מוקד: +86 0769 82886112 בלוג שאלות נפוצות וִידֵאוֹ

ניתוח נקבוביות יציקה ופתרונות

2021-11-12

עם ההתפתחות המהירה של תעשיית הרכב והביקוש למכוניות קלות משקל, חלקי היציקה של אלומיניום, מגנזיום וסגסוגות אחרות גדלו באופן משמעותי, מה שמספק סיכוי רחב להמשך הפיתוח של תעשיית היציקה. בשל הביקוש לחלקים קלים, הדרישות לביצועי חומרי סגסוגת, מבנה המוצר ותכנון ובקרה של התהליך מחמירות יותר.

הדרישות ליציקת חלקים של מפעלי רכב שונים נעשות מחמירות יותר ויותר. דרישות הנקבוביות של חלקי יציקה הן בדרך כלל 5%-10%, והדרישות לחלקים מסוימים הן אפילו גבוהות עד 3%. לשיטת הזיהוי ומיקום הזיהוי של למות הליהוק פגמים, ניתן להשתמש בניתוח הדמיית מחשב כדי לבצע מחקר ניסיוני במהלך הבחירה של למות הליהוק מכונה, עיצוב תבניות ותכנון תהליכים, והשתמש בתוכנת P-Q2 לצורך אופטימיזציה.

הנקבוביות, חורי ההתכווצות ופגמי חורי הסיגים של יציקות המות מתרחשים בתוך היציקות, והסיבות לפגמים שונות. על מנת לבטל ליקויים, חיוני לזהות את סוגי הליקויים ולנתח את הגורמים להם, והכלים והשיטות לבדיקת חלקים ישפיעו על פסק הדין הסופי. להלן, המחבר דן רק כיצד לפתור את בעיית הנקבוביות ביציקת אלומיניום וסגסוגת מגנזיום.

1. בדיקת סטומה

עבור בדיקת הנקבוביות של יציקות, יש לקחת בחשבון מספר עמדות:

①מיקום הלחץ המרבי של ניתוח אלמנטים סופיים;

②ניתוח סימולציית חלקים של עמדת הסחף;

③חלקים מרכזיים של חלקים (כגון משטח איטום וכו').

בדרך כלל, ניתן לבדוק חלקי יציקה באמצעות רנטגן; לאחר שנמצאו פגמים, החלקים נחתכים לבדיקה נוספת. בבקרת תהליכים, הוא נשלט לפי ASTM E505 רמה 2, ויש לשלוט בחלקי המפתח לפי ASTM E505 רמה 1.

לסטמטות יש בדרך כלל משטח חלק, עגול או סגלגל, לפעמים מבודדים, לפעמים מקובצים יחד. איור 1 מציג את פני הנקבובית של חלק יציקת גס.

חלל ההתכווצות ונקבוביות ההתכווצות אינם סדירים בצורתם, וצבע פני השטח כהה ואינו חלק. תחת המיקרוסקופ והמיקרוסקופ האלקטרוני, ניתן למצוא שיש מבנה דנדריטי במיקום הפגם.

2. היווצרות סטומה

2.1. נקבוביות מימן

איור 3 מציג את נקבוביות המימן. נקבוביות המימן הן זעירות, בצורת מחט ומפוזרות באופן שווה, שניתן לראות לאחר עיבוד פני החלק. בשל הדופן הדקה של יציקת הגזרה, קצב ההתמצקות של המתכת המותכת הוא מהיר, ולפעמים קשה לראות את נקבוביות גז המימן בעין בלתי מזוינת. אדי מים הם המקור העיקרי למימן, שעשוי להגיע מגז תנור, כלי התכה, מטילי אלומיניום/חלקים ממוחזרים, שבבי עיבוד נגועים בשמן וחומרי זיקוק רטובים.

בדרך כלל יציקת סגסוגת אלומיניום מאמצת מכשיר הסרת גז סיבובי (ראה איור 4). מקור הגז משתמש בדרך כלל בארגון, חנקן או כלור. הגז מוכנס למתכת המותכת ונחתך למספר רב של בועות זעירות דרך הרוטור. בשל ההבדל בריכוז בין החלק הפנימי והחיצוני של הבועות, מימן נשאב לתוך הבועות ונפלט יחד מהמתכת המותכת (ראה איור 5).

אפקט הסרת הגז מושפע מגורמים כמו ציוד, בחירת גז, מהירות רוטור הסרת הגז וזמן הסרת הגז, ונמדדת על ידי זיהוי צפיפות המתכת המותכת לאחר הסרת הגז. אספו כמות מסוימת של נוזל אלומיניום ויוצקים לכור היתוך קטן, הכניסו לתא דקומפרסיה, התמצקו בלחץ מופחת, ושקלו אוויר ומים בהתאמה, ולאחר מכן השג את הצפיפות היחסית של הדגימה לפי הנוסחה הבאה.

בנוסחה, ρs היא הצפיפות היחסית של המדגם המוצק; ma היא מסת הדגימה באוויר, g; mw היא מסת הדגימה במים, g.

2.2. סטמטות רוח

פתחי האוורור עגולים, נקיים מבפנים, והמשטח חלק ומבריק יחסית. האוויר קיים לפעמים לבד או מקובץ יחדיו. איור 6 ואיור 7 הם המאפיינים המקרוסקופיים והמיקרוסקופיים האלקטרונים הסורקים של סטומטות הרוח. סחף מתרחש בדרך כלל במערכת האגרוף, מערכת הרץ והחלל.

2.2.1 הילוך של מערכת האגרוף

בתהליך של זרימת מתכת מותכת מתא הלחץ או צוואר הגוז אל השער הפנימי, הרבה אוויר יימשך פנימה. תהליך יציקת התבנית הכללי לא יכול לשנות את דפוס זרימת הנוזל הסוער, אך ניתן לשפר את מערכת ההזנה כדי להפחית את נפח הסחף של המתכת המותכת לשער הפנימי.

עבור יציקת למות בתא קר, יש לקחת בחשבון את מידת המלאות, כלומר, את היחס בין כמות המתכת הנוזלית שנשפכת למכונת יציקת המות בתא הקרה לנפח תא הלחץ. בעת תכנון פרמטרים של תהליך, המלאות צריכה להיות גדולה מ-50%, רצוי 70%-80%. איור 8 מציג את הקשר בין מלאות ונפח סחף של חלק יציקת יציקה.

בתהליך בחירת מכונות יציקה ועיצוב תבניות, זה מחושב בדרך כלל על ידי תוכנת P-Q2 (P הוא לחץ, Q הוא זרימה), ונבחרים גודל תא הלחץ והמלאות המתאימים. לאחר קביעת גודל קנה הירי, יש לשקול את מהירות היציקה מהמצקת אל קנה הירי. אם המלאות היא פחות מ-50%, החלל העליון של תא הלחץ גדול, והמתכת המותכת תיצור גלים ותחזור בין האגרוף לתבנית. כאשר האגרוף מתחיל לנוע קדימה, הגלים המוחזרים מחזית האגרוף ומאמצע צינור הירי מתמזגים, ויתרחשו מערבולות וסחף. כך גדלה נקבוביות היציקה, ובמקביל תתקרר המתכת הנוזלית בתא הלחץ, דבר שאינו חיובי למילוי.

הפתרון הטוב ביותר הוא שהאגרוף התחיל לנוע לפני שהגל המתכתי משתקף, כלומר כיוון האגרוף והגל הראשוני זהים, מה שיכול להפחית מאוד את הסחף. בנוסף, השתמש בתוכנת P-Q2 כדי לבחור פרמטרי עיצוב סבירים יותר כדי לעמוד במלאות של לפחות 50%.

בתהליך של פיתוח ועיצוב המוצר, יש לקחת בחשבון גם את גורמי התהליך הבאים: ① עבור יציקת תא קר, כולל מהירות יציקה, זמן עיכוב הזרקה, האצת הזרקה בלחץ נמוך, מהירות שער, שער לנקודת מיתוג הזרקה במהירות נמוכה, מהירות הזרקה בלחץ נמוך ונקודת התחלה של הזרקה מהירה; ② עבור יציקת תא חם, הוא כולל את נקודת המעבר מהאצת הזרקה בלחץ נמוך, מהירות הזרקה בלחץ נמוך להזרקה מהירה. התאם ועקוב אחר הפרמטרים שלעיל כראוי כדי למזער את מידת הסחף.

2.2.2. סילוף ואגזוז של מערכת הרץ

במהירות של 64-160 קמ"ש, ברגע שהמתכת המותכת נתקלת בשינוי בצורתו של הרץ, הכוח האימפולסיבי יגרום למתכת המותכת לייצר מערבולת, וכתוצאה מכך פגמים חור באוויר.

כדי לפתור סוג זה של סחף על ידי תכנון רציונלי של צורת הרץ, יש צורך להבטיח שהמתכת המותכת תהיה יציבה במהלך כל תהליך המילוי, ויש לבחור באופן סביר את העקומה והגודל של הרץ.

2.2.3 סחף חלל

כדי לצמצם את הפגמים של לכידת חללים וחורי אוויר, יש צורך לוודא שתכנון מערכת ההצפה הוא סביר והפליטה ללא הפרעה. איור 9 מציג מערכת גלישה ליציקה. מערכת ההצפה מורכבת מחריצי גלישה, חריצי פליטה ותעלות גלישה.

מערכת ההצפה צריכה להבטיח את פריקת הגז הקדמי של המתכת המותכת. בדרך כלל משתמשים במפלט בצורת Z או בצורת מניפה, והעומק הוא רדוד וממוקם בקצה התבנית כדי למנוע הזרקה.

חריץ הגלישה וחריץ הפליטה מוגדרים בדרך כלל במיקום המילוי הסופי של המתכת הנוזלית. ניתן לקבוע את המיקום על ידי ניתוח זרימת עובש תוך הקפדה על גודל פליטה מספק; חריץ הפליטה על משטח הפרידה נקבע בדרך כלל בקצה האחורי של חריץ ההצפה, כדי לשפר את השפעת ההצפה והפליטה. לצינור הפליטה בצורת שן יש אפקט פליטה טוב. בעת תכנון התבנית, עדיף לוודא שיש לפחות צינור פליטה אחד בצורת שן.

יציקת ואקום תעזור לפתור בעיות כאלה. לפני שהמתכת המותכת מגיעה, מערכת הוואקום כבר החלה לפעול. בתקן ההפעלה, הזמן של האגרוף להגיע לוואקום שסתום מהשער יש לפקח. בדרך כלל, זה צריך להיות לפחות שנייה אחת. לפעמים יש צורך להתאים את עמדת ההתחלה של ההזרקה במהירות נמוכה.

ביציקה מסורתית משתמשים בחריץ הגלישה ובמערכת הפליטה, והלחץ הראשוני בשער הפנימי יכול להגיע ל-180kPa, והמילוי הסופי יכול להגיע ל-400kPa; ביציקת ואקום משתמשים בתעלת ואקום ושסתום ואקום כדי להגיע ללחץ הראשוני בשער הפנימי. 20kPa, המילוי הסופי יכול להגיע ל-18kPa. בדרך כלל, בתנאי ואקום, לחץ הגז בחלל מגיע ל-2-7kPa; ובאין תנאי ואקום, לחץ הגז בחלל מגיע ליותר מ-300kPa. לכן, טכנולוגיית הוואקום יכולה להפחית ביעילות את הלחץ בחלל.

בתכנון התהליך, שימו לב לנקודות הבאות:

①מערכת הרץ צריכה להימנע מפינות מרובעות ולהבטיח את פני השטח החלקים של הרץ;

②מערכת הגלישה צריכה להיות מתוכננת במיקום הטוב ביותר כדי להבטיח שהיא מגיעה לקצה התבנית, ושטח הפליטה מספיק ומובטח פליטה נאותה;

③ מערכת הוואקום מוגדרת על משטח המפתח וחלק החיבור כדי למנוע דליפה והפרעות מהסביבה הסובבת; גודל תעלת הוואקום נכון, במיוחד בכניסה לחלל; הלחץ בחלל נמדד ומנוטר, ואם הוא חורג מטווח הניטור, אזעקה וגרוט חלקים אוטומטית; שסתום הוואקום פועל כרגיל; מערכת הוואקום מנוקה באופן קבוע.

2.2.4. ניתוח סימולציה

טכנולוגיית ההדמיה של תהליך היציקה יכולה לדמות את תהליך המילוי (שדה הזרימה) של היציקה כדי לחזות את כניסת האוויר בקנה הירי, הרץ והחלל. הדמיה מספרית של תהליך מילוי היציקה יכולה לעזור לטכנאים לחזות ביעילות את הגודל, המיקום וזמן התרחשותם של לחצי הסחף השונים שעלולים להתרחש בתהליך היציקה, ובכך לייעל את תכנון תהליך היציקה, להבטיח את איכות היציקה, וכן קיצור מחזור הייצור של ניסוי מפחית את עלויות הייצור. איור 10 מציג את ניתוח הסימולציה של יציקת גז מסויימת, ומיקום הנקבוביות בפועל תואם את מיקום הסחף של ניתוח שדה הזרימה המדומה.

כאשר פרמטרי העובש ועיצוב פרמטר התהליך משתנים, יש להפעיל מחדש את ניתוח הסימולציה ולהעריך בקפידה כדי להבטיח את הפעולה האפקטיבית של מערכת ההצפה.

2.3. נקבוביות אדי מים

במראה, נקבוביות אדי המים הן בדרך כלל עגולות, אפורות, עמומות, לא אחידות ויבשות, כפי שמוצג באיור 11. אם תכונה זו מתרחשת, בדוק את דליפת צינור המים של חומר השחרור וריסס עובש.

כאשר מתכת מותכת נתקלת במים בתהליך המילוי, נוצרים אדי מים. בתהליך המרת המים לקיטור מתרחשת התפשטות. במיקום טיפות המים נוצרות בועות אדי מים. החלל שתופסות הבועות הוא בערך פי 1500 מזה של טיפות המים המקוריות. קשה לפרוק את הגז דרך מערכת ההצפה, קיים איפשהו במתכת, וקשה לחזות את מיקומו.

כ-98% מנקבוביות אדי המים הכלליות מגיעות מציפויים יצוקים. מתרחש בעיקר בתהליך היציקה הבא: ① יותר מדי צבע על בסיס מים מרוסס על התבנית, וכאשר התבנית מתחילה להיסגר, החלל אינו יבש לחלוטין; ②צינור המים דולף;

③ חוט חיבור צינור המים דולף;

④העובש נסדק ומים מחלחלים פנימה;

⑤ כאשר התבנית סגורה, טיפות המים בקצה העליון של התבנית זורמות לתוך החלל;

⑥הנוזל ההידראולי על בסיס מים נשאר על התבנית.

קישור למאמר זה: ניתוח נקבוביות יציקה ופתרונות

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！