnen produceren met hoge sterkte, hoge dichtheid, lasbaarheid, warmtebehandeling, twistbaarheid en andere eigenschappen. Naast spuitgieten zijn er nieuwe technologieën ontwikkeld, zoals persgieten en halfvast spuitgieten, deze worden over het algemeen "spuitgietmethode met hoge dichtheid" genoemd.
Vacuümspuitgiettechnologie
De vacuümspuitgietmethode evacueert of gedeeltelijk het gas in de vormholte om de luchtdruk in de vormholte te verminderen om het vullen van de vorm te vergemakkelijken en het gas in de legeringssmelt te elimineren, zodat de legeringssmelt de vormholte onder druk vult, en onder druk gestold om dichte spuitgietstukken te verkrijgen.
Zuurstofrijke spuitgiettechnologie
De meeste gassen in spuitgietstukken zijn N 2 en H 2 , met vrijwel geen O 2 . De belangrijkste reden is dat O 2 reageert met actieve metalen om vaste oxiden te vormen, wat een theoretische basis biedt voor de zuurstofrijke spuitgiettechnologie. Zuurstofrijk spuitgieten is het vullen van de vormholte met zuurstof om de lucht te vervangen vóór het spuitgieten. Bij het betreden van de vormholte wordt een deel van de zuurstof uit de uitlaatgroef afgevoerd en de resterende zuurstof reageert met het gesmolten metaal om verspreide oxidedeeltjes te genereren, waardoor een onmiddellijk vacuüm in de vorm ontstaat, waardoor een poriënvrij spuitgietstuk wordt verkregen.
Semi-solide spuitgiettechnologie
Halfvast spuitgieten is een technologie die vloeibaar metaal roert wanneer het stolt, een slurry verkrijgt met een vaste component van ongeveer 50% of meer bij een bepaalde koelsnelheid, en vervolgens de slurry vormgeeft door middel van spuitgieten. Momenteel zijn er twee processen voor halfvast spuitgieten: het stroomvormproces en het thixovormproces. De eerste is om vloeibaar metaal in een speciaal ontworpen spuitgietvat te voeren, waar afschuiving wordt toegepast door een spiraalvormig apparaat om het af te koelen tot een halfvaste slurry, en vervolgens wordt het spuitgieten uitgevoerd. Dit laatste is bedoeld om vaste metaaldeeltjes of spanen in een spiraalvormige spuitgietmachine te voeren, en halfvaste metaaldeeltjes worden gegoten onder omstandigheden van verwarming en afschuiving.
Extrusie-spuitgiettechnologie
Extrusiespuitgieten wordt ook wel "vloeibaar metaalgieten" genoemd. De gietstukken hebben een goede dichtheid, hoge mechanische eigenschappen en geen gietstijgbuizen. Sommige bedrijven in ons land hebben het in de daadwerkelijke productie toegepast. Squeeze-spuitgiettechnologie heeft uitstekende procesvoordelen. Het kan niet alleen het traditionele spuitgieten, persgieten, lagedrukgieten en vacuümspuitgietprocessen vervangen, maar is ook compatibel met drukgieten, continugieten en continu smeden, en halfvaste reologische gietprocessen. . Deskundigen zijn van mening dat extrusiespuitgiettechnologie een baanbrekende nieuwe technologie is die meerdere procesvelden bestrijkt, rijk is aan connotaties, zeer innovatief en uiterst uitdagend is.
Elektromagnetische pomp lagedrukgiettechnologie
Lagedrukgieten met elektromagnetische pomp is een nieuw opkomend lagedrukgietproces. Vergeleken met de op gas gebaseerde lagedrukgiettechnologie is het compleet anders wat betreft drukverhogingsmethoden. Het maakt gebruik van contactloze elektromagnetische kracht om rechtstreeks op vloeibaar metaal in te werken, waardoor oxidatie- en zuigproblemen veroorzaakt door onzuivere perslucht en overmatige partiële druk aanzienlijk worden verminderd, en een soepel transport en vullen van vloeibaar aluminium wordt bereikt. Voorkom secundaire vervuiling veroorzaakt door turbulentie. Bovendien wordt het elektromagnetische pompsysteem volledig bestuurd door digitale computerelementen en is de procesuitvoering zeer nauwkeurig en herhaalbaar. Dit proces heeft duidelijke voordelen in termen van opbrengst, mechanische eigenschappen, oppervlaktekwaliteit en metaalgebruik. Naarmate het onderzoek zich verder verdiept, is deze technologie steeds volwassener geworden.
Conclusie
Vanwege de ongelijkmatige wanddikte van schijven van aluminiumlegeringen en cilindrische spuitgietonderdelen kunnen kwaliteitsfouten bij het spuitgieten, zoals poriën en krimpgaten, optreden. Door middel van continue gietexperimenten kunnen ingenieurs zoeken naar meer geoptimaliseerde procesparameters voor het spuitgieten. Op deze manier kunnen redelijke procesparameters worden geselecteerd en kan daadwerkelijke verspilling van gietkosten worden vermeden, wat aanzienlijke economische voordelen voor de onderneming oplevert. Gehoopt wordt dat dit onderwerp een bijdrage kan leveren aan de daadwerkelijke productie. Het uiteindelijke doel is het produceren van gekwalificeerde spuitgietonderdelen om aan de werkelijke productiebehoeften van ondernemingen te voldoen. Afgaande op binnen- en buitenlands spuitgietonderzoek van de afgelopen jaren, met de verdieping van theoretisch onderzoek, vooral de ontwikkeling van computersimulatietechnologie, het stromingspatroon van metaal dat de holte vult, het stollingsproces van metaal in de holte, en de Er zijn zijn grote theoretische doorbraken geweest in de stroomdruk van de interne metaalvloeistof, de temperatuurgradiënt van de mal en de vervorming van de mal.