Tlakové liatie je proces tvárnenia kovu, ktorý vytvára presné, detailné diely vstrekovaním roztaveného kovu do opakovane použiteľných foriem.
Ponúka vynikajúcu rozmerovú presnosť, hladké povrchy a zložité tvary, ktoré by bolo ťažké dosiahnuť inými technikami.
Odlievanie pod tlakom začína prípravou oceľovej formy nazývanej matrica. Forma má dve polovice, ktoré sa spájajú a vytvárajú dutinu v tvare poslednej časti.
Keď sa proces začne, matrica sa uzavrie obrovskou silou.
Roztavený kov sa potom vstrekuje do formy pod vysokým tlakom. Kov veľmi rýchlo vyplní všetky priestory v dutine, čo pomáha vytvárať detailné diely s tenkými stenami.
Po stuhnutí kovu sa matrica otvorí a súčiastka sa vysunie. Proces sa môže rýchlo opakovať, čím sa vyrobia stovky rovnakých dielov za hodinu.
Čo je pórovitosť tlakového liatia
Vysokorýchlostný charakter tlakového liatia spôsobuje, že určitá pórovitosť je takmer nevyhnutná.
Pórovitosť označuje diery, dutiny alebo vzduchové vrecká, ktoré sa tvoria vo vnútri alebo na povrchu tlakovo odliatej časti. Tieto defekty siahajú od drobných mikroskopických pórov (mikropórov) až po väčšie viditeľné dutiny.
Niekedy sa nájde ako malé vrúbky na povrchu alebo sa objaví interne počas testovania.
Pórovitosť si predstavte ako nechcené miesta v tom, čo by malo byť z pevného kovu. Tieto dutiny sa môžu objaviť v rôznych vzoroch:
- Pórovitosť povrchu: Viditeľné na vonkajšej strane dielov
- Vnútorná pórovitosť: Skryté v štruktúre dielu
- Pórovitosť plynu: Tvoria ho zachytené plyny
- Pórovitosť zmršťovania: Vytvorené, keď sa kov ochladzuje a sťahuje
Pórovitosť je pri tlakovom liatí skutočne bežná. Väčšina výrobcov akceptuje určitú úroveň vnútornej pórovitosti, ale nadmerná alebo povrchová pórovitosť môže spôsobiť, že diely budú nepoužiteľné.
Príčiny pórovitosti pri tlakovom liatí
K pórovitosti pri tlakovom liatí prispieva niekoľko faktorov. Hlavným vinníkom je zachytený vzduch alebo plyn počas procesu vstrekovania kovu. Keď sa roztavený kov rúti do formy vysokou rýchlosťou, môže zachytiť vzduch, ktorý nemá kam uniknúť.
Zlá regulácia teploty tiež spôsobuje pórovitosť. Ak je teplota odlievania nerovnomerná, kov tuhne rôznou rýchlosťou a vytvára dutiny.
Medzi ďalšie bežné príčiny patria:
- Nedostatočné odvetrávanie v dizajne matrice
- Príliš veľa maziva na povrchu matrice
- Nesprávne vtokové alebo vodiace systémy
- Nesprávna rýchlosť vstrekovania kovu
- Turbulentné prúdenie kovu počas plnenia
Ako zabrániť vytváraniu veľkej pórovitosti
Úvahy o dizajne
Začnite s dizajnom matrice, ktorý podporuje hladký tok kovu. Vyhnite sa ostrým rohom a náhlym zmenám hrúbky, ktoré môžu zachytiť vzduch alebo spôsobiť turbulencie.
Zahrňte do svojho prepadu správne dimenzované prepadové studne a vetracie otvory dizajn formy. Tieto vlastnosti umožňujú, aby plyny počas procesu odlievania niekde unikali, čím sa redukujú zachytené vzduchové bubliny.
Zvážte pridanie podpory vákua do systému tlakového liatia. To pomáha odstrániť vzduch z dutiny formy predtým, ako roztavený kov vstúpi, čím sa výrazne zníži pórovitosť plynu.
Uistite sa, že váš vtokový systém nasmeruje tok kovu spôsobom, ktorý tlačí plyny smerom k vetracím otvorom a nie ich zachytáva.
Výber materiálu
Vyberte si hliníkových zliatin s nižšími vlastnosťami absorpcie plynu, ak je to možné. Niektoré zliatiny prirodzene odolávajú absorpcii vodíka, čím sa znižuje možnosť pórovitosti plynu.
Pred odlievaním sa uistite, že je váš kov riadne odplynený.
Nezabudnite skladovať materiály v kontrolovanom prostredí, aby ste zabránili absorpcii vlhkosti. Vlhkosť môže počas tavenia vnášať vodík do vašich zliatin.
Môžete tiež použiť tavidlo, ktoré pomôže odstrániť nečistoty, ktoré by mohli spôsobiť pórovitosť. Čistý kov vytvára čistejšie odliatky s menším počtom chýb.
Kontrola parametrov procesu
Nastavte správnu teplotu pre kov aj matricu. Príliš horúce a plyny expandujú; príliš chladný a kov stuhne skôr, ako uniknú plyny.
Počas tuhnutia udržujte konzistentný prídržný tlak. To pomáha predchádzať zmršťovacej pórovitosti tlačením ďalšieho kovu do oblastí, ktoré by inak mohli vytvárať dutiny.
Dávajte pozor na časy cyklov a rýchlosti chladenia. Chladenie zaisťuje, že plyny majú čas uniknúť skôr, ako kov úplne stuhne.
Detekcia a meranie pórovitosti
Existuje niekoľko metód na detekciu týchto skrytých dutín, od jednoduchých vizuálnych kontrol až po pokročilé zobrazovacie technológie.
Nedeštruktívne testovacie metódy
Röntgenová kontrola je jedným z najbežnejších spôsobov, ako nájsť pórovitosť bez poškodenia častí. Táto metóda vytvára obrázky, ktoré zobrazujú vnútorné dutiny ako tmavšie škvrny na kovovom pozadí.
Môžete rýchlo skenovať viacero dielov a identifikovať problémy bez toho, aby ste čokoľvek rozrezali.
CT skenovanie (počítačová tomografia) ponúka detailnejšie 3D zobrazenie vnútorných štruktúr. Táto pokročilá technika vám umožňuje presne vidieť, kde sa v diele vyskytuje pórovitosť, a presne zmerať jeho objem.
CT skenovanie je obzvlášť užitočné pre zložité časti, kde záleží na umiestnení pórovitosti.
Ultrazvukové testovanie využíva zvukové vlny na detekciu diskontinuít vo vnútri kovových častí. Keď zvukové vlny zasiahnu prázdnotu, odrážajú sa späť inak.
Táto metóda funguje dobre pri hľadaní väčších zhlukov pórovitosti.
Kvantitatívne hodnotenie pórovitosti
Meranie množstva pórovitosti vám pomôže určiť, či diel spĺňa normy kvality. Archimedova metóda porovnáva hmotnosť časti vo vzduchu s kvapalinou, aby sa vypočítali rozdiely v hustote spôsobené vnútornými dutinami.
Tento jednoduchý prístup vám dáva celkové percento pórovitosti.
Metalografia zahŕňa rezanie vzorky, leštenie povrchu a skúmanie pod mikroskopom. Môžete merať veľkosť a rozloženie pórov na rezanej ploche.
Táto metóda poskytuje podrobné informácie o špecifických oblastiach, ale vyžaduje zničenie vzorky.
Softvér na analýzu obrazu môže kvantifikovať pórovitosť z údajov röntgenového alebo CT skenu. Softvér automaticky vypočíta percentá, veľkosti a distribúciu prázdnych miest.
Riešenie problémov s pórovitosťou
Sanácia poréznych odliatkov
Skontrolujte svoje odliatky pri zväčšení 5-10x, aby ste správne identifikovali problémy s pórovitosťou. To vám pomôže určiť, či je problémom pórovitosť plynu (zaoblené bubliny) alebo zmršťovacia pórovitosť (nepravidelné dutiny).
Pri menších problémoch s pórovitosťou je účinná impregnácia. Tento proces vyplní dutiny tesniacim prostriedkom, vďaka čomu sú diely tlakotesné. Bežne sa používa na diely, ktoré musia obsahovať tekutiny alebo plyny.
Sekundárne operácie, ako je izostatické lisovanie za tepla (HIP), môžu riešiť vnútornú pórovitosť. Tento proces využíva vysoký tlak a teplotu na stlačenie a odstránenie vnútorných dutín.
Vyberte si Moldiecasting pre svoj ďalší projekt
Bojujete s pórovitosťou vašich tlakovo liatych komponentov? Plynová pórovitosť, zmršťovacia pórovitosť a dutiny spôsobené zachyteným vzduchom alebo nerovnomerným tuhnutím môžu narušiť štrukturálnu integritu vašich odliatkov, ovplyvniť mechanický výkon a viesť k riziku korózie. O Formovacie odlievanieŠpecializujeme sa na pokročilé riešenia procesov tlakového liatia na kontrolu pórovitosti a poskytovanie bezchybných výsledkov.
Naša odbornosť v oblasti optimalizácie toku roztaveného kovu, vysokotlakového vstrekovania a presných parametrov stroja zaisťuje minimálnu pórovitosť zmršťovania a eliminuje vzduch zachytený počas procesu odlievania. Prispôsobením hrúbky steny, výberu zliatiny (vrátane zinku a horčíka) a kontrol tuhnutia riešime príčiny pórovitosti v každej fáze. Pre kritické aplikácie ponúkame vákuovú impregnáciu alebo techniky pretlaku vzduchu na utesnenie pórov a zvýšenie odolnosti, a to aj v procesoch po obrábaní.
Prečo sa uspokojiť vady? Spojte sa s nami pre nákladovo efektívne, vysokokvalitné odlievanie kovov, ktoré uprednostňuje kontrolu kvality a maximalizuje výkon dielov. Kontaktujte nás ešte dnes na odlievanie do formy aby sme prediskutovali, ako môžeme prebudiť dôveru vo váš ďalší projekt – aby každý odliatok spĺňal najvyššie štandardy presnosti a spoľahlivosti. Premeňme vaše problémy s pórovitosťou na dokonalé riešenia!
Často kladené otázky
Aké sú bežné typy pórovitosti v odlievaných kovoch?
Pri tlakových odliatkoch sa zvyčajne vyskytujú tri hlavné typy problémov s pórovitosťou. Pórovitosť plynu nastáva, keď sa plyny počas tuhnutia zachytia v kove a vytvárajú malé zaoblené dutiny.
Pri nerovnomernom ochladzovaní kovu sa vytvára zmršťovacia pórovitosť, ktorá vytvára nepravidelné dutiny v hrubších častiach, keď sa kov zmršťuje.
Medzi dendritovými štruktúrami sa objavuje medzidendritická pórovitosť, keď kov kryštalizuje, často v oblastiach s pomalšou rýchlosťou chladenia.
Aké sú štandardné úrovne pórovitosti ASTM E505 pre odlievanie?
Norma ASTM E505 používa referenčné rádiografy na klasifikáciu úrovní pórovitosti na stupnici od 1 do 7. Úroveň 1 označuje minimálnu pórovitosť, zatiaľ čo úroveň 7 ukazuje ťažkú pórovitosť.