Analiza skurczu odlewu ciśnieniowego aluminium

Skurcz w odlewach ciśnieniowych aluminium to zmiana objętości netto, która zachodzi, gdy ciekły metal krzepnie i ochładza się - objawia się jako wewnętrzne wnęki, zagłębienia powierzchniowe, gorące łzy lub niedopasowanie wymiarowe.

Jest to najważniejszy czynnik wpływający na porowatość, utrata integralności mechanicznej, przeróbka i złom części z odlewanego ciśnieniowo aluminium.

Kontrolowanie skurczu wymaga rozwiązania problemu fizyka (zestalanie i karmienie), the projekt (bramkowanie, sekcje, ścieżki termiczne) i proces (Jakość stopu, profil strzału, ciśnienie w komorze lub próżnia).

Nowoczesna praktyka łączy ukierunkowane zmiany geometrii, kontrola ciśnienia we wnęce i symulacja oparta na fizyce w celu ograniczenia skurczu do akceptowalnego poziomu, przewidywalne poziomy.

1. Wprowadzenie — dlaczego skurcz ma znaczenie w odlewnictwie ciśnieniowym

W odlewanie ciśnieniowe, metal jest wtryskiwany pod wysokim ciśnieniem do stalowej matrycy, a następnie szybko krzepnie.

Wady skurczowe zmniejszają efektywny przekrój poprzeczny, tworzyć ścieżki wycieków w częściach ciśnieniowych, pęknięcia zmęczeniowe nasion, oraz skomplikować obróbkę i wykańczanie.

Ponieważ odlewanie ciśnieniowe często jest ukierunkowane na cienkościenne, elementy szczelne wymiarowo, nawet małe ubytki skurczowe lub zlokalizowane gorące pęknięcia mogą sprawić, że część będzie bezużyteczna.

Wczesny, systematyczna analiza skurczu zmniejsza liczbę iteracji, kosztowne zmiany narzędzi i narażenie na gwarancję.

2. Fizyka skurczu: zestalenie, skurcz termiczny i karmienie

Istnieją trzy powiązane ze sobą zjawiska fizyczne:

1. Zestalenie (zmiana fazy) skurcz — gdy ciecz → ciało stałe, objętość materiału maleje;
   ostatnie regiony do zamrożenia (gorące miejsca) muszą być zasilane ciekłym metalem, w przeciwnym razie utworzą wnęki skurczowe. Skurcz podczas krzepnięcia jest nieodłącznym elementem termodynamiki stopu i zakresu zamarzania.
2. Skurcz termiczny litego metalu — gdy ciało stałe ochładza się od solidusu do temperatury pokojowej, dalej się kurczy (skurcz liniowy).
   Zwykle rozwiązuje się to za pomocą technicznych współczynników skurczu (skalowanie wzoru/matrycy).
3. Zasilanie i przepływ międzydendrytyczny – w mikroskali, sieci dendrytyczne próbują zatrzymać resztkową ciecz;
   jeśli ścieżki ciśnienia i zasilania są niewystarczające, skurcz międzydendrytyczny zlewa się w makroskopowe wnęki. Jeśli występuje gaz, te ubytki mogą być wypełnione gazem lub pokryte bifilmem i są znacznie bardziej szkodliwe.

Procesy te są zależne od czasu i oddziałują z gradientami termicznymi: kierunek i szybkość odprowadzania ciepła decydują o tym, gdzie znajduje się ostatnia ciecz, a tym samym, gdzie utworzą się defekty skurczowe.

Symulacja i monitorowanie ciśnienia w jamie są niezbędne do ujawnienia tych interakcji czasowych.

3. Rodzaje wad skurczowych i sposoby ich rozpoznawania

Poniżej przedstawiono typowe wady związane ze skurczem, które występują w odlew ciśnieniowy aluminium, opisane w formacie przyjaznym dla inżyniera: jak wygląda wada (morfologia), gdzie zwykle się pojawia, dlaczego powstaje (przyczyny główne), I jak to wykryć lub potwierdzić.

Skorzystaj z morfologii + lokalizacja + dane procesowe (ślad ciśnienia wnękowego, stopić RPT/DI, profil strzału) wspólnie znaleźć odpowiednie lekarstwo.

Jama makroskurczowa (skurcz masowy)

• Morfologia: Duży, często kanciasta lub fasetowana pustka(S). Może to być pojedyncza wnęka centralna lub wiele skupionych wnęk o stosunkowo ostrych ścianach wewnętrznych.
• Typowe lokalizacje: Grube bossowie, wyspy o dużej masie, połączenia żeber/ścian, skrzyżowania rdzeniowe — obszary, które zamarzają jako ostatnie.
• Przyczyna: Niewystarczający dopływ cieczy do ciężkich sekcji (zablokowana lub brak ścieżki podawania), przedwczesne zestalenie obszaru podajnika, lub niewystarczające ciśnienie we wnęce podczas końcowego krzepnięcia.
• Jak rozpoznać / wykryć: Widoczne przy przekroju; łatwo widoczne na zdjęciu rentgenowskim lub tomografii komputerowej jako duża pustka. Może powodować opadanie powierzchni bezpośrednio nad ubytkiem.
  Koreluje z przewidywaniami symulacji gorących punktów i śladem opadającego ciśnienia wnęki podczas końcowego okresu krzepnięcia.
• Natychmiastowe sprawdzenie: CT/RTG; przejrzyj ostatnią do zamrożenia mapę z symulacji; sprawdzić czas utrzymywania ciśnienia w komorze.

Międzydendrytyczny (sieć) skurcz

• Morfologia: Cienki, nieregularny, wzajemnie połączona porowatość podążająca za wzorami ramion dendrytycznych – wygląda raczej jak strefa porowata niż pojedyncza pustka.
• Typowe lokalizacje: Regiony, które zostaną zamrożone jako ostatnie (przejścia grube/cienkie, korzenie filetowe, wewnątrz żeber).
• Przyczyna: Duży papkowaty (półstały) strefie ze względu na zakres zamarzania stopu lub powolne chłodzenie; ciecz międzydendrytyczna nie może przepływać, ponieważ ścieżki przepływu są zablokowane lub ciśnienie jest niewystarczające.
• Jak rozpoznać / wykryć: Metalografia pokazuje pory wzdłuż ramion dendrytów; CT może pokazać rozproszoną sieć porów; próbki zmęczenia mechanicznego wykazują zmniejszoną trwałość.
  Koreluje z niskim ciśnieniem intensyfikacji lub krótkim czasem utrzymywania.
• Natychmiastowe sprawdzenie: Przekrój próbkę i zbadaj mikrostrukturę; sprawdzić profil intensyfikacji i czystość stopu.

Zlew powierzchniowy / ślady zlewu

• Morfologia: Miejscowe zagłębienie powierzchniowe, wgłębienie lub płytkie wgłębienie na powierzchni zewnętrznej; może być subtelny lub wyraźny.
• Typowe lokalizacje: Szerokie, płaskie twarze, powierzchnie uszczelniające, obrobione maszynowo twarze w pobliżu szefów.
• Przyczyna: Podpowierzchniowa pustka skurczowa w pobliżu skóry lub niewystarczające miejscowe zasilanie podczas krzepnięcia.
• Jak rozpoznać / wykryć: Kontrola wzrokowa, wrażenia dotykowe, profilometr lub pomiar CMM pod kątem wpływu wymiarowego; Rentgen/CT potwierdza jamę podpowierzchniową.
• Natychmiastowe sprawdzenie: Nieniszczące skanowanie powierzchni; sekcję, jeśli jest to wymagane; rozważ zwiększenie zapasów narzędzi do obróbki, jeśli przeprojektowanie nie będzie natychmiastowe.

Gorące łzy / pękanie krzepnięcia

• Morfologia: Pęknięcia liniowe lub rozgałęzione, czasami z oksydowanymi wnętrzami, często wzdłuż granic ziaren lub późno krzepnących obszarów międzydendrytycznych.
• Typowe lokalizacje: Ostre zakręty, ograniczone zaokrąglenia, przejścia od cienkiego do grubego, lub tam, gdzie rdzenie/matryce ograniczają skurcz.
• Przyczyna: Naprężenie rozciągające w stanie półstałym, gdy materiał nie może się swobodnie kurczyć lub być zasilany ciekłym metalem.
• Jak rozpoznać / wykryć: Widoczne na powierzchni; wzmocniony środkiem penetrującym barwnik; metalografia pokazuje pęknięcie poprzez mikrostrukturę półstałą; symulacja może przewidzieć strefy dużych naprężeń termicznych.
• Natychmiastowe sprawdzenie: Test wizualny/barwny; ocenić linię podziału i wsparcie rdzenia; rozważ dodanie filetów, ulgi, lub ścieżki paszowe.

Rura / skurcz linii środkowej w kanałach/kanałach

• Morfologia: Wydłużone osiowe puste przestrzenie w prowadnicach, fałszywy, lub podajniki, które mogą zwężać się wzdłuż długości.
• Typowe lokalizacje: Bramy, biegacze, wlewki i wszelkie zamierzone objętości podajnika.
• Przyczyna: Niewłaściwa geometria podajnika lub podajnik przedwcześnie zestala się; nieodpowiednia masa podajnika w stosunku do masy odlewu.
• Jak rozpoznać / wykryć: Radiografia/CT pokaże jamę osiową; przycinanie ujawnia pustkę w płozie; zalecane przeprojektowanie lub powiększenie podajnika.
• Natychmiastowe sprawdzenie: Sprawdź objętość wlewu/podajnika w funkcji masy odlewu; symulować krzepnięcie podajnika.

Izolowane kieszenie mikroskurczowe

• Morfologia: Mały, dyskretne zagłębienia, nieregularny kształt; większe niż pęcherzyki gazu, ale mniejsze niż makrowgłębienia.
• Typowe lokalizacje: Wokół inkluzji, w pobliżu odcisków rdzeniowych, lub lokalne anomalie termiczne.
• Przyczyna: Lokalna niedrożność paszy (bifilm tlenkowy, włączenie) lub nagłe lokalne różnice w chłodzeniu.
• Jak rozpoznać / wykryć: Tomografia komputerowa lub celowana metalografia; może korelować z gorącymi punktami inkluzji w stopie.
• Natychmiastowe sprawdzenie: Roztopić czystość (filtracja/topnik), lokalne regulacje chłodzenia/izolacji.

4. Dane ilościowe & typowe naddatki na skurcz

Wiarygodne liczby umożliwiają projektantom i inżynierom procesu dokonywanie świadomych kompromisów. Poniższe wartości stanowią wskazówki techniczne (sprawdzić za pomocą stopu- oraz symulacje specyficzne dla matrycy i dane dostawców).

Kluczowe liczby

• Typowy ogólny skurcz (odlewanie ciśnieniowe, liniowy): praktyka branżowa stawia praktykę liniową skurcz (skalowanie wzoru/matrycy) i lokalna zmiana objętości w zakresie 0.5% Do 1.2% do zwykłego odlewu ciśnieniowego stopy aluminium (np., A380, Stopy matrycowe Al-Si). Jeśli są dostępne, użyj wartości specyficznych dla stopu.
• Zestalenie (utajony) skurcz: zmiana objętości ciecz-ciało stałe dla stopów aluminium może być duża — rzędu ≈6% (rząd wielkości) podczas zestalania (dlatego tak istotne jest podawanie pokarmu i kompensacja ciśnienia).
• Praktyka naddatku wzoru/matrycy: części odlewane ciśnieniowo wymagają małej skalowania liniowego w porównaniu z odlewami piaskowymi;
  wytyczne projektowe i dokumenty specyfikacji odlewów podają dokładne naddatki liniowe i zalecany zapas obróbki — postępuj zgodnie z wytycznymi producenta matryc i tabelami standardów branżowych dla naddatków mm/m.
  Podczas projektowania oprzyrządowania należy zapoznać się z typowymi wytycznymi projektowymi dotyczącymi odlewów ciśnieniowych i odniesieniami do naddatków wzorcowych.
• Ciśnienie w jamie ustnej (intensyfikacja) zakres: Maszyny HPDC powszechnie stosują intensyfikację (ucisk jamy) ciśnienia w ~10–100 MPa asortyment do pakowania metalu w strefy ostatniej do zamrożenia i zmniejszania skurczu; zastosowane ciśnienie efektywne zależy od geometrii części, możliwości stopu i narzędzia.
  Utrzymywanie ciśnienia podczas końcowego okresu krzepnięcia znacznie zmniejsza puste przestrzenie skurczowe.
• Kontrola jakości stopu (RPT / Z): Próba obniżonego ciśnienia (RPT) wartości wskaźnika gęstości są stosowane jako wskaźnik czystości stopu i zawartości gazu.
  Dopuszczalne cele DI różnią się w zależności od krytyczności; do czego dąży wiele warsztatów produkcyjnych DI ≤ ~2–4% do krytycznych castingów (niższe DI = czystszy stop i zmniejszona skłonność do defektów).

5. Kluczowe czynniki — skurcz odlewu ciśnieniowego aluminium

Skurcz ciśnieniowych odlewów aluminiowych jest zjawiskiem wieloczynnikowym.

Poniżej wymieniam główne czynniki przyczynowe, wyjaśnić Jak każdy z nich powoduje skurcz, dawać praktyczne wskaźniki możesz monitorować, i zasugeruj ukierunkowane łagodzenia możesz złożyć wniosek.

Użyj tej listy kontrolnej podczas diagnozowania problemu skurczu lub projektowania odlewu pod kątem niskiego ryzyka skurczu.

Chemia stopów & zakres krzepnięcia

Jakie to ma znaczenie: stopy z szerokim zamrożeniem (bzdurny) rozwijają wydłużony okres półstały, w którym musi przepływać ciecz międzydendrytyczna, aby spowodować skurcz.
Im większa jest strefa papkowata, bardziej prawdopodobny skurcz międzydendrytyczny i porowatość sieci.
Wskaźniki: oznaczenie stopu (np., Eutektyka Al-Si vs podeutektyka vs nadeutektyka), przewidywana przez symulację papkowata grubość.
Łagodzenie: jeśli to możliwe, wybieraj stopy charakteryzujące się korzystnym zachowaniem podczas zamarzania dla geometrii części; gdzie wybór stopu jest ustalony, zarządzaj ścieżkami podawania i stosuj ciśnienie/czas przetrzymywania wnęki, aby to zrekompensować.

Grubość przekroju i geometria (rozkład masy termicznej)

Jakie to ma znaczenie: grube wyspy (Szefowie, naramienniki) mają dużą masę termiczną i powoli schładzają się → przed zamrożeniem → lokalne ubytki skurczowe.
Nagłe zmiany grubości powodują powstawanie gorących punktów i koncentracji naprężeń, które powodują rozdarcie na gorąco.
Wskaźniki: Mapa przekrojów CAD, mapa gorących punktów z symulacją termiczną, powtarzająca się lokalizacja wady.
Łagodzenie: konstrukcja zapewniająca jednakową grubość przekroju; dodaj żebra, zamiast zwiększać grubość sekcji; jeśli nie da się uniknąć grubej masy, dodaj lokalne podajniki, dreszcze, lub przesuń bramę, aby zasilić ciężką sekcję.

Bramkowanie, biegacz, i projekt systemu paszowego

Jakie to ma znaczenie: złe rozmieszczenie zastawek lub zbyt małe prowadnice utrudniają skuteczne podawanie paszy do regionów, które jako ostatnie zamarzły.
Bramy turbulentne powodują fałdowanie tlenku (bifilmy) które utrudniają przepływ międzydendrytyczny.
Wskaźniki: symulacja pokazująca, że ​​ostatni do zamrożenia nie jest wyrównany z bramką/prowadnicą; problemy z jakością koncentrowały się poza ścieżką podawania.
Łagodzenie: umieść bramy, aby bezpośrednio zasilać najcięższe sekcje, płynne przejścia biegacza, w stosownych przypadkach należy zastosować wejście styczne lub laminarne, obejmują przelewy lub rezerwowe zbiorniki paszy w systemie kanałów.

Ciśnienie w jamie ustnej / czas i wielkość intensyfikacji (Sterowanie HPDC)

Jakie to ma znaczenie: przyłożenie i utrzymanie ciśnienia we wnęce podczas końcowej fazy krzepnięcia wtłacza ciecz do przestrzeni międzydendrytycznej i zmniejsza wnęki skurczowe. Nieodpowiednie ciśnienie lub przedwczesne uwolnienie ciśnienia powoduje powstawanie ubytków.
Wskaźniki: ślady ciśnienia w jamie ustnej (spadek ciśnienia w okresie przedostatnim do zamrożenia), korelacja między utrzymywaniem niskiego ciśnienia a porowatością.
Typowe zakresy intensyfikacji zależą od maszyny/części (praktyka inżynierska obejmuje dziesiątki MPa).
Łagodzenie: rozpoczęcie intensyfikacji strojenia, wielkość i czas utrzymywania na podstawie informacji zwrotnej z czujnika; przyjąć kontrolę w pętli zamkniętej, aby utrzymać ciśnienie poprzez końcowe zestalenie.

Temperatura topnienia (przegrzać) i obsługę stopu

Jakie to ma znaczenie: nadmierne przegrzanie zwiększa rozpuszczalność wodoru i powstawanie tlenków; zbyt małe przegrzanie zwiększa ryzyko nieprawidłowej pracy/zamrożenia i lokalnego przedwczesnego zamarzania, które izoluje ścieżki podawania.
Podwyższone przegrzanie wydłuża również czas do zarodkowania i może zmienić zachowanie podczas skurczu.
Wskaźniki: dzienniki termometru stopienia, zmienność temperatury między strzałami, Skoki RPT/DI. Typowe temperatury stopu w procesie odlewania ciśnieniowego są ustalane dla każdego stopu i maszyny (sprawdzić, korzystając z arkusza danych stopu).
Łagodzenie: zdefiniować i kontrolować optymalny zakres temperatury stopu; skrócić czas trzymania; utrzymywać szczelne praktyki dotyczące pieca i kadzi; użyj rejestracji termopary dla SPC.

Roztopić czystość, zawartość wodoru, filtracja i bifilmy

Jakie to ma znaczenie: tlenki, bifilmy i inkluzje blokują mikroskopijne kanały zasilające i działają jako miejsca zarodkowania w procesie koalescencji skurczowej.
Wysoka zawartość wodoru zwiększa zarodkowanie porów w cieczy międzydendrytycznej.
Wskaźniki: podwyższone wartości DI/RPT, wizualny żużel, CT pokazujące pory pokryte tlenkiem.
Łagodzenie: solidne odgazowanie (obrotowy), fluxing/skimming, filtracja ceramiczna w pociągu nalewczym, kontrolować zgodność złomu i topnika.
Celuj w niskie wartości DI (cele specyficzne dla sklepu; wspólne cele krytyczne to DI ≤ ~ 2–4).

Zsyp / dynamika strzału — turbulencja i wzór wypełnienia

Jakie to ma znaczenie: turbulencje podczas napełniania powodują fałdowanie skórek tlenkowych w stopionym materiale (bifilmy) i porywa kieszenie powietrzne, które później blokują karmienie. W HPDC, nieprawidłowe ustawienie powolnego/szybkiego strzału pogarsza ten problem.
Wskaźniki: wizualne warstwy tlenkowe na przyciętych bramkach, nieregularna morfologia porowatości (zwinięte pory), symulacja pokazująca turbulentne wypełnienie.
Łagodzenie: zaprojektuj profil strzału tak, aby miał spokojne początkowe wypełnienie, po którym następuje kontrolowane szybkie wypełnienie, płynne przejścia bramkowe, oraz konserwację tulei wtryskowej i osprzętu tłoka.

Temperatura matrycy, zarządzanie chłodzeniem i ciepłem

Jakie to ma znaczenie: nierównomierny rozkład temperatury matrycy zmienia ścieżki krzepnięcia; zimne miejsca mogą powodować przedwczesne zestalenie podajników lub zastawek; gorące punkty tworzą ostatnie kieszenie do zamrożenia.
Wskaźniki: mapy termopar, obrazowanie termowizyjne pokazujące brak równowagi, powtarzający się wzór defektów dostosowany do obszaru matrycy.
Łagodzenie: przeprojektować obwody chłodzenia (tam, gdzie to możliwe, chłodzenie konforemne), dodaj wkładki termiczne lub dreszcze, piec i utrzymywać matrycę w stałej kontroli temperatury, i monitoruj żywotność/zużycie matrycy.

Podstawowy projekt, wsparcie rdzenia i wentylacja (łącznie z wilgocią rdzenia)

Jakie to ma znaczenie: słabo podparte rdzenie przesuwają się podczas zalewania, zmiana lokalnej grubości przekroju i tworzenie gorących punktów.
Wilgotne lub lotne spoiwa w rdzeniach wytwarzają gaz, który zakłóca podawanie i może powodować powstawanie porów na powierzchni, maskujących głębszy skurcz.
Wskaźniki: miejscowy skurcz wokół nadruków rdzeniowych, dowód ruchu rdzenia, skupiska otworkowe w pobliżu obszarów rdzeniowych.
Łagodzenie: wzmacniają wydruki rdzeniowe i podpory mechaniczne, upewnić się, że rdzenie są całkowicie wysuszone/wypieczone, ulepszyć ścieżki odpowietrzające i zastosować niskolotne materiały rdzenia.

Smar do matryc i praktyka konserwacji

Jakie to ma znaczenie: Nadmiar lub niewłaściwy smar do matryc może powodować zanieczyszczenie w postaci aerozolu (promowanie odbioru wodoru), zmienić lokalne chłodzenie, lub powodować niespójności termiczne. Zużyte bramki/tuleje strzałowe zwiększają turbulencje.
Wskaźniki: zmiany porowatości związane z wymianą środka smarnego lub wydłużonymi okresami międzyobsługowymi matrycy.
Łagodzenie: standaryzacja stosowania środków smarnych, rodzaj i ilość kontroli, zaplanować konserwację zapobiegawczą tulei i zasuw.

Możliwości maszyny & stabilność kontroli

Jakie to ma znaczenie: responsywność maszyny (dynamika tłoka, odpowiedź wzmacniająca) i powtarzalność kontroli wpływają na zdolność do odtworzenia profilu ciśnienia wnęki, który zapobiega skurczowi. Starsze lub słabo dostrojone maszyny wykazują większą zmienność między strzałami.
Wskaźniki: duża zmienność między strzałami w śladach ciśnienia w jamie ustnej, niespójne współczynniki porowatości na wszystkich zmianach.
Łagodzenie: kalibracja maszyny, modernizować systemy sterowania, wdrożyć czujniki ciśnienia wnękowego i monitorowanie SPC, operatorzy pociągów.

Używać (lub nieobecność) próżni, technologie wyciskane lub niskociśnieniowe

Jakie to ma znaczenie: próżnia zmniejsza uwięziony gaz i ciśnienie cząstkowe, które napędza wzrost wnęki; wyciskanie i odlewanie pod niskim ciśnieniem wywierają ciągły nacisk podczas krzepnięcia, aby wyeliminować skurcz w grubych obszarach.
Wskaźniki: części, które nie osiągnęły docelowego skurczu pomimo dobrego bramkowania i kontroli topienia — często dobrze reagują na próby próżniowe lub ściskające.
Łagodzenie: przeprowadzić próby pilotażowe z odlewaniem podciśnieniowym lub wyciskaniem na reprezentatywnych częściach; ocenić koszt/korzyść (kapitał, czas cyklu, zmiany narzędzi).

Zmienność procesów i czynniki ludzkie

Jakie to ma znaczenie: nierówny czas odgazowania, niewłaściwe uzupełnienie kadzi, lub regulacje operatora powodują odchylenia, które powodują sporadyczne skurcze.
Wskaźniki: wystąpienie wady koreluje z operatorem, zmiana, lub zdarzenia konserwacyjne.
Łagodzenie: znormalizowane procedury, szkolenie, udokumentowane listy kontrolne, oraz automatyczne alarmy dla odchyleń DI/ciśnienia.

Naddatek na obróbkę i obróbkę po zestaleniu

Jakie to ma znaczenie: niewystarczający naddatek na obróbkę może ujawnić skurcz podpowierzchniowy w postaci widocznych zagłębień po wykończeniu.
Niewłaściwy czas obróbki cieplnej lub obróbki mechanicznej, gdy część jest jeszcze odprężona termicznie, może ujawnić skurcz.
Wskaźniki: ślady zapadnięcia odkryte po obróbce skrawaniem lub obróbce cieplnej.
Łagodzenie: zaprojektować odpowiedni zapas obróbki w strefach krytycznych; zweryfikować poprzez symulację i pierwsze artykuły; sekwencyjną obróbkę cieplną i obróbkę skrawaniem w celu zminimalizowania zniekształceń.

6. Skurcz odlewu ciśnieniowego aluminium vs. Porowatość gazu: Kluczowe rozróżnienie

7. Wniosek

Skurcz w odlewach ciśnieniowych aluminium nie jest tajemniczą, jednorazową wadą – jest przewidywalny, wynikający z fizyki wynik chłodzenia i krzepnięcia, który staje się problemem produkcyjnym dopiero na etapie projektowania, metalurgia i proces nie zapewniają odpowiedniego zasilania lub kompensacji.

Najważniejsze dania na wynos:

• Najpierw zrozum fizykę. Skurcz powstaje w wyniku skurczu objętościowego ze zmianą fazy (duży), plus późniejszy skurcz termiczny (liniowy).
  The ostatni do zamrożenia regiony, w których tworzą się defekty skurczowe, chyba że są podawane lub pod ciśnieniem.
• Diagnozuj na podstawie morfologii i danych. Kątowy, Wnęki dendrytyczne i zagłębienia powierzchniowe wskazują na problemy ze zestalaniem/skurczeniem; pory kuliste i wysoki współczynnik DI wskazują na problemy z gazem.
  Powiązać morfologię defektu ze śladami ciśnienia w jamie ustnej, Symulacja RPT/DI i odlewania w celu znalezienia prawdziwej przyczyny.
• Zastosuj podejście systemowe. Żadna pojedyncza poprawka nie działa w każdym przypadku. Optymalny program łączy:
  dobra praktyka topienia (Odgazowanie, filtrowanie), dostrojony profil strzału i ciśnienie w jamie (intensyfikacja), Inteligentne bramkowanie/chłodzenie/konstrukcja termiczna zapewniająca kierunkowe zestalanie,
  i ukierunkowane wykorzystanie technologii pomocniczych (wspomaganie próżniowe, wyciskanie odlewu, BIODRO) gdy wniosek uzasadnia koszt.
• Zmierz i zamknij pętlę. Ciśnienie wnęki instrumentu, log temperatury topnienia i RPT/DI, przeprowadzić symulację przed obróbką,
  i skorzystaj z badań NDT (radiografia/CT) plus metalografia w celu potwierdzenia przyczyny źródłowej. Obiektywne wskaźniki pozwalają ustalić priorytety poprawek i zweryfikować wyniki.
• Nadaj priorytet poprawkom według wpływu & koszt. Zacznij od kontrolowanego, pozycje o dużej dźwigni: czystość stopu i odgazowanie, następnie przetwarzaj (profilowanie ciśnienia wnękowego i śrutu), następnie zaprojektuj (bramkowanie/dreszcze) i wreszcie inwestycje kapitałowe (Systemy próżniowe, BIODRO).

W rzeczywistości, Kontroli skurczu nie można osiągnąć poprzez jedno zamocowanie, ale przez systematyczna koordynacja projektowania, proces, i kontrole jakości aby zapewnić spójność, odlewy ciśnieniowe z aluminium o wysokiej integralności.

 

Często zadawane pytania

Jaki skurcz liniowy należy przyjąć na rysunkach odlewów ciśnieniowych?

Praktycznym punktem wyjścia dla wielu odlewanych ciśnieniowo stopów aluminium jest 0.5–1,2% liniowo dodatek; Wartości końcowe muszą pochodzić z wytycznych producenta matryc i symulacji procesu dla konkretnego stopu i oprzyrządowania.

Jak duży jest rzeczywisty skurcz związany ze zmianą fazy podczas krzepnięcia?

Skurcz objętościowy ciecz-ciało stałe dla stopów aluminium jest znaczny – rzędu kilka procent (rząd wielkości ≈6% podawany dla typowych stopów Al) — dlatego tak istotne jest karmienie lub kompensacja ciśnienia.

Kiedy powinienem rozważyć wspomaganie próżniowe lub odlewanie w wyciskaniu?

Użyj wspomagania podciśnienia, jeśli pomimo kontroli bramkowania i topienia utrzymuje się uwięzione powietrze lub złożone kanały wewnętrzne.

Stosuj wyciskanie lub odlewanie pod niskim ciśnieniem, gdy grube przekroje muszą być gęste, a geometria uniemożliwia skuteczne podawanie pod wysokim ciśnieniem. Niezbędne są próby pilotażowe i ocena kosztów i korzyści.

Jak ciśnienie intensyfikacji wpływa na skurcz?

Trwała intensyfikacja (wgłębienie) ciśnienie podczas końcowego okresu krzepnięcia wpycha metal do obszarów międzydendrytycznych i zmniejsza makroskopowe wnęki skurczowe;

typowe wielkości intensyfikacji w praktyce HPDC wahają się od ~10 do 100 MPa w zależności od maszyny i części.

Skąd mam wiedzieć, czy wada jest skurczem, czy porowatością gazową?

Zbadaj morfologię: wgłębienia kątowe/dendrytyczne wskazują na skurcz; kuliste, równoosiowe pory wskazują na gaz.

Użyj metalografii i tomografii komputerowej oraz dzienników procesów (Poziomy DI/RPT wskazują na problemy z gazem) potwierdzić.

Jakie jest pierwsze działanie o najwyższej dźwigni, mające na celu zmniejszenie skurczu produkcji??

Miara i przyrząd: zainstalować czujniki ciśnienia wnękowego i standaryzować pobieranie próbek RPT/DI. Dane te powiedzą Ci, czy należy poprawić jakość stopu, profil ciśnienia, lub najpierw zaprojektuj bramę/termię.

Jeśli musisz wybrać jedną zmianę procesu, rozszerzanie/podnoszenie ciśnienia intensyfikującego (z walidacją śladu ciśnienia) często usuwa wiele wnęk skurczowych w częściach HPDC.