Ikona webu Aludiecasting

Obvyklé výrobní vady při vysokotlakém tlakovém lití

admin
Vysokotlaké tlakové lití

Obvyklé výrobní vady při vysokotlakém tlakovém lití

Vysokotlaké tlakové lití (HPDC) je výrobní proces, který umožňuje vyrábět složité díly s dobrou přesností a povrchovou úpravou. Tento proces je však náchylný k různým vadám, které mohou zhoršit kvalitu, trvanlivost a funkčnost konečného výrobku. To znamená, že vady je třeba identifikovat, analyzovat a zmírnit, aby se dosáhlo efektivity. Kromě toho se tím také minimalizuje plýtvání výrobkem a udržuje jeho integrita.

Tento článek se zabývá nejčastějšími vysokotlaké tlakové lití (HPDC) vady tlakového odlitku. Probereme také jejich příčiny a řešení pro minimalizaci nebo odstranění jejich vad.

Co je vysokotlaké tlakové lití?

Roztavená slitina hliníku, hořčíku nebo zinku se vstřikuje do ocelové formy (kokily) pod vysokým tlakem. forma pro toto tlakové lití se nazývá formy pro tlakové lití nebo vysokotlaké lití pod tlakem mold. Tento proces umožňuje hromadnou výrobu složitých součástí, vynikající rozměrovou přesnost a povrchovou úpravu. V důsledku podmínek vysokého tlaku a vysokých rychlostí však může docházet k vadám, které jsou důsledkem nesprávného nastavení stroje, vlastností materiálu nebo konstrukčních nedostatků matrice.

Klíčové procesní parametry ovlivňující vznik defektů

Zde jsou uvedeny některé klíčové parametry, které způsobují vady při vysokotlakém lití;

Pracovní proces vysokotlakého tlakového lití

Při vysokotlakém tlakovém lití se roztavený kov vstřikuje pod vysokým tlakem do ocelových forem pro výrobu kovových dílů. Touto metodou vznikají v rychlém procesu složité předměty, které mají jak jemnou přesnost a silné mechanické schopnosti, tak i krásný povrch.

20 typů běžných vad vysokotlakého lití pod tlakem.

Hlavní příčinou vad vysokotlakého tlakového lití mohou být špatné parametry procesu, špatná kvalita materiálu nebo neoptimální konstrukce formy. Níže je uvedeno 15 běžných vad, hlavní příčina problémů a možná řešení.

1. Pórovitost

Drobné dutiny, dutinky nebo bublinky uvnitř odlitku, které snižují mechanickou pevnost a trvanlivost, se označují jako pórovitost. Tyto dutiny mohou snižovat pevnost součásti a její schopnost odolávat mechanickému zatížení. Pokud je tedy pórovitost blízko povrchu, může z estetického hlediska způsobit potíže a vnitřní pórovitost by mohla vést k selhání při namáhání.

Příčiny:

Prevence a řešení

2. Uzavření za studena (neúplná fúze)

Pokud se dva kovové proudy nepodařilo správně spojit, objeví se studený uzávěr jako slabá linie nebo šev na povrchu odlitku. Strukturální celistvost je oslabena a při mechanickém namáhání může dojít ke vzniku trhlin. Studené švy vznikají v případech, kdy se roztavený kov tekoucí společně nespojí do švu.

Příčiny:

Prevence a řešení:

3. Vady způsobené smrštěním

Smršťovací vady vznikají, když se kov během tuhnutí smršťuje a zanechává je uvnitř kovu. Protože tyto vady snižují hustotu a pevnost odlitku, stává se odlitek náchylným k lámání a mechanickému poškození. Smršťování obvykle následuje spolu s odlitkem, jak tuhnutí probíhá v silnějších oblastech odlitku.

Příčiny:

Prevence a řešení:

4. Puchýře

Zvednutí povrchu odlitku v důsledku rozpínání vzduchu nebo rozpuštěných plynů během tuhnutí. Působí také proti povrchové úpravě a mohou se odlupovat nebo odlupovat, pokud je díl následně obráběn nebo potažen. Pokud se puchýře berou jako samozřejmost, mohou způsobit selhání součásti při tlaku nebo namáhání.

Příčiny:

Prevence a řešení:

5. Chybné výběhy a krátká plnění

Neúplné odlitky vznikají v důsledku tuhnutí roztaveného kovu před úplným naplněním. Výsledkem jsou nepoužitelné součásti se slabou strukturou. Tato vada je tak zásadní, protože její přítomnost snižuje rozměrovou přesnost a funkčnost dílu.

Příčiny:

Prevence a řešení:

6. Flash

Jedná se o přebytečný kov, který proniká do dutiny zápustky, kovové tenké čáry na dělící čáře dílu. Pokud není odstraněn, může způsobit problémy při konečné montáži nebo obrábění dílu. V extrémním případě může znamenat opotřebení matrice, což může zvýšit množství odpadu a prostoje ve výrobě.

Příčiny:

Prevence a řešení:

7. Lepení a pájení

Pájení roztaveného kovu na povrchu matrice ztěžuje vysouvání a také ovlivňuje kvalitu povrchu. Může způsobit poškození odlitku a formy, a tím prodloužit dobu a náklady na údržbu. Zejména hliníkové a hořčíkové tlakové odlitky mají tendenci se lepit a pájet (kvůli reaktivitě těchto kovů s ocelovými matricemi).

Příčiny:

Prevence a řešení:

8. Trhliny (trhliny za tepla a za studena)

K lomu dochází na povrchu odlitku nebo uvnitř v podobě trhlin, které narušují celistvost hotové součásti. Silné tepelné namáhání může během tuhnutí způsobit trhliny za tepla a po ochlazení mohou vzniknout trhliny za studena, což může být způsobeno zbytkovým napětím nebo nesprávným zacházením. Nežádoucí vady mohou výrazně zhoršit trvanlivost odlitku a mohou mít za následek mechanické nebo tepelné cyklické selhání. U nosných dílů jsou trhliny obzvláště problematické, protože je důležitá strukturální integrita.

Příčiny:

Prevence a řešení:

9. Vrásky na povrchu a mezery

Tyto nepravidelné, překrývající se záhyby kovu se objevují na povrchu odlitku (vrásky nebo propadliny) a mají původ v nerovnoměrném toku kovu nebo částečném ztuhnutí před úplným naplněním. Tyto vady navíc zhoršují estetický vzhled odlitku a z mechanického hlediska představují potenciální místa poruch. Dalšímu obrábění, lakování nebo nanášení povlaků mohou bránit vrásky na povrchu, které by narušovaly proces. To se zase může stát nákladným přepracováním nebo zmetkem.

Příčiny:

Prevence a řešení:

10. Oxidové inkluze

Pokud se v roztaveném kovu zachytí nečistoty, jako je oxid hlinitý, oxid hořečnatý nebo jiné nečistoty, zachytí se v roztaveném kovu jako nekovové inkluze. Ty oslabují odlitek a vytvářejí křehká místa. Kromě toho oslabují odlitek a způsobují riziko vzniku trhlin. V závažných případech může dojít k defektům v povrchové úpravě, které činí výrobek nevhodným pro aplikace, jako jsou letecké a automobilové díly, které musí fungovat s maximální přesností a pevností.

Příčiny:

Prevence a řešení:

11. Neúplné obsazení (krátký záběr)

Pokud není dutina formy vyplněna, jedná se o krátký výstřel, jehož výsledkem jsou chybějící prvky, nerovné hrany nebo nedotvarované součásti. Tato vada však činí odlitek nepoužitelným z důvodu nedostatečných požadovaných specifikací a mechanických vlastností. Krátké záběry se často vyskytují v oblastech s tenkým řezem, kde je omezen tok kovu, což způsobuje slabé nebo neúplné struktury. Přesné díly jsou dobrým zdrojem tohoto problému kvůli rozměrové přesnosti, která je nutná pro správnou funkci a montáž.

Příčiny:

Prevence a řešení:

12. Erozní vady

Erozní vady jsou vady vyvolané vysokou rychlostí roztaveného kovu, který neustále dopadá na určitá místa v zápustce, kde pravděpodobně dochází k opotřebení, uvolnění povrchu a vzniku trhlin. To následně vede k rozměrovým nesrovnalostem, které způsobují měknutí odlitku a zkracují životnost zápustky. Tyto eroze mohou způsobit vznik děr nebo dutin v odlitku, čímž se stane dále nepoužitelným. Tato vada je závažná zejména v provozech s dlouhými výrobními cykly, kdy dochází k výraznějšímu opotřebení formy.

Příčiny:

Prevence a řešení:

13. Kontrola tepla

Tepelná kontrola je situace, kdy je povrch matrice v důsledku opakovaných cyklů zahřívání a ochlazování pokryt drobnými trhlinami. Postupem času se tyto mikrotrhliny zvětšují a mohou mít vliv na kvalitu odlitků s drsným povrchem a ještě nižší možností poruchy. Tepelná kontrola zkracuje životnost zápustky, snižuje její životnost a prodlužuje prostoje výroby způsobené neustálou údržbou. Příčina je častější u procesů tlakového lití, které zahrnují značné kolísání teplot a špatné tepelné řízení.

Příčiny:

Prevence a řešení:

14. Pokřivení (deformace)

Pokud se odlitky ohýbají nebo deformují v důsledku nepravidelností chlazení, vnitřních pnutí nebo špatné konstrukce forem, dochází k deformacím a vzniku dílů, které nelze sestavit, protože nemohou splňovat rozměrovou přesnost. Deformace je obzvláště škodlivá pro tenkostěnné nebo velkorozměrové součásti, kde dochází k rozdílnému smršťování v důsledku rozdílné rychlosti chlazení. Ve vysoce přesných průmyslových odvětvích, jako je automobilový nebo letecký průmysl, se mnoho deformovaných dílů nakonec stává zmetky, čímž dochází k plýtvání mnoha materiály a prodražuje se výroba.

Příčiny:

Prevence a řešení:

15. Vady turbulence

Nicméně tam, kde roztavený kov vyplňuje dutinu formy, vyvoláváme turbulence a nepravidelné proudění. Vzduch zachycený v materiálu bude bránit distribuci kovu. Tyto vady se vytvoří jako povrchové vady nebo pórovitost či vnitřní dutiny, které se v odlitku nacházejí, a povedou k oslabení strukturální integrity odlitku. Oxidace dále oslabuje a degraduje na několika místech, která se mohou odlomit.

Příčiny:

Prevence a řešení:

16. Drop

Poklesy mohou být způsobeny různými vadami, včetně neúplných dílů a jiných vad poklesu, definovaných jako jakýkoli díl ztracený v důsledku ztráty kontaktu s matricí nebo ztuhlým kovem. Zejména při kritických aplikacích se vada prasknutí sráží do oslabení celistvosti odlitku a špatného výkonu.

Příčiny:

Prevence a řešení:

17. Dross

Při oxidaci roztaveného kovu vznikají vady známé jako struskové vady s následným znečištěním odlitku. Snížení pevnosti a zhoršení vzhledu činí z těchto vad potenciální příčiny mechanických poruch v pozdějším období životnosti.

Příčiny:

Prevence a řešení:

18. Horké slzy

Zbytkové napětí existující v odlitcích vytváří trhliny za tepla, které vznikají v důsledku nevyrovnaného gradientu ochlazování. Tyto vady vytvářejí strukturální slabiny zejména při zatížení.

Příčiny:

Prevence a řešení:

19. Otvory pro kolíky

Díry po kolících jsou malé plynové tunely v odlitcích, které snižují hustotu a zhoršují mechanické vlastnosti. Vznik těchto defektů má za následek netěsnosti v tlakotěsných zařízeních.

Příčiny:

Prevence a řešení:

20. Řezání a mytí

Na povrchu formy dochází k poškození a zeslabení struktury, když rychlý roztavený kov odstraní část formy a vytvoří vady typu "cut and wash".

Příčiny:

Prevence a řešení:

Defekt Příčiny Řešení
Pórovitost Špatné odvětrávání, vysoká rychlost. Zlepšete odvětrávání, použijte vysavač.
Studené uzávěry Nízká teplota, pomalé plnění. Zvyšte teplotu a optimalizujte bránu.
Smršťování Silné profily, nerovnoměrné chlazení. Optimalizujte chlazení a používejte stoupačky.
Puchýře Vlhkost, špatné odplynění. Degasování kovu, kontrola teploty zápustky.
Misruns Nízká teplota, pomalé vstřikování. Zvyšte tlak, optimalizujte teplotu.
Flash Vysoký tlak, opotřebovaná matrice. Optimalizujte tlak a udržujte tlak.
Pájení Vysoká teplota, špatný povlak. Používejte povlaky na zápustky, kontrolujte teplotu.
Trhliny Rychlé chlazení, špatná slitina. Optimalizujte chlazení a upravte design.
Vrásky / mezery Nízká teplota, pomalé plnění. Zlepšete mazání a zvyšte rychlost.
Struskové inkluze Znečištěná slitina, oxidace. Používejte čistý kov, abyste zlepšili filtraci.
Krátký záběr Nízký tlak, časné tuhnutí. Zvyšte rychlost a vyčistěte bránu.
Turbulence Vysoká rychlost, špatné bránění. Optimalizujte rychlost a vylepšete brány.
Eroze Vysoká rychlost, špatný materiál matrice. Používejte kalené matrice a snižte rychlost.
Kontrola tepla Tepelné namáhání, špatné chlazení. Používejte žáruvzdorné matrice a optimalizujte chlazení.
Deformace Nerovnoměrné chlazení, stres. Optimalizujte chlazení a upravte design.
Drop Špatné mazání, uvolnění kovu Lepší mazání, nastavení rychlosti a optimalizace formy
Dross Oxidace, turbulence, nečistoty Snížení turbulence, použití čistého kovu, zlepšení tavení
Horké slzy Nerovnoměrné chlazení, vysoké namáhání Optimalizace chlazení, zdokonalení slitiny, zlepšení formy
Otvory pro kolíky Zachycení plynu, vlhkost Zlepšení odplyňování, snížení vlhkosti, zlepšení odvětrávání
Cut & Wash Vysoká rychlost, slabá forma Optimalizovat brány, kontrolovat rychlost, zpevnit formu

Klíčové faktory pro předcházení vadám při vysokotlakém lití

Hlavní body pro minimalizaci vad při vysokotlakém tlakovém lití

Pro snížení počtu vad a dosažení vysoké kvality odlitků musí výrobci zohlednit následující skutečnosti.

1. Optimalizace procesních parametrů

2. Zlepšení kvality kovů

3. Zlepšení konstrukce forem a lisovacích forem

4. Údržba lisovacích nástrojů a zařízení

5. Chytré technologie

3. Pokročilé techniky pro redukci defektů

Zde jsou uvedeny některé z pokročilých technik snižování vad při vysokotlakém lití;

3.1. Tlakové lití ve vakuu

Pokročilé techniky vakuového lití zahrnují odstranění zachyceného vzduchu a plynů z dutiny formy před plněním kovem. Tato metoda [výrazně] sníží nebo omezí pórovitost, zvýší nebo zlepší pevnost odlitku a [zlepší] povrchovou úpravu. V nízkotlakém prostředí uvnitř formy bude roztavený kov plynule proudit s minimálními turbulencemi a vadami do dutiny. Nabízí některé své výhody

3.2. Monitorování procesů v reálném čase

Rozsáhlé využití pokročilých senzorů a systémů kontroly kvality řízených umělou inteligencí k dynamickému nastavení procesních parametrů s cílem eliminovat vady ve výrobě. Monitorování, které probíhá v reálném čase, zahrnuje sledování procesu pomocí teplotních čidel, tlakových čidel a zobrazovacích systémů pro detekci odchylek.

Data jsou analyzována algoritmy umělé inteligence a ihned jsou provedeny automatické úpravy, aby se zabránilo vzniku závad. Následují různé výhody tohoto procesu:

3.3. Vylepšený návrh a simulace matrice

Software CAE umožňuje výrobcům simulovat a optimalizovat tok kovů před výrobou. Předvídání možných míst výskytu vad umožňuje konstruktérům upravit konstrukci vrat a kanálů tak, aby se předešlo běžným problémům, jako jsou chybné běhy, studené uzávěry a pórovitost. Pomocí moderních simulačních nástrojů lze provádět virtuální testování parametrů tlakového lití a snížit náklady na pokusy a omyly. Její výhody jsou následující;

Závěr

Klíčovým požadavkem pro vysokotlaké lití je trh, kde jsou tyto vady vysokotlakého lití chápány a kontrolovány a kde jsou všechny výsledné vysoce kvalitní díly vyráběny na lisu s co nejmenší spotřebou surovin. Výrobci mohou zvýšit produktivitu a snížit náklady tím, že se budou zabývat pórovitostí, uzavíráním za studena, smršťováním, puchýři, chybnými náběhy a otřepy.

Pokročilé techniky, jako je vakuové lití, monitorování v reálném čase a zdokonalená konstrukce formy, mohou dále zvýšit spolehlivost a účinnost strojů pro tlakové lití. Vzhledem k tomu, že průmysl tlakového lití pokračuje v pokroku v oblasti optimalizace materiálů a procesů. To má také vliv na vyšší přesnost, lepší udržitelnost a výrobu bez vad.

Často kladené otázky (FAQ)

  1. Jaké jsou nejčastější vady vysokotlakého lití?

Nejčastěji se vyskytujícími vadami při vysokotlakém lití jsou pórovitost, uzavírání za studena, smršťování, puchýře, chybné výstřiky, otřepy a přilepení a pájení. Tyto vady mohou vést ke ztrátě mechanické pevnosti, vzhledu a funkčnosti konečného výrobku.

  1. Jaké metody lze použít ke snížení pórovitosti tlakového odlitku?

Pórovitost můžeme minimalizovat zlepšením odvzdušnění a vakua, vyvážením rychlosti vstřikování a turbulence, udržováním teploty taveniny a matrice v mezích parametrů a použitím odplyněného roztaveného kovu.

  1. Z jakého důvodu dochází při vysokotlakém tlakovém lití ke vzniku otřepů?

Charakteristické příčiny vzniku otřepů jsou nadměrný vstřikovací tlak, opotřebované matrice nebo špatně seřízené matrice a nedostatečná upínací síla. Správná kalibrace stroje spolu se správnou údržbou matrice může zabránit vzniku otřepů.

  1. Jaký vliv má teplota zápustky na vady odlitku?

Chybná teplota matrice může způsobit několik závad nízkých teplot, které vedou ke studeným uzávěrům. Způsobuje také chybné výlisky a vysoké teploty, které způsobují pájení, puchýře a zvýšenou pórovitost. Optimální teplota matrice vede k hladkému toku kovu a rovnoměrnému tuhnutí.

  1. Jak lze pomocí vakuového lití omezit výskyt vad?

Vakuová asistence tlakové lití odstraňuje vzduch a plyny z dutiny formy, čímž výrazně snižuje pórovitost a zlepšuje tok kovu. Zlepšuje kvalitu odlitku a strukturální integritu a zvyšuje celkovou trvanlivost výrobku.

Ukončení mobilní verze