Значок сайта Алюдекастинг

Обычные производственные дефекты при литье под высоким давлением

Литье под высоким давлением

Обычные производственные дефекты при литье под высоким давлением

Литье под высоким давлением (HPDC) - это производственный процесс, позволяющий изготавливать сложные детали с высокой точностью и чистотой поверхности. Тем не менее, этот процесс подвержен различным дефектам, которые могут ухудшить качество, долговечность и функциональность конечного продукта. Это означает, что дефекты должны быть выявлены, проанализированы и устранены для достижения эффективности. Кроме того, это позволит минимизировать отходы продукции и сохранить ее целостность.

Итак, в этой статье мы рассмотрим самые распространенные литье под высоким давлением (HPDC) дефекты литья под давлением. Мы также обсудим причины их возникновения и решения по минимизации или устранению дефектов.

Что такое литье под высоким давлением?

Расплавленный алюминиевый, магниевый или цинковый сплав впрыскивается в стальную форму (матрицу) под высоким давлением. Форма для литья под давлением называется литейная форма или литье под высоким давлением mold. Этот процесс способствует массовому производству сложных деталей, обеспечивает превосходную точность размеров и чистоту поверхности. Однако из-за высокого давления и высоких скоростей могут возникать дефекты, вызванные неправильными настройками станка, свойствами материала или недостатками конструкции штампа.

Основные параметры процесса, влияющие на образование дефектов

Вот некоторые ключевые параметры, которые приводят к дефектам в процессе литья под высоким давлением;

Рабочий процесс литья под высоким давлением

В процессе литья под высоким давлением расплавленный металл под высоким давлением впрыскивается в стальные штампы для изготовления металлических деталей. Этот метод позволяет быстро создавать сложные объекты, обладающие высокой точностью и мощными механическими возможностями, а также красивыми поверхностями.

20 типов распространенных дефектов литья под высоким давлением.

Первопричиной дефектов литья под высоким давлением могут быть плохие параметры процесса, низкое качество материала или неоптимальная конструкция штампа. Ниже приведены 15 распространенных дефектов, основные причины проблем и возможные решения.

1. Пористость

Небольшие пустоты, полости или пузырьки внутри отливки, которые снижают механическую прочность и долговечность, называются пористостью. Эти пустоты могут снизить прочность детали и ее способность сопротивляться механическим нагрузкам. Так, для эстетики, если пористость находится вблизи поверхности, она может вызвать проблемы, а внутренняя пористость может привести к разрушению под нагрузкой.

Причины:

Профилактика и решения

2. Холодное закрытие (неполное слияние)

Если два потока металла не смогли сплавиться должным образом, на поверхности отливки появляется холодный затвор в виде слабой линии или шва. Структурная целостность ослаблена, и под действием механических нагрузок возможно образование трещин. Холодные швы образуются в тех случаях, когда расплавленный металл, текущий вместе, не может соединиться в шов.

Причины:

Профилактика и решения:

3. Дефекты усадки

Усадочные дефекты образуются, когда металл сжимается во время затвердевания, оставляя их внутри металла. Поскольку эти дефекты снижают плотность и прочность отливки, она становится склонной к изломам и механическим повреждениям. Усадка обычно происходит по мере затвердевания отливки в толстых областях отливки.

Причины:

Профилактика и решения:

4. Волдыри

Подъем поверхности отливки из-за расширения воздуха или растворенных газов во время затвердевания. Они также нарушают чистоту поверхности и могут отслаиваться или шелушиться, если деталь впоследствии подвергается механической обработке или покрывается лаком. Если их не принимать во внимание, пузыри могут привести к разрушению детали под действием давления или напряжения.

Причины:

Профилактика и решения:

5. Ошибки и короткое заполнение

Неполные отливки возникают из-за того, что расплавленный металл застывает до полного заполнения. В результате получаются непригодные для использования детали со слабой структурой. Этот дефект так важен, потому что его наличие снижает точность размеров и функциональность детали.

Причины:

Профилактика и решения:

6. Вспышка

Это избыток металла, который просачивается в полость штампа, металлическую тонкую линию на линии раздела детали. Если его не удалить, он также может вызвать проблемы при окончательной сборке или обработке детали. В крайнем случае, это может свидетельствовать об износе штампа, что может привести к увеличению отходов и простою производства.

Причины:

Профилактика и решения:

7. Приклеивание и пайка штампов

Пайка расплавленного металла на поверхности матрицы затрудняет выталкивание и влияет на качество поверхности. Это может привести к повреждению отливки и матрицы, что увеличивает время и стоимость технического обслуживания. Литье алюминия и магния под давлением, в частности, имеет склонность к налипанию и спаиванию (из-за реакционной способности этих металлов со стальными матрицами).

Причины:

Профилактика и решения:

8. Трещины (горячие и холодные трещины)

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.

Причины:

Профилактика и решения:

9. Морщины и наплывы на поверхности

Такие неравномерные, перекрывающие друг друга складки металла появляются (морщины или нахлесты) на поверхности отливки и возникают из-за неравномерного течения металла или частичного затвердевания до полного заполнения. Кроме того, эти дефекты ухудшают эстетический вид отливки и являются потенциальными точками отказа с точки зрения механики. Дальнейшая механическая обработка, покраска или нанесение покрытий могут быть предотвращены из-за морщин на поверхности, которые могут помешать процессу. Это, в свою очередь, может стать дорогостоящим процессом доработки или брака.

Причины:

Профилактика и решения:

10. Оксидные включения

Когда в расплавленный металл попадают примеси, такие как оксид алюминия, оксид магния или другие загрязняющие вещества, они задерживаются в расплавленном металле в виде неметаллических включений. Они ослабляют отливку и создают хрупкие участки. Кроме того, это ослабляет отливку и вызывает риск разрушения. В тяжелых случаях могут возникнуть дефекты отделки поверхности, которые делают изделие непригодным для применения в аэрокосмической и автомобильной промышленности, где требуется максимальная точность и прочность.

Причины:

Профилактика и решения:

11. Неполный кастинг (короткая съемка)

Если полость пресс-формы не заполнена, то в ней образуются короткие отверстия, что приводит к отсутствию элементов, неровным краям или недоформированным компонентам. Однако этот дефект делает отливку непригодной для использования из-за несоответствия требуемым техническим характеристикам и механическим свойствам. Часто короткие выстрелы происходят в тонких участках, где поток металла ограничен, что приводит к слабым или неполным структурам. Прецизионные детали являются хорошим источником для решения этой проблемы из-за точности размеров, необходимой для правильной работы и сборки.

Причины:

Профилактика и решения:

12. Эрозионные дефекты

Эрозионные дефекты - это дефекты, вызванные высокой скоростью расплавленного металла, который постоянно ударяется об определенные участки формы, где могут возникнуть износы, рыхлые поверхности и трещины. Это, в свою очередь, приводит к несоответствию размеров, что вызывает размягчение отливки и сокращение срока службы штампа. Такие эрозии могут привести к образованию отверстий или полостей в отливке, что делает ее непригодной для дальнейшего использования. В частности, этот дефект является серьезным для предприятий с длительными циклами производства, когда износ штампа становится более значительным.

Причины:

Профилактика и решения:

13. Проверка тепла

Тепловой контроль - это ситуация, при которой на поверхности формы появляются мелкие трещины из-за повторяющихся циклов нагрева и охлаждения. С течением времени эти микротрещины увеличиваются и могут повлиять на качество отливок, делая их поверхность шероховатой и даже снижая вероятность отказа. Тепловой контроль укорачивает форму, сокращает срок ее службы и увеличивает время простоя производства из-за постоянного обслуживания. Причина чаще всего кроется в процессах литья под давлением, которые связаны со значительными перепадами температур и плохим терморегулированием.

Причины:

Профилактика и решения:

14. Деформация (искажение)

Когда отливки изгибаются или деформируются из-за неровностей охлаждения, внутренних напряжений или плохой конструкции литейных форм, они деформируются и приводят к появлению деталей, которые невозможно собрать, поскольку они не соответствуют размерной точности. Деформация особенно вредна для тонкостенных или крупногабаритных деталей, где происходит дифференциальное сужение из-за разной скорости охлаждения. В высокоточных отраслях промышленности, таких как автомобильная или аэрокосмическая, многие деформированные детали в конечном итоге становятся браком, что приводит к потере многих материалов и удорожанию производства.

Причины:

Профилактика и решения:

15. Дефекты турбулентности

Тем не менее, там, где расплавленный металл заполняет полость формы, мы вызываем турбулентность и неравномерное течение. Воздух, попавший в материал, будет препятствовать распределению металла. Эти дефекты образуются в виде поверхностных дефектов, пористости или внутренних пустот внутри отливки и приводят к ослаблению структурной целостности отливки. Окисление еще больше ослабляет и разрушает отливку в нескольких местах, которые могут отколоться.

Причины:

Профилактика и решения:

16. Капля

Капли могут быть вызваны различными дефектами, включая неполноценные детали и другие дефекты капель, определяемые как любая деталь, потерянная из-за потери контакта со штампом или затвердевшим металлом. В частности, в критических областях применения дефект растрескивания приводит к ослаблению целостности отливки и ухудшению эксплуатационных характеристик.

Причины:

Профилактика и решения:

17. Dross

Когда расплавленный металл окисляется, образуются дефекты, известные как окалина, с последующим загрязнением отливки. Снижение прочности и ухудшение внешнего вида делают такие дефекты потенциальными причинами механических поломок в более поздний период эксплуатации.

Причины:

Профилактика и решения:

18. Горячие слезы

Остаточное напряжение, существующее в отливках, приводит к образованию горячих разрывов из трещин, которые образуются из-за несбалансированных градиентов охлаждения. Эти дефекты особенно часто формируют структурные недостатки, когда речь идет о нагрузках.

Причины:

Профилактика и решения:

19. Отверстия для штырей

Штыревые отверстия - это небольшие газовые туннели в отливках, которые снижают плотность и ухудшают механические свойства. Образование таких дефектов приводит к утечкам в герметичных установках.

Причины:

Профилактика и решения:

20. Резать и мыть

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.

Причины:

Профилактика и решения:

Дефект Причины Решения
Пористость Плохая вентиляция, высокая скорость. Улучшите вентиляцию, используйте вакуум.
Холодные затворы Низкая температура, медленное наполнение. Увеличьте температуру и оптимизируйте стробирование.
Усадка Толстые участки, неравномерное охлаждение. Оптимизируйте охлаждение и используйте стояки.
Волдыри Влажность, плохая дегазация. Дегазация металла, контроль температуры штампа.
Ошибки Низкая температура, медленный впрыск. Увеличьте давление, оптимизируйте температуру.
Вспышка Высокое давление, изношенная матрица. Оптимизируйте давление и поддерживайте давление.
Пайка Высокая температура, плохое покрытие. Используйте покрытия для штампов, контролируйте температуру.
Трещины Быстрое охлаждение, плохой сплав. Оптимизируйте охлаждение и измените дизайн.
Морщины/пробелы Низкая температура, медленное наполнение. Улучшение смазки и увеличение скорости.
Шлаковые включения Загрязненный сплав, окисление. Используйте чистый металл, чтобы улучшить фильтрацию.
Короткий выстрел Низкое давление, раннее застывание. Увеличьте скорость и уберите стробирование.
Турбулентность Высокая скорость, плохое стробирование. Оптимизируйте скорость и улучшите стробирование.
Эрозия Высокая скорость, плохой материал штампа. Используйте закаленные штампы и уменьшите скорость.
Проверка на нагрев Тепловой стресс, плохое охлаждение. Используйте жаропрочные штампы и оптимизируйте охлаждение.
Деформация Неравномерное охлаждение, стресс. Оптимизируйте охлаждение и измените дизайн.
Капля Плохая смазка, ослабление металла Улучшенная смазка, регулировка скорости и оптимизация пресс-формы
Dross Окисление, турбулентность, примеси Уменьшение турбулентности, использование чистого металла, усиление флюсования
Горячие слезы Неравномерное охлаждение, высокая нагрузка Оптимизация охлаждения, совершенствование сплава, улучшение формы
Отверстия для штырей Захват газа, влажность Улучшение дегазации, снижение влажности, улучшение вентиляции
Вырезать и вымыть Высокая скорость, слабая плесень Оптимизация литников, контроль скорости, укрепление формы

Ключевые факторы, позволяющие избежать дефектов при литье под высоким давлением

Основные моменты для минимизации дефектов при литье под высоким давлением

Чтобы уменьшить количество дефектов и добиться высокого качества литья, производители должны учитывать следующее.

1. Оптимизация параметров процесса

2. Улучшение качества металла

3. Совершенствование конструкции штампов и пресс-форм

4. Обслуживание штампов и оборудования

5. Интеллектуальные технологии

3. Передовые методы уменьшения дефектов

Вот некоторые из передовых методов уменьшения дефектов при литье под высоким давлением;

3.1. Литье под вакуумом

Передовые технологии литья под вакуумом включают удаление воздуха и газов из полости формы до заливки металла. Этот метод позволяет [значительно] уменьшить или снизить пористость, повысить или улучшить прочность отливки и [улучшить] отделку. В условиях низкого давления внутри формы расплавленный металл будет поступать в полость плавно, с минимальной турбулентностью и дефектами. Он предлагает некоторые из своих преимуществ

3.2. Мониторинг процессов в режиме реального времени

Широкое использование передовых датчиков и систем контроля качества на основе искусственного интеллекта для динамической настройки параметров процесса с целью устранения дефектов в производстве. Мониторинг, осуществляемый в режиме реального времени, включает контроль процесса с помощью датчиков температуры, датчиков давления и систем визуализации для выявления отклонений.

Данные анализируются алгоритмами искусственного интеллекта, и сразу же вносятся автоматические коррективы, чтобы предотвратить возникновение дефектов. Ниже перечислены различные преимущества этого процесса:

3.3. Улучшенный дизайн и моделирование штампов

Программное обеспечение CAE позволяет производителям моделировать и оптимизировать поток металла до начала производства. Прогнозирование мест потенциальных дефектов позволяет инженерам изменять конструкции литников и бегунов таким образом, чтобы избежать таких распространенных проблем, как пропуски, холодное закрытие и пористость. С помощью современных инструментов моделирования можно провести виртуальное тестирование параметров литья под давлением и сократить расходы на пробы и ошибки. К преимуществам компании относятся следующие;

Заключение

Ключевое требование для литье под высоким давлением это рынок, где эти дефекты литья под высоким давлением осознаются и контролируются, а все получаемые в результате высококачественные детали производятся на прессе с минимальным расходом сырья. Производители могут повысить производительность и снизить затраты за счет устранения пористости, холодных замыканий, усадки, пузырей, пропусков и вспышек.

Передовые технологии, такие как вакуумное литье, мониторинг в режиме реального времени и усовершенствованная конструкция форм, могут еще больше повысить надежность и эффективность оборудования для литья под давлением. По мере того как индустрия литья под давлением продолжает совершенствоваться в области оптимизации материалов и процессов. Это также влияет на повышение точности, устойчивости и бездефектности производства.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

  1. Какие дефекты наиболее часто встречаются при литье под высоким давлением?

Наиболее часто встречающиеся дефекты при литье под высоким давлением - это пористость, холодное закрытие, усадка, пузыри, пропуски, вспышки, а также прилипание и пайка. Эти дефекты могут привести к снижению механической прочности, ухудшению внешнего вида и функциональности конечного продукта.

  1. Какие методы можно использовать для уменьшения пористости литья под давлением?

Мы можем минимизировать пористость, улучшив вентиляцию и вакуум, сбалансировав скорость впрыска и турбулентность, поддерживая температуру расплава и матрицы в пределах параметров и используя дегазированный расплав.

  1. Какова причина возникновения вспышек при литье под высоким давлением?

Характерными причинами возникновения вспышек являются чрезмерное давление впрыска, износ матриц или их неправильное расположение, а также недостаточное усилие прижима. Правильная калибровка машины, а также надлежащий уход за фильерами могут предотвратить образование вспышек.

  1. Какое влияние оказывает температура матрицы на дефекты литья?

Неправильная температура матрицы может стать причиной нескольких дефектов - низких температур, приводящих к холодным замыканиям. Она также вызывает неправильный ход и высокие температуры, которые приводят к пайке, пузырям и повышенной пористости. Оптимальная температура штампа приводит к плавному течению металла и равномерному затвердеванию.

  1. Как можно использовать вакуумное литье под давлением для уменьшения количества дефектов?

Вакуум-ассистированный литьё под давлением Удаляет воздух и газы из полости формы, значительно уменьшая пористость и улучшая текучесть металла. Это улучшает качество литья и структурную целостность, а также повышает общую долговечность изделий.

Выход из мобильной версии