Nettstedsikon Aludiecasting

Vanlige produksjonsfeil ved høytrykksstøping

Høytrykksstøping

Vanlige produksjonsfeil ved høytrykksstøping

Høytrykksstøping under trykk (HPDC) er en produksjonsprosess som lager komplekse deler med god presisjon og overflatefinish. Likevel er prosessen utsatt for ulike feil, som kan svekke kvaliteten, holdbarheten og sluttproduktets funksjonalitet. Dette betyr at feilene bør identifiseres, analyseres og reduseres for å oppnå effektivitet. I tillegg vil det også minimere produktavfall og opprettholde produktets integritet.

Denne artikkelen tar for seg de vanligste høytrykksstøping (HPDC) defekter i støpegods. Vi diskuterer også årsakene til disse feilene og løsninger for å minimere eller eliminere dem.

Hva er høytrykksstøping?

Smeltet aluminium, magnesium eller sinklegering sprøytes inn i en stålform (dyse) under høyt trykk. formen for denne pressstøpingen kalles støpeform eller høytrykksstøping mold. Denne prosessen bidrar til masseproduksjon av komplekse komponenter med utmerket dimensjonsnøyaktighet og overflatefinish. Det kan imidlertid oppstå feil på grunn av det høye trykket og den høye hastigheten, som følge av feil maskininnstillinger, materialegenskaper eller feil i formkonstruksjonen.

Viktige prosessparametere som påvirker defektdannelse

Her er noen av de viktigste parameterne som forårsaker feil under høytrykksstøpeprosessen;

Arbeidsprosessen for høytrykksstøping

Ved høytrykksstøping sprøytes smeltet metall under høyt trykk inn i stålformer for å produsere metalldeler. Denne metoden skaper komplekse gjenstander som har både fin presisjon og kraftige mekaniske egenskaper, i tillegg til vakre overflater i en rask prosess.

20 typer vanlige feil ved høytrykksstøping.

Årsaken til defekter ved høytrykksstøping kan være dårlige prosessparametere, dårlig materialkvalitet eller suboptimal formdesign. Nedenfor finner du 15 vanlige defekter, årsaken til problemene og mulige løsninger.

1. Porøsitet

Små hulrom, hulrom eller bobler i støpestykket som reduserer den mekaniske styrken og holdbarheten, kalles porøsitet. Disse hulrommene kan redusere komponentens styrke og evne til å motstå mekaniske belastninger. Av estetiske årsaker kan porøsitet nær overflaten skape problemer, og innvendig porøsitet kan føre til svikt under belastning.

Årsaker:

Forebygging og løsninger

2. Kald avstengning (ufullstendig fusjon)

Hvis to metallstrømmer ikke har smeltet sammen på riktig måte, oppstår det en kaldavslutning som en svak linje eller søm på overflaten av støpegodset. Den strukturelle integriteten er svekket, og sprekkdannelse er mulig under mekanisk belastning. Kaldfals oppstår når smeltet metall som flyter sammen, ikke klarer å smelte sammen til en søm.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

3. Krympingsfeil

Krympedefekter oppstår når metallet trekker seg sammen under størkningen og etterlater dem inne i metallet. Siden disse defektene reduserer tettheten og styrken til støpegodset, blir støpegodset utsatt for brudd og mekanisk svikt. Krymping følger normalt med støpingen etter hvert som størkningen fortsetter i tykkere områder av støpegodset.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

4. Blemmer

Heving av støpeoverflaten på grunn av luft eller oppløste gasser som utvider seg under størkning. De motvirker også overflatefinishen og kan løsne eller flasse av hvis delen senere blir maskinert eller overflatebehandlet. Hvis man tar blærer for gitt, kan de føre til at komponenten svikter under trykk eller belastning.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

5. Feilkjøringer og korte fyllinger

Ufullstendige støpegods oppstår fordi det smeltede metallet størkner før fullstendig fylling. Dette resulterer i ubrukelige komponenter med svake strukturer. Denne feilen er så viktig fordi den reduserer detaljens dimensjonsnøyaktighet og funksjonalitet.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

6. Blits

Det er overflødig metall som siver inn i formhulrommet, den tynne metalliske linjen ved delelinjen på delen. Det kan også forårsake problemer under sluttmontering eller maskinering av delen hvis det ikke fjernes. I ekstreme tilfeller kan det være tegn på slitasje på matrisen, noe som kan føre til økt svinn og nedetid i produksjonen.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

7. Liming og lodding av matriser

Lodding av smeltet metall på formoverflaten vanskeliggjør utstøping og påvirker også overflatefinishen. Det kan føre til skader på støpegodset og matrisen, noe som øker tiden og kostnadene for vedlikehold. Spesielt støpegods av aluminium og magnesium har en tendens til å klebe seg fast og lodde seg fast (på grunn av disse metallenes reaktivitet med stålstøpeformer).

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

8. Sprekker (varme og kalde sprekker)

Fracture occurs on the casting surface or internally as cracks, destroying the integrity of the completed component. Strong thermal stress can cause hot cracks during solidification, and cold cracks may result after cooling, as may be due to residual stress or mishandling. Undesired defects can significantly deteriorate the casting’s durability and may result in mechanical or thermal cycling failure. In load-bearing components, cracks are particularly a problem because structural integrity is important.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

9. Rynker og hull i overflaten

Slike uregelmessige, overlappende metallfolder (rynker eller overlappinger) vises på støpeoverflaten og har sin opprinnelse i ujevn metallflyt eller delvis størkning før fullstendig fylling. I tillegg forringer disse feilene støpestykkets estetiske utseende og er potensielle feilkilder fra et mekanisk synspunkt. Ytterligere maskinering, maling eller overflatebehandling kan bli forhindret på grunn av overflaterynker som forstyrrer prosessen. Dette kan i sin tur føre til kostbar omarbeiding eller kassasjon.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

10. Oksidinneslutninger

Når urenheter som aluminiumoksid, magnesiumoksid eller andre forurensninger blir fanget i det smeltede metallet, blir de fanget i det smeltede metallet som ikke-metalliske inneslutninger. Disse svekker støpestykket og skaper sprø områder. I tillegg svekker det støpegodset og medfører risiko for brudd. I alvorlige tilfeller kan det føre til defekter i overflatefinishen som gjør produktet uegnet for bruksområder som romfart og bilindustrien, der det kreves høy presisjon og styrke.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

11. Ufullstendig kast (kort skudd)

Hvis formhulrommet ikke er fylt, er det et kortskudd, noe som resulterer i manglende funksjoner, ujevne kanter eller underformede komponenter. Denne feilen gjør imidlertid støpegodset ubrukelig på grunn av utilstrekkelige spesifikasjoner og mekaniske egenskaper. Ofte oppstår kortskudd i områder med tynt snitt der metallflyten er begrenset, noe som fører til svake eller ufullstendige strukturer. Presisjonsdeler er en god kilde til dette problemet på grunn av den dimensjonsnøyaktigheten som kreves for riktig funksjon og montering.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

12. Erosjonsdefekter

Erosjonsdefekter er defekter som oppstår når smeltet metall med høy hastighet kontinuerlig treffer visse områder i støpeformen der det er sannsynlig at det oppstår slitasje, løse overflater og sprekker. Dette fører i sin tur til uoverensstemmelser i dimensjonene, noe som fører til at støpegodset blir mykere og formens levetid blir kortere. Slike erosjoner kan føre til at det oppstår hull eller hulrom i støpegodset, noe som gjør det ubrukelig. Denne feilen er særlig alvorlig i virksomheter med lange produksjonsserier, der slitasjen på støpeformen blir større.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

13. Kontroll av varme

Heat checking er en situasjon der overflaten på støpeformen får små sprekker på grunn av gjentatte oppvarmings- og avkjølingssykluser. Etter hvert som tiden går, blir disse mikrosprekkene større, og de kan påvirke kvaliteten på støpegodset, med ujevne overflater og enda lavere sannsynlighet for feil. Varmekontroll forkorter støpeformen, reduserer levetiden og øker nedetiden i produksjonen på grunn av konstant vedlikehold. Årsaken er mer vanlig i pressstøpeprosesser som innebærer betydelige temperatursvingninger og dårlig varmestyring.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

14. Forvrengning (deformasjon)

Når støpegods bøyes eller vrir seg på grunn av uregelmessigheter i avkjølingen, indre spenninger eller dårlig utforming av støpeformene, vrir det seg og fører til deler som er umulige å montere fordi de ikke kan oppfylle kravene til dimensjonsnøyaktighet. Forvrengning er spesielt skadelig for tynnveggede eller store komponenter, der det oppstår differensiell sammentrekning på grunn av ulik avkjølingshastighet. I høypresisjonsindustrier som bil- og romfartsindustrien ender mange skjeve deler opp med å bli kassert, og dermed går mye materiale til spille og koster produksjonen mye.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

15. Turbulensdefekter

Der hvor smeltet metall fyller formhulen, oppstår det imidlertid turbulens og uregelmessige strømningsmønstre. Luft som er fanget i materialet, vil hindre metallfordelingen. Disse defektene vil danne seg som overflatedefekter eller porøsitet eller indre hulrom som finnes i støpingen og vil føre til svekkelse av støpingenes strukturelle integritet. Oksidasjon svekker og nedbryter materialet ytterligere på noen få steder som kan gå i stykker.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

16. Slipp

Fall kan skyldes en rekke ulike defekter, inkludert ufullstendige deler og andre falldefekter, definert som alle deler som går tapt på grunn av at støpeformen eller det størknede metallet mister kontakten. Spesielt ved kritiske bruksområder kan sprekkdefekter føre til svekket støpeintegritet og dårlig ytelse.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

17. Dross

Når smeltet metall oksiderer, oppstår det defekter som kalles slaggfeil, med påfølgende forurensning av støpegodset. Den reduserte styrken og det forringede utseendet gjør slike defekter til potensielle årsaker til mekaniske sammenbrudd senere i levetiden.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

18. Varme tårer

Restspenninger i støpegods fører til varmavrivninger fra sprekker som dannes på grunn av ubalanserte avkjølingsgradienter. Disse defektene danner strukturelle svakheter, spesielt når applikasjonen innebærer belastninger.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

19. Pinnehull

Pinnehull er små gasstunneler i støpegods som reduserer tettheten og forringer de mekaniske egenskapene. Slike defekter kan føre til lekkasjer i trykktette installasjoner.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

20. Kutt og vask

The mold surface develops damage along with weakened structures when high-speed molten metal removes part of the mold creating “cut and wash” type defects.

Årsaker:

Forebygging og løsninger:

Defekt Årsaker Løsninger
Porøsitet Dårlig ventilasjon, høy hastighet. Forbedre ventilasjonen, bruk vakuum.
Cold Shuts Lav temperatur, langsom fylling. Øk temperaturen, og optimaliser gating.
Krymping Tykke seksjoner, ujevn kjøling. Optimaliser kjølingen, og bruk stigerør.
Blemmer Fuktighet, dårlig avgassing. Avgasser metall, kontrollerer matrisetemperaturen.
Feilkjøringer Lav temperatur, langsom injeksjon. Øk trykket, optimaliser temperaturen.
Flash Høyt trykk, slitt dyse. Optimaliser trykket og vedlikehold matrisen.
Lodding Høy temperatur, dårlig belegg. Bruk formbelegg, kontroller temperaturen.
Sprekker Rask avkjøling, dårlig legering. Optimaliser kjølingen, og modifiser designet.
Rynker/Laps Lav temperatur, langsom fylling. Forbedre smøringen og øk hastigheten.
Slagginneslutninger Forurenset legering, oksidasjon. Bruk rent metall for å forbedre filtreringen.
Kortskudd Lavt trykk, tidlig størkning. Øk hastigheten, og rengjør gating.
Turbulens Høy hastighet, dårlig gating. Optimaliser hastigheten og forbedre gating.
Erosjon Høy hastighet, dårlig matrisemateriale. Bruk herdede matriser, og reduser hastigheten.
Varmekontroll Termisk stress, dårlig kjøling. Bruk varmebestandige matriser, og optimaliser kjølingen.
Warpage Ujevn avkjøling, stress. Optimaliser kjølingen, og modifiser designet.
Slipp Dårlig smøring, metall som løsner Bedre smøring, juster hastigheten og optimaliser formen
Dross Oksidasjon, turbulens, urenheter Reduser turbulens, bruk rent metall, forbedre fluksingen
Varme tårer Ujevn kjøling, høy belastning Optimaliser kjøling, finpuss legering, forbedre formen
Pinnehull Gassinneslutning, fuktighet Forbedrer avgassingen, reduserer luftfuktigheten og forbedrer ventilasjonen
Klipp og vask Høy hastighet, svak mugg Optimaliser gating, kontroller hastigheten, styrk formen

Viktige faktorer for å unngå defekter ved høytrykksstøping

Viktige punkter for å minimere defekter ved høytrykksstøping

For å redusere feil og oppnå høy kvalitet på støpingen, må produsentene ta hensyn til følgende

1. Optimalisering av prosessparametere

2. Forbedring av metallkvaliteten

3. Forbedring av dyse- og formdesign

4. Vedlikehold av matriser og utstyr

5. Smart teknologi

3. Avanserte teknikker for defektreduksjon

Her er noen av de avanserte teknikkene for reduksjon av defekter i høytrykksstøping;

3.1. Vakuumassistert pressstøping

Avanserte vakuumassisterte støpeteknikker omfatter fjerning av innestengt luft og gasser fra formhulrommet før metallfyllingen. Denne metoden vil redusere porøsiteten, øke eller forbedre støpestyrken og forbedre finishen. I et lavtrykksmiljø inne i formen vil det smeltede metallet flyte jevnt med minimal turbulens og defekter inn i hulrommet. Det gir noen av fordelene

3.2. Prosessovervåking i sanntid

Utstrakt bruk av avanserte sensorer og AI-drevne kvalitetskontrollsystemer for dynamisk justering av prosessparametere for å eliminere feil i produksjonen. Overvåkingen skjer i sanntid og omfatter blant annet overvåking av prosessen ved hjelp av temperatursensorer, trykksensorer og bildesystemer for å oppdage variasjoner.

Dataene analyseres av AI-algoritmene, og automatiske justeringer gjøres med en gang for å forhindre at det oppstår feil. Følgende er de ulike fordelene med denne prosessen:

3.3. Forbedret design og simulering av matriser

CAE-programvare gjør det mulig for produsenter å simulere og optimalisere metallflyten før produksjon. Ved å forutsi potensielle feilkilder kan ingeniørene modifisere portenes og løpernes utforming slik at vanlige problemer, blant annet feilstøp, kaldstanser og porøsitet, unngås. Virtuell testing av støpeparametere kan utføres med moderne simuleringsverktøy, og kostnadene ved prøving og feiling kan reduseres. Følgende er fordelene;

Konklusjon

En viktig forutsetning for høytrykksstøping er et marked der man forstår og kontrollerer disse høytrykksstøpefeilene, og kan produsere deler av høy kvalitet på pressen med så lite råmateriale som mulig. Produsentene kan øke produktiviteten og senke kostnadene ved å ta tak i porøsitet, kaldstanser, krymping, blærer, feilstøpninger og flammer.

Avanserte teknikker som vakuumstøping, sanntidsovervåking og forbedret formdesign kan ytterligere forbedre påliteligheten og effektiviteten til trykkstøpemaskinene. Pressstøpeindustrien fortsetter å gjøre fremskritt innen material- og prosessoptimalisering. Det har også innvirkning på høyere presisjon, bedre bærekraft og feilfri produksjon.

Ofte stilte spørsmål (FAQ)

  1. Hva er de vanligste feilene ved høytrykksstøping?

De vanligste defektene ved høytrykksstøping er porøsitet, kaldstopping, krymping, blærer, feilstøpninger, flamming, fastklebing av støpeformen og lodding. Disse feilene kan føre til tap av mekanisk styrke, utseende og funksjonalitet i sluttproduktet.

  1. Hvilke metoder kan brukes for å redusere porøsiteten i pressstøping?

Vi kan minimere porøsiteten ved å forbedre avlufting og vakuum, balansere injeksjonshastighet og turbulens, holde smelte- og matrisetemperaturen innenfor parametrene og bruke avgasset smeltet metall.

  1. Hva er årsaken til at det oppstår flammer ved høytrykksstøping?

Når flash oppstår, skyldes det ofte for høyt innsprøytningstrykk, slitte eller feilinnrettede matriser og utilstrekkelig klemmekraft. Korrekt maskinkalibrering og riktig vedlikehold av matriser kan forhindre dannelse av flash.

  1. Hvilken effekt har temperaturen i støpeformen på støpefeil?

Mangelfull matrisetemperatur kan forårsake flere defekter med lave temperaturer som gir kaldstanser. Det kan også føre til feilkjøringer og høye temperaturer som gir lodding, blærer og økt porøsitet. En optimal matrisetemperatur gir jevn metallflyt og jevn størkning.

  1. Hvordan kan vakuumstøping brukes til å redusere defekter?

Vakuumassistert pressstøping fjerner luft og gasser fra formhulrommet, noe som reduserer porøsiteten betydelig og forbedrer metallflyten. Det forbedrer støpekvaliteten og den strukturelle integriteten, og forbedrer produktets generelle holdbarhet.

Avslutt mobilversjonen