При контроле качества литья под давлением тщательно проверяется каждый шаг. Сначала вы проверяете правильность выбора материала, например A380 или AZ91D. Во время изготовления деталей вы следите за тем, насколько горячим является расплавленный металл (например, 750-950°F для алюминия) и как сильно производитель вдавливает его в форму (от 2 000 до 10 000 фунтов на квадратный дюйм). Вы будете использовать рентгеновские лучи или ультразвуковой контроль, чтобы заглянуть внутрь, не разбивая детали. Затем вы измеряете детали с помощью инструментов. Они находятся в пределах 0,005 дюйма. И наконец, посмотрите на внешнюю сторону, чтобы найти такие проблемы, как линии, где металл плохо соединился (холодные швы), и трещины.
В этой статье рассказывается об обычных дефектах литья под давлением и их причинах с простыми объяснениями. Поймите, как возникают эти проблемы и как они влияют на качество литья под давлением.
Виды дефектов при литье под давлением
1. Пористость
Как правило, дефект пористости возникает из-за образования небольших отверстий или зазоров внутри металла во время литья. Как правило, дефекты пористости бывают двух типов:
- Газовая пористость
- Усадка Пористость
Газовая пористость
Газовая пористость возникает, когда какой-либо газ или воздух задерживается в расплавленном металле во время затвердевания. Например, азот (N₂) или кислород (O₂).
Эти газы задерживаются в процессе литья. Как показано на рисунке, (a) демонстрирует, как воздух попадает в гильзу и смешивается с расплавленным алюминием (Al melt).
(b) Дикастер добавляет кислород для замещения воздуха в рукаве, что вызывает реакцию: 2Al(L) + 3/2O₂(g) → 2Al₂O₃. (c) В результате этой реакции образуется вакуум, уменьшающий попадание воздуха. Она также улучшает качество материала.
Усадка Пористость
Когда деталь становится твердой, существует вероятность появления усадочной пористости. Это часто происходит из-за неполного заполнения формы, в результате чего образуются зазоры.
Кроме того, основными факторами, приводящими к усадке, являются неравномерные скорости охлаждения и застывания.
Кроме того, медленное охлаждение иногда приводит к увеличению усадочных зазоров. Потому что металл остывает неравномерно и вызывает деформацию или трещины.
Стандарты пористости:
- Компании могут принимать детали с небольшими отверстиями, толщина которых не превышает 2%.
- Если пористость не превышает 0,5 мм в диаметре, то он подходит для изготовления конструкционных деталей.
- Старайтесь поддерживать скорость охлаждения 5-10°C в секунду. Это поможет предотвратить пористость во время застывания.
2. Усадка: Что происходит при охлаждении металла
Усадка происходит потому, что металлы свободно расширяются в расплавленном состоянии и сжимаются при охлаждении. Более быстрое охлаждение приводит к еще большему сжатию. Из-за раннего затвердевания до того, как произойдет значительное сжатие. Эта проблема также зависит от того, какой металл вы используете.
Например, при использовании алюминия усадка может составлять около 1,6%-2,5%, а при использовании стали - 0,5%-1,5%. Однако различные сплавы или факторы окружающей среды могут влиять на величину усадки.
Размерная усадка
Размерная усадка уменьшает весь металл до меньшего размера. Это происходит из-за сжатия материала при охлаждении. Например, если вы производите металлический пруток длиной 100 мм, он может уменьшиться до 98 мм. Это означает, что происходит уменьшение на 2%. Такая усадка также может повлиять на точность изготовления.
Объемная усадка
Когда жидкий металл вытягивается внутрь, становясь твердым. Это приводит к образованию ненужных пространств или пустот. Эти проблемы известны как объемная усадка. Пустоты похожи на воздушные карманы в губке. Они влияют на прочность детали и ослабляют ее структуру без существенного изменения внешней формы.
Стандарты для усадки:
- Отмерьте достаточное количество дроби, чтобы правильно заполнить форму и исключить вероятность усадки.
- Убедитесь, что детали имеют точный размер и форму с минимальными зазорами.
- Обеспечьте приемлемую скорость охлаждения (5-15 °C в секунду). Это позволит избежать деформации.
- Большинство приложений считают, что усадка менее 0,3% в объеме соответствует их стандартным ограничениям.
3. Шероховатость поверхности
Шероховатость поверхности - это состояние поверхности детали, будь она шероховатой или гладкой. Производители определяют уровень поверхности с помощью таких параметров, как Ra (средняя шероховатость) и Rz (глубина шероховатости). Например, большинство деталей принимаются со значениями Ra от 1,6 до 6,3 мкм, в зависимости от их использования.
Плохие поверхности деталей возникают по нескольким причинам, включая износ пресс-формы, вентиляцию и захват воздуха. Иногда производители не заменяют старые пресс-формы и не устанавливают надлежащие вентиляционные отверстия для выхода воздуха. Поэтому они не могут получить ожидаемые требуемые поверхности.
Стандарты на шероховатость поверхности:
- Соответствие значений Ra в заданном диапазоне для функциональных приложений
- Регулярно осматривайте станки, например, пресс-формы, вентиляционные отверстия, каналы охлаждения и т.д., чтобы обеспечить постоянное качество поверхности.
4. Неточности в размерах
Когда производителям не удается совместить размер и форму детали с профилем, речь идет о неточностях в размерах. Несоблюдение размеров при литье может привести к распространенным проблемам, включая коробление, искажение и изменение толщины.
Например, если вы используете неравномерное охлаждение, это может привести к изгибу металла или скручиванию (короблению). Деформация обычно возникает, когда давление во время литья превышает консистенцию (1000-2000 бар). Аналогично, если расплавленный металл заполняет форму неравномерно, это приводит к изменению толщины.
Стандарты точности размеров:
- Применяйте соответствующие скорости охлаждения в зависимости от конкретной детали.
- Соответствие требованиям к размерам деталей с допусками ±0,1 мм
- Добейтесь равномерной толщины в пределах 1,5-3 мм, в зависимости от области применения.
Меры по контролю качества литья под давлением
Контроль качества в производстве включает в себя этапы проверки. Это помогает обеспечить соответствие деталей требуемым стандартам. Эти этапы включают в себя проверку материалов, мониторинг процессов и обучение операторов.
Проверка и тестирование
Качество деталей можно проверять, разделив процесс на две части: производственную и конечную. Производители могут начать проверять детали в процессе производства. Они могут обнаружить дефекты на ранней стадии. С другой стороны, окончательный контроль гарантирует, что отформованная деталь точна и соответствует всем спецификациям.
Кроме того, производители могут использовать автоматизированные системы контроля, такие как системы технического зрения и координатно-измерительные машины (КИМ). Эти инструменты позволяют сократить трудозатраты и время обработки, а также повысить точность и скорость.
КИМ работает, следуя ряду согласованных процедур. Инженеры передают команды с помощью компьютеров на блок управления. Тот управляет машиной, следуя инструкциям.
Машины перемещают инструмент, несущий датчик. Этот инструмент используется для сбора точных измерений с заготовки. Затем производители проверяют полученные данные, чтобы убедиться в том, что заготовка соответствует спецификациям.
Контроль материалов
Важно проверить химические и механические свойства поступающих материалов, прежде чем использовать их в литье под давлением. Убедитесь в пригодности этих металлов и их состава. Например, алюминиевые сплавы могут состоять из алюминия 95% и кремния 5%. Они обладают прочностью на растяжение 250-300 МПа и удлинением 5-7%.
Сертификация и прослеживаемость материалов также важны. Эта документация гарантирует, что каждую партию материала можно отследить до ее источника. Кроме того, вы можете проверить их на соответствие стандартам.
Управление процессом
Постоянно контролируйте каждый ключевой параметр процесса, чтобы производить детали с постоянством. Такие как:
- Точки плавления около 680-720°C (1256-1328°F)
- Максимальное давление впрыска 100-150 МПа (1450-2175 psi)
- Температура охлаждения до 10-20°C/с (18-36°F/с)
- Время цикла составляет около 30-60 секунд.
Кроме того, графики управления процессом и регистрация данных помогают отследить все важные этапы. Эти средства контроля позволяют вносить радикальные изменения, если это необходимо для поддержания качества продукции.
Обучение операторов
Для поддержания контроля качества необходимо обучать операторов. Существует множество обучающих программ, доступных на онлайн-платформах. Они посвящены контролю над процессом, поиску и устранению неисправностей и осознанию качества. Овладев этими навыками, вы сможете эффективно выявлять ошибки на ранних стадиях и обеспечивать бесперебойное протекание процесса.
SPC (статистический контроль процессов)
Производители интегрируют SPC в управление технологическими процессами. Это предполагает использование контрольных карт и анализа возможностей процесса. Они помогают контролировать и улучшать процессы.
Например, при литье под давлением SPC может контролировать давление впрыска, скорость охлаждения и температуру плавления. Это поможет вам избежать отклонений в конечном продукте.
Методы контроля и испытаний при контроле качества литья под давлением
Визуальный осмотр
При визуальном контроле производители могут изучать поверхности деталей с помощью луп, микроскопов и бороскопов. Они могут обнаружить мелкие детали. Например, царапины (глубиной 0,1-1,0 мм), трещины (шириной 0,05-0,5 мм) и другие дефекты (пористость, ямки) или неровности поверхности.
Измерение размеров
Вы можете проверить размеры детали (например, длину до ±0,1 мм, ширину до ±0,05 мм, высоту до ±0,2 мм) и ее форму. Для этого процесса полезны методы измерения размеров.
Эти методы включают в себя несколько инструментов, таких как штангенциркули, микрометры и координатно-измерительные машины (КИМ). Кроме того, вы можете использовать передовые технологии, такие как лазерное сканирование, для измерения с большей точностью (например, ±0,01 мм).
NDT (неразрушающий контроль)
Методы неразрушающего контроля являются экономически эффективными и сохраняют целостность деталей. Они позволяют проверять внутреннее качество деталей, не повреждая их. Эти методы могут быть:
- Рентгенография
- Ультразвуковой контроль
- Испытание вихревыми токами
Рентгенография:
При рентгенографическом тестировании используется рентгеновское излучение (например, 100-400 кВ). Эти рентгеновские лучи могут обнаружить внутренние дефекты, такие как трещины или отверстия. Оператор пропускает рентгеновский луч через деталь и создает изображение. Этот метод обычно используется для проверки дефектов в алюминиевых отливках.
Ультразвуковой контроль:
При ультразвуковом контроле используются звуковые волны (например, 2-10 МГц). Эти испытания позволяют определить дефекты на внутренней стороне металлов.
Испытания вихревыми токами:
Операторы определяют поверхностные и приповерхностные дефекты в проводящих материалах с помощью вихревых токов.
Разрушающие испытания
Производители прилагают большие усилия к формованным деталям, чтобы проверить их прочность. Они испытывают детали до тех пор, пока они не сломаются, чтобы определить, как они будут работать под сильным напряжением. Эти разрушительные испытания используются не для каждой детали, а для выборки. К ним относятся испытания на растяжение, ударные испытания и испытания на твердость.
При испытании на растяжение производители измеряют, какое усилие может выдержать деталь, пока она не сломается (например, 100-1000 МПа).
Во время испытаний на удар записывают результаты измерений. Что деталь выдерживает и сопротивляется внезапным ударам (например, 10-100 Дж).
Испытания на твердость помогают определить, насколько твердым или мягким является металл (например, 50-100 HRB).
Тематические исследования и лучшие практики
Тематические исследования
Реальный пример демонстрирует, как мощные системы контроля качества помогают определить эффективность деталей. Например, использование автоматизированного определения пористости позволяет улучшить оценку качества материала.
На изображении (a) показаны уровни пористости от 0,000 до 1,649%. В то же время в разделе (b) показаны времена горячей точки FS. Оно находится в диапазоне от 0,000 до 9,328%. Использование этих анализов может значительно упростить процесс определения качества материалов для литья под давлением.
Количественные преимущества
Методы контроля качества дают ряд преимуществ как производителям, так и потребителям. К ним относятся:
- Они снижают количество брака на 10 до 20%.
- Процессы контроля качества помогают повысить общий выход продукции до 5-10%.
- Производители могут сократить производственные затраты и сэкономить около 10-20%.
- Они всегда получают детали неизменно высокого качества.
- Сокращают время цикла и требуют меньше обслуживания.
- В процессе отливки тщательно контролируйте каждую деталь.
Лучшие практики
Проактивные меры по контролю качества очень важны. Они помогают вам изготавливать стабильные и высококачественные детали. Примерами лучших практик являются:
- Регулярно обслуживайте машинное оборудование и инструменты, чтобы избежать дефектов и простоев.
- Постоянная работа улучшает процедуры и уменьшает количество недостатков.
- Всегда внедряйте системы управления качеством, такие как ISO 9001. Эти системы обеспечивают стабильное качество.
- Контролируйте дефектные участки и заменяйте изношенную форму.
- Постоянно обучайтесь с помощью программ тренингов и развивайте эффективные навыки, необходимые для поддержания качества.
Заключение:
Литейное производство Контроль качества очень важен. Они следят за тем, чтобы детали были прочными и отвечали требованиям заказчика. В результате постоянство качества приносит производителям множество долгосрочных выгод.
Кроме того, эти методы позволяют находить дефекты на ранних стадиях литья. Они могут использовать несколько современных инструментов для осмотра и проверки качества оборудования в режиме реального времени. Например, штангенциркули, микрометры, координатно-измерительные машины (КИМ), лазерные сканеры и радиографию.