Литье под давлением, широко используемый производственный процесс для производства сложных металлических деталей часто сталкивается с дефектами, которые могут поставить под угрозу качество и функциональность продукции. Устранение этих дефектов включает понимание их причин, реализацию эффективных решений и принятие превентивных мер.
Пористость
Определение:
Пористость — это дефект, при котором в отливке образуются небольшие пустоты или пузырьки из-за захваченных газов или неправильного затвердевания. Это ослабляет структурную целостность отливки, делая ее непригодной для применений, требующих прочности или герметичности.
Причины:
- Захваченный воздух или газы: воздух, попавший в расплавленный металл во время впрыска, приводит к образованию пустот, поскольку воздух не выходит во время затвердевания.
- Неправильная вентиляция: Недостаточные вентиляционные отверстия в матрице препятствуют выходу газов, что увеличивает пористость.
- Турбулентный поток металла: нестабильный или хаотичный поток расплавленного металла приводит к захвату воздуха.
- Газообразование: чрезмерное использование разделительных смазок или смазок может привести к образованию газа внутри полости.
Решения:
- Оптимизируйте систему вентиляции: правильная вентиляция позволяет выходить захваченным газам до затвердевания. Добавление переливных и вентиляционных желобов может помочь.
- Отрегулируйте скорость впрыска: замедлите впрыск, чтобы уменьшить турбулентность и обеспечить упорядоченный поток металла.
- Контроль температуры металла: поддерживайте равномерную и оптимальную температуру металла для обеспечения плавного заполнения.
- Используйте вакуумные системы: используйте процесс с применением вакуума для удаления воздуха и загрязнений из отливки.
Профилактика:
- Проектируйте правильные системы перелива: включайте каналы перелива для перенаправления газов и обеспечения плавного потока металла.
- Поддерживайте постоянную температуру металла: избегайте перегрева или резкого охлаждения, чтобы уменьшить образование газовых пузырей.
- Регулярное техническое обслуживание штампа: Содержите штамп в чистоте и не допускайте попадания на него загрязнений, чтобы предотвратить скопление газа.
- Правильная конструкция литников и питателей: убедитесь, что литники и питатели достаточно большие, чтобы обеспечить полное заполнение формы с минимальной турбулентностью.
Холодные закрытия
Определение:
Холодные затворы возникают, когда два потока расплавленного металла встречаются, но не сплавляются должным образом, оставляя видимый шов или слабую связь. Этот дефект влияет как на внешний вид, так и на прочность отливки.
Причины:
- Низкая температура металла: Недостаточная температура приводит к преждевременному затвердеванию расплавленного металла.
- Низкая скорость впрыска: Задержки потока металла приводят к частичному охлаждению перед расплавлением.
- Плохой поток металла: неравномерный поток металла из-за плохой конструкции литника приводит к неполному сплавлению.
- Недостаточная вентиляция: скопившийся воздух может нарушить соединение потоков расплавленного металла.
Решения:
- Повышение температуры металла: увеличьте температуру, чтобы обеспечить правильное течение и сплавление расплавленного металла.
- Оптимизируйте скорость впрыска: отрегулируйте скорость, чтобы добиться плавного и непрерывного потока металла.
- Улучшите конструкцию затворов: убедитесь, что затворы расположены так, чтобы эффективно направлять поток.
- Лучшее размещение вентиляции: добавьте вентиляционные отверстия в ключевых зонах, чтобы обеспечить отвод скопившегося воздуха.
Профилактика:
- Постоянный контроль температуры металла: обеспечение равномерного нагрева расплавленного металла на протяжении всего процесса.
- Регулярные проверки температуры штампа: поддерживайте оптимальную температуру штампа, чтобы предотвратить преждевременное охлаждение.
- Правильная конструкция расположения литников: стратегически расположите литники, чтобы улучшить поток металла и уменьшить турбулентность.
- Поддерживайте оптимальную скорость впрыска: сбалансируйте скорость, чтобы избежать охлаждения и обеспечить равномерное наполнение.
Горячие точки
Определение:
Горячие точки — это локальные области перегрева внутри формы, приводящие к неравномерному охлаждению и таким дефектам, как коробление или несоответствие размеров отливки.
Причины:
- Неравномерная температура штампа: неравномерное охлаждение создает зоны чрезмерного накопления тепла.
- Неправильная конструкция системы охлаждения: отсутствие эффективных каналов охлаждения в кристалле приводит к появлению локальных точек перегрева.
- Недостаточная смазка: недостаточное или неравномерное нанесение смазки может усугубить проблемы с нагревом.
- Накопление металла: избыток металла в определенных областях может дольше сохранять тепло.
Решения:
- Сбалансируйте каналы охлаждения: спроектируйте оптимизированную сеть каналов охлаждения для равномерного рассеивания тепла.
- Регулировка температуры штампа: внимательно следите за температурой штампа и регулируйте ее в процессе производства.
- Оптимизируйте смазку: обеспечьте последовательное и адекватное применение высококачественных смазочных материалов.
- Измените конструкцию детали: устраните толстые участки, склонные к накоплению тепла.
Профилактика:
- Регулярное обслуживание системы охлаждения: очищайте каналы охлаждения и проверяйте их на предмет засоров или неэффективности.
- Правильный контроль температуры штампа: используйте современные системы контроля температуры, чтобы обеспечить равномерное охлаждение.
- Равномерное нанесение смазки: инвестируйте в автоматизированные системы смазки, чтобы наносить равномерное количество смазки.
- Мониторинг распределения тепла: используйте тепловидение для определения точек концентрации тепла в процессе производства.
Неудачные забеги/короткие броски
Определение:
Неправильный или неполный залив происходит, когда расплавленный металл не полностью заполняет полость формы, что приводит к неполному заполнению или отсутствию некоторых участков отливки.
Причины:
- Недостаточный объем металла: объем расплавленного металла недостаточен для заполнения полости.
- Низкое давление впрыска: недостаточное давление препятствует полному распределению металла.
- Плохой поток металла: препятствия или плохая конструкция литниковой системы мешают нормальному потоку.
- Температура холодной пресс-формы: Холодная пресс-форма вызывает преждевременное затвердевание расплавленного металла.
Решения:
- Увеличьте объем металла: убедитесь, что на один выстрел доступен достаточный объем металла.
- Отрегулируйте давление впрыска: увеличьте давление, чтобы металл полностью заполнил форму.
- Оптимизируйте расположение затворов: расположите затворы так, чтобы обеспечить равномерное заполнение и плавный поток.
- Правильный нагрев пресс-формы: предварительно нагрейте пресс-форму, чтобы предотвратить преждевременное затвердевание.
Профилактика:
- Регулярные проверки объема впрыска: убедитесь, что в каждом впрыске содержится необходимое количество расплавленного металла.
- Поддерживайте постоянную температуру штампа: используйте нагреватели штампа или регуляторы температуры.
- Правильная конструкция литниковой системы: проектируйте литники так, чтобы они обеспечивали легкий и полный поток металла.
- Контролируйте параметры впрыска: регулярно проверяйте и корректируйте давление, скорость и время.
Вспышка
Определение:
Облой — это тонкий избыточный слой металла, который образуется на краях отливки из-за утечки металла через зазоры в поверхностях разъема пресс-формы.
Причины:
- Избыточное давление впрыска: высокое давление выдавливает металл из полости формы.
- Изношенные поверхности штампа: со временем из-за изношенных краев штампа образуются зазоры.
- Недостаточная сила зажима: Слабый зажим позволяет металлу просачиваться.
- Неправильное выравнивание штампов: неправильное выравнивание создает пространство для утечки металла.
Решения:
- Отрегулируйте давление впрыска: уменьшите избыточное давление, чтобы предотвратить перелив.
- Ремонт/замена изношенных штампов: восстановление кромок штампов или замена изношенных инструментов.
- Увеличьте силу зажима: обеспечьте достаточную силу для герметизации поверхностей разъема.
- Правильное выравнивание штампа: регулярно проверяйте и корректируйте выравнивание, чтобы устранить зазоры.
Профилактика:
- Регулярное техническое обслуживание штампа: регулярно проверяйте линии разъема и поверхности уплотнения.
- Контролируйте усилие зажима: убедитесь, что штамп надежно закреплен во время производства.
- Регулярно проверяйте выравнивание штампа: запланируйте периодическую регулировку выравнивания.
- Правильная конструкция линии разъема: спроектируйте линию разъема так, чтобы свести к минимуму потенциальные пути утечки.
Усадка
Определение:
Усадка — это тип дефекта, при котором внутри отливки или на ее поверхности появляются полости или раковины из-за неравномерного затвердевания при охлаждении.
Причины:
- Неравномерная толщина стенок, приводящая к неравномерному охлаждению.
- Недостаточная подача расплавленного металла во время затвердевания.
- Плохая конструкция охлаждения кристалла.
- Низкое давление впрыска или короткое время удержания давления.
Решения:
- Оптимизируйте конструкцию детали, чтобы обеспечить равномерную толщину стенок.
- Для подачи дополнительного материала во время затвердевания используйте питатели или стояки.
- Улучшите охлаждение пресс-формы, чтобы обеспечить контролируемое затвердевание.
- Увеличьте давление впрыска и продлите время удержания давления.
Профилактика:
- Проектирование отливок с постоянной толщиной стенок.
- Проведите надлежащий анализ охлаждения штампа, чтобы избежать горячих точек.
- Регулярно контролируйте и корректируйте параметры процесса, такие как давление и время впрыска.
Включение
Определение:
Включения — это частицы инородного материала неправильной формы, например, шлака или оксидов, попавшие в отливку и вызывающие внутренние дефекты или дефекты поверхности.
Причины:
- Нечистый или неочищенный расплавленный металл.
- Шлак и мусор не были удалены во время разливки.
- Плохая очистка полости штампа или инструментов.
- Недостаточное перемешивание или смешивание расплавленного металла.
Решения:
- Используйте высокочистую шихту и тщательно очищайте ковши и инструменты.
- Перед заливкой удалите шлак и мусор с расплавленного металла.
- Очищайте штампы и полости пресс-форм перед каждым производственным циклом.
- Улучшить процесс очистки металла, например, дегазацию или фильтрацию.
Профилактика:
- Обеспечьте чистый и контролируемый процесс плавки.
- Используйте антиадгезионные составы, снижающие риск загрязнения.
- Регулярно проверяйте и очищайте полость штампа и оборудование.
Трещины
Определение:
Трещины — это линейные или нерегулярные разрывы на поверхности или внутри отливки, которые могут возникнуть во время или после затвердевания из-за растягивающих напряжений.
Причины:
- Неравномерное затвердевание из-за плохого контроля температуры пресс-формы.
- Аномальная усадка, вызванная неравномерной толщиной стенок.
- Чрезмерное внутреннее напряжение или дисбаланс во время выброса.
- Неправильный состав сплава с чрезмерным содержанием вредных элементов.
Решения:
- Оптимизируйте температуру штампа в рекомендуемом диапазоне (180°C–280°C).
- Проектируйте отливки с равномерной толщиной стенок для предотвращения усадочных напряжений.
- Сбалансируйте силы выталкивания, отрегулировав или добавив выталкивающие штифты.
- Обеспечьте правильный состав сплава, контролируя содержание вредных элементов, таких как Fe.
Профилактика:
- Используйте инструменты моделирования для проектирования сбалансированных конструкций.
- Поддерживайте постоянную температуру штампа с помощью соответствующих систем нагрева.
- Регулярно контролируйте состав сплава во время плавки.
Перетаскивание и пайка
Определение:
Задиры представляют собой полосообразные царапины, возникающие из-за повреждения или трения во время выталкивания, в то время как пайка происходит, когда расплавленный металл ненормально прилипает к матрице, оставляя отложения материала.
Причины:
- Недостаточные углы уклона или подрезы на отливке.
- Поврежденные или шероховатые поверхности полости штампа.
- Перегрев расплавленного металла или температуры пресс-формы.
- Некачественная смазка для форм или недостаточная смазка.
Решения:
- Увеличьте углы наклона и устраните подрезы.
- Отремонтируйте и отполируйте полость штампа, чтобы улучшить шероховатость поверхности.
- Отрегулируйте температуру расплавленного металла и пресс-формы в оптимальных пределах.
- Используйте высококачественные разделительные смазки для пресс-форм и тщательно смазывайте штампы.
Профилактика:
- Оптимизируйте конструкцию детали с помощью правильных углов уклона.
- Регулярно проводите техническое обслуживание и полировку штампов.
- Контролируйте и контролируйте температуру, чтобы не допустить перегрева.
Волдыри
Определение:
Пузыри представляют собой вздутия или приподнятые участки на поверхности отливки, вызванные расширением газа, скопившегося под поверхностью во время затвердевания.
Причины:
- Плохая конструкция вентиляции в матрице.
- Чрезмерное использование смазок или разделительных составов для форм.
- Недостаточная дегазация расплавленного металла.
- Перегрев штампа, приводящий к снижению прочности.
Решения:
- Улучшите систему вентиляции, добавив вентиляционные и переливные каналы.
- Оптимизируйте количество разделительных смазок для форм и сократите их чрезмерное использование.
- Во время плавки следует проводить надлежащую дегазацию.
- Снизьте температуру штампа в проблемных зонах, чтобы минимизировать расширение газа.
Профилактика:
- Обеспечьте эффективные системы вентиляции и перелива в матрице.
- Поддерживайте постоянную температуру пресс-формы и расплавленного металла.
- Используйте высококачественные и правильно наносимые разделительные смазки для форм.
Деформация
Определение:
Деформация происходит, когда отливка отклоняется от заданной формы из-за внутренних напряжений или неправильного охлаждения.
Причины:
- Неравномерная толщина стенок, приводящая к неравномерному затвердеванию.
- Несбалансированные силы выброса.
- Накопление чрезмерного внутреннего напряжения.
- Плохая конструкция охлаждения кристалла.
Решения:
- Проектирование отливок со сбалансированной толщиной стенок.
- Оптимизируйте системы выброса, чтобы обеспечить равномерный выброс.
- Используйте контролируемые системы охлаждения для равномерного затвердевания.
- Снижение внутреннего напряжения за счет оптимизации параметров процесса.
Профилактика:
- Выполнение моделирования для прогнозирования и корректировки закономерностей усадки.
- Регулярно проверяйте и регулируйте механизм выброса.
- Контролируйте стабильность работы систем охлаждения.
Следы потока
Определение:
Следы течи представляют собой волнистые линии на поверхности или изменения цвета, вызванные неравномерным течением расплавленного металла во время заливки.
Причины:
- Низкая скорость или давление впрыска.
- Температура холодного расплавленного металла.
- Плохой контроль температуры штампа.
- Неудовлетворительная конструкция литниковой системы.
Решения:
- Увеличьте скорость и давление впрыска, чтобы обеспечить плавный поток.
- Поднимите температуру расплавленного металла и пресс-формы до рекомендуемых значений.
- Оптимизируйте температуру пресс-формы для поддержания равномерного заполнения.
- Перепроектировать литниковую систему для улучшения течения металла.
Профилактика:
- Контролируйте и поддерживайте правильную температуру во время литья.
- Регулярно проверяйте и корректируйте параметры впрыска.
- Моделирование схем течения для оптимизации конструкции литников.
Ламинации
Определение:
Расслоения представляют собой слоистые дефекты, которые возникают, когда расплавленный металл не сплавляется должным образом, образуя слабые слоистые области.
Причины:
- Неправильное расположение литника, нарушающее плавный поток металла.
- Загрязнения в расплавленном металле.
- Холодный расплавленный металл или низкие температуры штампа.
Решения:
- Модернизация систем затворов и питателей для уменьшения прерываний потока.
- Используйте чистый, высококачественный расплавленный металл, не содержащий загрязнений.
- Повысьте температуру расплавленного металла и формы для полного сплавления.
Профилактика:
- Регулярно очищайте полость штампа.
- Оптимизация систем литникового и инжекционного формования.
- Постоянно контролируйте и устанавливайте температуру.
Раковины
Определение:
Раковины — это углубления или выемки на поверхности отливки, вызванные недостаточной подачей материала во время усадки.
Причины:
- Неравномерная толщина стенок, приводящая к локальной усадке.
- Недостаточное давление затвердевания.
- Плохая вентиляция, препятствующая нормальному кормлению.
Решения:
- Проектируйте отливки с равномерной толщиной стенок, чтобы избежать неравномерной усадки.
- Увеличьте давление выдержки во время затвердевания.
- Улучшите вентиляцию для облегчения кормления.
Профилактика:
- Проводите термический анализ при проектировании штампа, чтобы избежать горячих точек.
- Контролируйте параметры впрыска и постоянство давления.
Часто задаваемые вопросы
Какие существуют виды литья под давлением?
Литье под давлением — это производственный процесс, используемый для производства металлических деталей, при этом различные типы предназначены для определенных материалов, конструкций и применений. Литье под высоким и низким давлением обычно используется для высокоточных деталей, в то время как гравитационное и вакуумное литье под давлением сводит к минимуму дефекты, такие как пористость.
Передовые методы, такие как литье под давлением и гибридное аддитивное производство, обеспечивают повышенную прочность, снижение дефектов и большую гибкость проектирования для специализированных применений.
Можете ли вы объяснить процесс литья под давлением?
Процесс литья под давлением включает расплавление металла, его заливку в многоразовую стальную форму под высоким давлением, охлаждение для затвердевания формы, а затем извлечение готовой детали.
Процесс быстрый и точный, в результате чего производятся высококачественные детали с детальным дизайном, которые могут потребовать минимальной доработки.