Site icon Aludiecasting

Vanliga tillverkningsfel vid pressgjutning under högt tryck

High-Pressure Die-Casting

Vanliga tillverkningsfel vid pressgjutning under högt tryck

Tryckgjutning under högt tryck (HPDC) är en tillverkningsprocess som tillverkar komplexa detaljer med god precision och ytfinish. Processen är dock känslig för olika defekter, som kan försämra kvaliteten, hållbarheten och slutproduktens funktionalitet. Detta innebär att defekterna bör identifieras, analyseras och åtgärdas för att uppnå effektivitet. Dessutom minimeras produktavfallet och produktens integritet upprätthålls.

Så den här artikeln täcker de vanligaste pressgjutning under högt tryck (HPDC) defekter i gjutgods. Vi kommer också att diskutera deras orsaker och lösningar för att minimera eller eliminera deras defekter.Usual Manufacturing Defects in High-Pressure Die-Casting

Vad är högtrycksgjutning?

Smält aluminium, magnesium eller zinklegering sprutas in i en stålform (form) under högt tryck. formen för denna pressgjutning kallas gjutform för pressgjutning eller högtrycksgjutning mold. Denna process bidrar till massproduktion av komplexa komponenter med utmärkt måttnoggrannhet och ytfinish. Defekter kan dock uppstå på grund av det höga trycket och de höga hastigheterna, till följd av felaktiga maskininställningar, materialegenskaper eller brister i verktygskonstruktionen.

Viktiga processparametrar som påverkar defektbildning

Här är några av de viktigaste parametrarna som orsakar defekter under högtrycksgjutningsprocessen;

Arbetsprocessen vid högtrycksgjutning

Under högtrycksgjutningsprocesser får smält metall högtrycksinsprutning i stålformar för tillverkning av metalldelar. Denna metod skapar komplexa föremål som har både fin precision och kraftfulla mekaniska egenskaper samt vackra ytor i en snabb process.

20 typer av vanliga defekter vid pressgjutning under högt tryck.

Grundorsaken till defekter vid högtrycksgjutning kan vara dåliga processparametrar, dålig materialkvalitet eller suboptimal formkonstruktion. Nedan beskrivs 15 vanliga defekter, grundorsaken till problemen och möjliga lösningar.

1. Porositet

Små hålrum, håligheter eller bubblor i gjutgodset, som minskar den mekaniska hållfastheten och hållbarheten, kallas porositet. Dessa hålrum kan sänka komponentens hållfasthet och dess förmåga att motstå mekaniska belastningar. För estetikens skull kan porositet nära ytan orsaka problem, och inre porositet kan leda till brott under påfrestning.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar

2. Cold Shut (ofullständig fusion)

Om två metallflöden inte har lyckats smälta samman ordentligt uppstår en kallstöt som en svag linje eller söm på ytan av gjutgodset. Den strukturella integriteten är försvagad och sprickbildning är möjlig under mekanisk påfrestning. Kallstötar uppstår när smält metall som flyter samman inte lyckas förenas i en söm.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

3. Krympningsdefekter

Krympningsdefekter uppstår när metallen drar ihop sig under stelningen och lämnar kvar dem inuti metallen. Eftersom dessa defekter minskar gjutgodsets densitet och hållfasthet, blir gjutgodset benäget för sprickor och mekaniska fel. Krympning följer normalt med gjutningen när stelningen fortskrider i tjockare områden av gjutgodset.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

4. Blåsor

Upphöjning av gjutytan på grund av att luft eller lösta gaser expanderar under stelningen. De motverkar också ytfinishen och kan lossna eller flagna om detaljen därefter bearbetas eller beläggs. Om blåsor tas för givna kan de leda till att komponenten går sönder under tryck eller påfrestning.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

5. Missar och korta utfyllnader

Ofullständiga gjutningar uppstår på grund av att den smälta metallen stelnar innan den är helt fylld. Detta resulterar i oanvändbara komponenter med svaga strukturer. Denna defekt är så viktig eftersom dess närvaro minskar detaljens dimensionella noggrannhet och funktionalitet.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

6. Blixt

Det handlar om överflödig metall som sipprar in i formhålan, den tunna metalliska linjen vid detaljens skiljevägg. Det kan också orsaka problem vid slutmontering eller bearbetning av detaljen om det inte avlägsnas. I extremfallet kan det tyda på verktygsslitage, vilket kan leda till ökat spill och produktionsstopp.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

7. Klistring och lödning av formar

Lödning av smält metall på formens yta försvårar utmatningen och påverkar även ytfinishen. Det kan orsaka skador på gjutning och form, vilket ökar tiden och kostnaderna för underhåll. I synnerhet gjutgods av aluminium och magnesium har en tendens att fastna och lödas (på grund av dessa metallers reaktivitet med stålformar).

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

8. Sprickor (varma och kalla sprickor)

Brott uppstår på gjutytan eller invändigt som sprickor och förstör den färdiga komponentens integritet. Stark termisk spänning kan orsaka varma sprickor under stelning och kalla sprickor kan uppstå efter kylning, vilket kan bero på restspänning eller felaktig hantering. Oönskade defekter kan avsevärt försämra gjutgodset hållbarhet och kan resultera i mekaniska eller termiska cykliska fel. I lastbärande komponenter är sprickor ett särskilt stort problem eftersom den strukturella integriteten är viktig.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

9. Ytliga rynkor och lappar

Sådana oregelbundna, överlappande metallveck uppträder (rynkor eller varv) på gjutytan och har sitt ursprung i ojämnt metallflöde eller partiell stelning före fullständig fyllning. Dessutom försämrar dessa defekter gjutningens estetiska utseende och är potentiella felkällor ur mekanisk synvinkel. Ytterligare maskinbearbetning, målning eller beläggningsprocesser kan förhindras på grund av ytrynkor som skulle störa processen. Detta kan i sin tur leda till kostsamma omarbetningar eller kassationer.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

10. Oxid-inklusioner

När orenheter som aluminiumoxid, magnesiumoxid eller andra föroreningar fastnar i den smälta metallen fastnar de i den smälta metallen som icke-metalliska inneslutningar. Dessa försvagar gjutningen och skapar spröda områden. Dessutom försvagas gjutgodset och det finns risk för sprickor. Allvarliga fall kan orsaka defekter i ytfinishen som gör produkten olämplig för applikationer som flyg- och fordonsdelar som måste fungera med yttersta precision och styrka.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

11. Ofullständig casting (kortfilm)

Om formhålan inte är fylld är det ett kort skott, vilket resulterar i saknade funktioner, ojämna kanter eller underformade komponenter. Denna defekt gör dock gjutgodset oanvändbart på grund av otillräckliga specifikationer och mekaniska egenskaper. Ofta uppstår kortskott i tunna sektioner där metallflödet är begränsat, vilket leder till svaga eller ofullständiga strukturer. Precisionsdelar är en bra källa för detta problem på grund av den måttnoggrannhet som krävs för korrekt funktion och montering.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

12. Erosionsdefekter

Erosionsdefekter är defekter som orsakas av smält metall med hög hastighet som kontinuerligt slår mot vissa områden i kokillen där slitage, lösa ytor och sprickor sannolikt kommer att uppstå. Detta leder i sin tur till dimensionsinkonsekvenser, vilket gör att gjutningen mjuknar och formens livslängd blir kortare. Sådana erosioner kan leda till att hål eller håligheter uppstår i gjutgodset, vilket gör det värdelöst. Denna defekt är särskilt allvarlig i verksamheter med långa produktionsserier när formförslitningen blir mer påtaglig.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

13. Kontroll av värme

Heat checking är en situation där gjutformens yta får små sprickor på grund av upprepade värme- och kylcykler. Med tiden blir dessa mikrosprickor större och kan påverka gjutgodsets kvalitet, med skrovliga ytor och ännu lägre risk för fel. Värmekontroll förkortar verktyget, minskar dess livslängd och ökar produktionsstoppet på grund av ständigt underhåll. Orsaken är vanligare i pressgjutningsprocesser som innebär betydande temperaturfluktuationer och dålig värmehantering.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

14. Förvrängning (Distortion)

När gjutgods böjs eller vrider sig på grund av ojämnheter i kylningen, inre spänningar eller dålig utformning av formarna, vrider det sig och ger upphov till delar som är omöjliga att montera eftersom de inte kan uppfylla måttnoggrannheten. Vridning är särskilt skadligt för tunnväggiga eller stora komponenter där differentierad sammandragning på grund av olika kylhastigheter förekommer. I högprecisionsindustrier som fordons- och flygindustrin blir många skeva delar till slut kassationer, vilket innebär att mycket material går till spillo och att produktionen blir mycket dyr.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

15. Turbulensdefekter

Men där smält metall fyller formhålan uppstår turbulens och oregelbundna flödesmönster. Luft som fångas i materialet hindrar metallfördelningen. Dessa defekter kommer att bildas som ytfel eller porositet eller inre hålrum som finns i gjutningen och kommer att leda till att gjutningens strukturella integritet försvagas. Oxidering försvagar och försämrar ytterligare på några få ställen som kan brytas loss.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

16. Släpp

Droppar kan bero på en mängd olika defekter, inklusive ofullständiga delar och andra droppdefekter, definierade som alla delar som förloras på grund av kontaktförlust i form eller stelnad metall. I synnerhet vid kritiska tillämpningar leder sprickdefekten till att gjutningens integritet försvagas och att prestandan försämras.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

17. Dross

När smält metall oxideras bildas defekter som kallas slaggdefekter, med påföljande förorening av gjutgodset. En sådan minskning av hållfastheten och försämringen av utseendet gör sådana defekter till potentiella orsaker till mekaniska haverier under den senare delen av livet.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

18. Heta tårar

Restspänningar som finns i gjutgods utvecklar heta tårar från sprickor som bildas på grund av obalanserade kylgradienter. Dessa defekter bildar särskilt strukturella svagheter när applikationen innebär belastningar.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

19. Hål för stift

Stifthål är små gastunnlar i gjutgods som minskar densiteten och försämrar de mekaniska egenskaperna. Bildandet av sådana defekter leder till läckage i trycktäta installationer.

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

20. Skär och tvätta

Formytan får skador och försvagade strukturer när smält metall med hög hastighet avlägsnar en del av formen och skapar defekter av typen "cut and wash".

Orsaker:

Förebyggande åtgärder och lösningar:

Defekt Orsaker Lösningar
Porositet Dålig avluftning, hög hastighet. Förbättra avluftningen, använd vakuum.
Kalla stänger Låg temperatur, långsam fyllning. Höj temperaturen och optimera portarna.
Krympning Tjocka sektioner, ojämn kylning. Optimera kylningen och använd stigarledningar.
Blåsor Fukt, dålig avgasning. Degasera metall, kontrollera matrisens temperatur.
Felkörningar Låg temperatur, långsam injektion. Öka trycket, optimera temperaturen.
Flash Högt tryck, sliten matris. Optimera trycket och behåll matrisen.
Lödning Hög temperatur, dålig beläggning. Använd ytbeläggningar, kontrollera temperaturen.
Sprickor Snabb kylning, dålig legering. Optimera kylningen och modifiera konstruktionen.
Rynkor/Luckor Låg temperatur, långsam fyllning. Förbättra smörjningen och öka hastigheten.
Slagginneslutningar Förorenad legering, oxidation. Använd ren metall för att förbättra filtreringen.
Kort skott Lågt tryck, tidig stelning. Öka hastigheten och rensa bort gating.
Turbulens Hög hastighet, dålig gating. Optimera hastigheten och förbättra gating.
Erosion Hög hastighet, dåligt verktygsmaterial. Använd härdade matriser och sänk hastigheten.
Kontroll av värme Termisk stress, dålig kylning. Använd värmebeständiga verktyg och optimera kylningen.
Krigssida Ojämn kylning, stress. Optimera kylningen och modifiera konstruktionen.
Släpp Dålig smörjning, metall lossnar Bättre smörjning, justera hastigheten och optimera formen
Dross Oxidation, turbulens, orenheter Minska turbulensen, använd ren metall, förbättra flödningen
Heta tårar Ojämn kylning, hög belastning Optimera kylningen, förfina legeringen, förbättra gjutformen
Hål för stift Inneslutning av gas, luftfuktighet Förbättra avgasningen, minska luftfuktigheten, förbättra ventilationen
Klipp och tvätta Hög hastighet, svag form Optimera gating, kontrollera hastigheten, förstärka formen

Nyckelfaktorer för att undvika defekter i högtrycksgjutning

Viktiga punkter för att minimera defekter vid gjutning av högtrycksformar

För att minska antalet defekter och uppnå en hög gjutkvalitet måste tillverkarna ta hänsyn till följande

1. Optimering av processparametrar

2. Förbättrad kvalitet på metall

3. Förbättring av form- och verktygskonstruktion

4. Underhåll av verktyg och utrustning

5. Smart teknik

3. Avancerade tekniker för defektreducering

Här är några av de avancerade tekniker som används för att minska antalet defekter vid högtrycksgjutning;

3.1. Vakuumassisterad pressgjutning

Avancerad vakuumassisterad pressgjutningsteknik innebär att instängd luft och gaser avlägsnas från formhålan innan metallen fylls på. Denna metod kommer [avsevärt] att minska, eller minska, porositeten, öka eller förbättra gjuthållfastheten och [förbättra] finishen. I en lågtrycksmiljö inuti formen kommer den smälta metallen att flöda smidigt med minimal turbulens och defekter in i hålrummet. Det erbjuder några av dess fördelar

3.2. Processövervakning i realtid

Utbredd användning av avancerade sensorer och AI-drivna kvalitetskontrollsystem för att dynamiskt justera processparametrar för att eliminera defekter i produktionen. Övervakning som sker i realtid inkluderar övervakning av processen med hjälp av temperatursensorer, trycksensorer och bildsystem för att upptäcka variationer.

Data analyseras av AI-algoritmerna och automatiska justeringar görs direkt för att förhindra att defekter uppstår. Följande är de olika fördelarna med denna process:

3.3. Förbättrad formkonstruktion och simulering

Med CAE-programvara kan tillverkare simulera och optimera metallflödet före produktion. Genom att förutse potentiella felkällor kan ingenjörerna modifiera grind- och löpardesignen så att vanliga problem, bland annat felkörningar, kallstängningar och porositet, undviks. Virtuell testning av pressgjutningsparametrar kan utföras med moderna simuleringsverktyg och kostnaderna för försök och misstag kan minskas. Följande är dess fördelar;

Slutsats

Ett viktigt krav för pressgjutning under högt tryck är en marknad där man förstår och kontrollerar dessa defekter vid högtrycksgjutning och kan tillverka högkvalitativa detaljer i pressen med så lite råmaterialförbrukning som möjligt. Tillverkarna kan öka produktiviteten och sänka kostnaderna genom att ta itu med porositet, kallstötar, krympning, blåsor, felkörningar och flash.

Avancerade tekniker som vakuumgjutning, realtidsövervakning och förbättrad formkonstruktion kan ytterligare öka tillförlitligheten och effektiviteten hos pressgjutningsmaskinerna. I takt med att pressgjutningsindustrin fortsätter att utvecklas inom material- och processoptimering. Det påverkar också högre precision, bättre hållbarhet och felfri tillverkning.

Vanliga frågor och svar (FAQ)

  1. Vilka är de vanligaste felen vid högtrycksgjutning?

De vanligaste defekterna vid högtrycksgjutning är porositet, kallstötning, krympning, blåsor, felkörningar, flammor samt fastklistring och lödning. Dessa defekter kan leda till att slutprodukten förlorar mekanisk styrka, utseende och funktionalitet.

  1. Vilka metoder kan användas för att minska porositeten i pressgjutning?

Vi kan minimera porositeten genom att förbättra avluftning och vakuum, balansera insprutningshastighet och turbulens, hålla smält- och verktygstemperaturen inom parametrarna och använda avgasad smält metall.

  1. Vad är orsaken till att flash resulterar i pressgjutning under högt tryck?

Kännetecknande för när flash uppstår är för högt insprutningstryck, slitna verktyg eller verktyg som är feljusterade och otillräcklig klämkraft. Korrekt maskinkalibrering, tillsammans med korrekt verktygsunderhåll, kan förhindra uppkomsten av blixtbildning.

  1. Vilken effekt har formtemperaturen på gjutdefekter?

Felaktig verktygstemperatur kan orsaka flera defekter med låga temperaturer som ger kallstängning. Det kan också leda till felkörningar och höga temperaturer som ger lödning, blåsor och ökad porositet. En optimal verktygstemperatur resulterar i ett jämnt metallflöde och enhetlig stelning.

  1. Hur kan vakuumgjutning användas för att minska antalet defekter?

Vakuum-assisterad pressgjutning avlägsnar luft och gaser från formhålan, vilket avsevärt minskar porositeten och förbättrar metallflödet. Det förbättrar gjutkvaliteten och den strukturella integriteten och förbättrar produktens totala hållbarhet.

Avsluta mobilversionen