La fosa és una de les indústries bàsiques importants de l'economia nacional, però el control, el disseny i el flux del procés del procés de fosa sovint es basen en un judici empíric, de manera que la qualitat de les peces de fosa és difícil de garantir i la taxa de ferralla és alta. La fosa a pressió és un tipus de fosa especial. La seva essència és un mètode en què el metall líquid o semilíquid omple la cavitat del motlle a gran velocitat a alta pressió i es solidifica a pressió per obtenir peces de fosa. Per obtenir peces de fosa a pressió d'alta qualitat i d'alt nivell i garantir que les peces de fosa a pressió compleixin els requisits de suavitat, contorn clar, estructura densa i alta resistència, és necessari coordinar i unificar els factors d'influència en el procés de fosa a pressió. Per a peces de fosa a pressió d'aliatge d'alumini, des de la preparació de la producció fins a la producció en massa, hi ha molts enllaços implicats i molts factors que influeixen, inclosos materials, motlles, equips, processos i altres aspectes.
Defectes de porositat en peces de fosa a pressió i les seves causes
Les peces de treball produïdes per fosa a pressió d'aliatge d'alumini sovint es descarten a causa de la presència de porus. Hi ha moltes raons per als porus. Quan es resol aquest problema de qualitat del producte, sovint és difícil començar. Com prendre mesures de manera ràpida i correcta per reduir la taxa de ferralla causada pels porus? Aquests són els problemes que preocupen a tots els fabricants de fosa a pressió d'aliatge d'alumini.
En la producció de fosa a pressió d'aliatges d'alumini, les causes dels porus sovint es classifiquen en les categories següents.
Porositat causada per una mala qualitat de desgasificació del refinat
En la producció de fosa a pressió d'aliatges d'alumini, la temperatura d'abocament del líquid d'alumini fos sol estar entre 610 i 660 graus. A aquesta temperatura, una gran quantitat de gas (principalment hidrogen) es dissol al líquid d'alumini. La solubilitat de l'hidrogen en l'aliatge d'alumini està estretament relacionada amb la de l'aliatge d'alumini. La temperatura està estretament relacionada. En alumini líquid a uns 66 0 graus, és d'uns 0,69 cm3/100 g, mentre que en un aliatge d'alumini sòlid a uns 660 graus, només és de 0,036 cm3/100 g. En aquest moment, el contingut d'hidrogen a l'alumini líquid és d'uns 0,69 cm3/100 g. De 19 a 20 vegades. Per tant, quan l'aliatge d'alumini es solidifica, s'allibera una gran quantitat d'hidrogen en forma de bombolles a la fosa a pressió d'aliatge d'alumini.
Redueix el contingut de gas en el líquid d'alumini i evita que una gran quantitat de gas precipiti i provoqui porus quan l'aliatge d'alumini es solidifica. Aquest és el propòsit de refinar i desgasificar durant el procés de fosa d'aliatge d'alumini. Si es redueix originalment el contingut de gas en el líquid d'alumini, es reduirà la quantitat de gas evolucionat durant la solidificació i les bombolles generades també es reduiran significativament. Per tant, el refinament de l'aliatge d'alumini és un procés molt important. Si la qualitat del refinat és bona, hi ha d'haver menys porus. Si la qualitat del refinat és deficient, hi ha d'haver més porus. La mesura per garantir la qualitat del refinament és seleccionar un bon agent de refinació. Un bon agent de refinació pot reaccionar per produir bombolles al voltant de 660 graus. Les bombolles que es generen no són massa violentes, sinó que es generen de manera uniforme i contínua. Mitjançant l'adsorció física, aquestes bombolles es barregen amb l'agent de refinament. El líquid d'alumini està en contacte total, adsorbeix l'hidrogen del líquid d'alumini i el treu de la superfície del líquid. Per tant, el temps de bombolleta no ha de ser massa curt, generalment de 6 a 8 minuts.
Quan l'aliatge d'alumini es refreda a 300 graus, la solubilitat de l'hidrogen a l'aliatge d'alumini és només inferior a 0,001 cm3/100 g, que és només 1/700 de la que està en estat líquid. Els porus produïts per la precipitació d'hidrogen després de la solidificació són dispersos i petits. Els forats no afecten les fuites d'aire i la superfície mecanitzada, i són bàsicament invisibles a simple vista.
Quan el líquid d'alumini es solidifica, les bombolles produïdes per la precipitació d'hidrogen són relativament grans, principalment al centre de la solidificació final del líquid d'alumini. Tot i que també es dispersen, aquestes bombolles sovint provoquen fuites i, en casos greus, la peça sovint es desballa.
Porus causats per escapament deficient
En la fosa a pressió d'aliatge d'alumini, a causa del mal canal d'escapament del motlle i la mala estructura de disseny d'escapament del motlle, el gas de la cavitat no es pot descarregar completament i sense problemes durant la fosa, donant lloc a l'existència de porus en certs porus. parts fixes del producte. Els porus formats pel gas a la cavitat del motlle són de vegades grans i de vegades petits. Les parets internes dels porus tenen un color d'oxidació provocat per l'oxidació de l'alumini i l'aire. Són diferents dels porus produïts per la precipitació de gas d'hidrogen. Les parets interiors dels porus de precipitació de gas d'hidrogen no són tan llises com els forats d'aire i no tenen color d'oxidació. És una paret interior de color gris brillant. Per als porus causats per una escapada deficient, s'ha de millorar el canal d'escapament del motlle i es pot evitar a temps la pell d'alumini residual al canal d'escapament del motlle.
Porositat causada per l'entrada d'aire a causa de paràmetres inadequats de fosa a pressió
En la producció de fosa a pressió, els paràmetres de fosa a pressió es seleccionen incorrectament. La velocitat d'ompliment de la fosa hidràulica d'alumini és massa ràpida, de manera que el gas de la cavitat no es pot extruir completament i sense problemes de la cavitat a temps, i s'entra al líquid d'alumini pel flux de líquid d'alumini. A causa de la superfície de l'aliatge d'alumini, després d'un refredament ràpid, s'embolica en una carcassa d'aliatge d'alumini solidificat i no es pot descarregar, formant porus més grans. Aquest tipus de porus sovint es troben sota la superfície de la peça de treball. L'entrada del líquid d'alumini és inferior a la confluència final, en forma de pera o en forma ovalada, i n'hi ha moltes i grans al punt de solidificació final. Per a aquest tipus de porus, s'ha d'ajustar la velocitat d'ompliment per garantir que el flux de líquid d'aliatge d'alumini avanci sense problemes sense generar flux d'alta velocitat i arrastre d'aire.
Forats de contracció d'aliatge d'alumini
Els aliatges d'alumini, com altres materials, es redueixen durant la solidificació. Com més alta sigui la temperatura de fosa dels aliatges d'alumini, més gran serà la contracció. A la part final de solidificació de l'aliatge hi ha un únic porus causat per la contracció del volum, que és de forma irregular i greu. De vegades en forma de malla. Sovint en els productes, coexisteix amb els porus a causa de l'evolució d'hidrogen durant la solidificació. Hi ha porus de contracció al voltant dels porus d'evolució d'hidrogen o porus ondulats, i hi ha porus filamentosos o en forma de malla que s'estenen cap a l'exterior al voltant de les bombolles.
Per a aquest tipus de porus, hem de començar per la temperatura de fosa per resoldre'l. Si les condicions del procés de fosa a pressió ho permeten, la temperatura de fosa líquida d'alumini durant la fosa a pressió s'hauria de reduir al màxim. Això pot reduir la contracció del volum de la fosa, reduir els forats de contracció i la porositat de contracció. Si aquests porus apareixen sovint a la part d'escalfament, podeu plantejar-vos afegir l'estirament del nucli o el ferro fred per canviar la part de solidificació final i resoldre el problema dels defectes de fuites.
Porositat causada per una diferència excessiva de gruix de paret del producte
La forma del producte sovint pateix el problema de la diferència excessiva de gruix de paret. El centre del gruix de la paret és on finalment es solidifica el líquid d'alumini i també és el lloc més probable per produir porus. Els porus d'aquest gruix de paret són una barreja de porus de precipitació i porus de contracció, que no són habituals. mesures que es poden prevenir.
Quan es dissenya la forma del producte, s'ha de tenir en compte la minimització del problema d'un gruix desigual o excessiu de la paret, l'adopció d'una estructura buida i l'addició d'estirament del nucli o ferro fred, o refrigeració per aigua, o augmentar el refredament aquí al motlle. en el disseny del motlle. velocitat. En la producció de fosa a pressió, s'ha de prestar atenció a la quantitat de subrefrigeració a les zones de gran gruix i la temperatura d'abocament s'ha de reduir adequadament.
A partir de la classificació anterior dels porus, es pot veure que hi ha moltes raons per les quals els productes produeixen porus en la producció de fosa a pressió d'aliatge d'alumini. Cal esbrinar la causa i prescriure el medicament adequat per resoldre el problema. Les principals mesures i maneres de prevenir els porus són:
- Per garantir la qualitat de refinat i desgasificació de la fosa d'aliatge d'alumini, utilitzeu bons agents de refinació i agents de desgasificació per reduir el contingut de gas en el líquid d'alumini i elimineu ràpidament els òxids com l'escuma i les bombolles a la superfície líquida per evitar que el gas torni a entrar. en foses a pressió.
- Trieu un bon agent d'alliberament. L'agent d'alliberament seleccionat no hauria de produir gas durant la fosa a pressió i tenir un bon rendiment d'alliberament.
- Assegureu-vos que l'escapament del motlle sigui suau i no estigui bloquejat, i que l'escapament del motlle estigui completament descarregat. Especialment al punt final de polimerització del líquid d'alumini, el canal d'escapament ha d'estar sense obstruccions.
- Ajusteu els paràmetres de fosa a pressió i la velocitat d'ompliment del motlle no hauria de ser massa ràpida per evitar l'atracció d'aire. També s'ha de controlar la temperatura de colada.
- En el disseny del producte i el disseny del motlle, s'ha de prestar atenció a l'ús de l'extracció i refrigeració del nucli per minimitzar les diferències excessives de gruix de paret.
- Per als porus que apareixen sovint en peces fixes, cal millorar el motlle i el disseny.
Nous desenvolupaments en la tecnologia de fosa a pressió d'aliatges d'alumini
En els darrers anys, la gent ha continuat millorant la tecnologia del buit per resoldre els problemes dels porus i les cavitats de contracció dins de les peces de fosa a pressió, de manera que puguin produir peces de fosa amb alta resistència, alta densitat, soldabilitat, tractament tèrmic, torsió i altres propietats. A més de la fosa a pressió, s'han desenvolupat noves tecnologies com la fosa a pressió i la fosa semisòlid, que generalment s'anomenen "mètode de fosa a pressió d'alta densitat".
Tecnologia de fosa al buit
El mètode de fosa al buit evacua o evacua parcialment el gas a la cavitat del motlle per reduir la pressió de l'aire a la cavitat del motlle per facilitar l'ompliment del motlle i eliminar el gas a la fosa d'aliatge, de manera que la fosa d'aliatge ompli la cavitat del motlle sota pressió, i a pressió es van solidificar per obtenir peces de fosa a pressió denses.
Tecnologia de fosa a pressió oxigenada
La majoria dels gasos de les peces de fosa a pressió són N 2 i H 2 , gairebé sense O 2 . El motiu principal és que l'O 2 reacciona amb metalls actius per formar òxids sòlids, la qual cosa proporciona una base teòrica per a la tecnologia de fosa a pressió oxigenada. La fosa a pressió oxigenada consisteix a omplir la cavitat del motlle amb oxigen per substituir l'aire abans de la fosa a pressió. En entrar a la cavitat del motlle, part de l'oxigen es descarrega de la ranura d'escapament i l'oxigen restant reacciona amb el metall fos per generar partícules d'òxid disperses, formant un buit instantani al motlle, obtenint així una fosa a pressió sense porus.
Tecnologia de fosa a pressió semisòlid
La fosa a pressió semisòlid és una tecnologia que agita el metall líquid quan es solidifica, obté un purí amb un component sòlid d'aproximadament el 50% o més a una velocitat de refredament determinada i, a continuació, dóna forma al purí mitjançant la fosa a pressió. Actualment, hi ha dos processos per a la fosa a pressió semisòlid: procés de flow forming i procés de tixoformat. El primer consisteix a alimentar metall líquid a un barril d'emmotllament per injecció especialment dissenyat, on s'aplica una cisalla mitjançant un dispositiu en espiral per refredar-lo en un purí semisòlid, i després es realitza la fosa a pressió. Aquest últim és alimentar partícules metàl·liques sòlides o xips en una màquina d'emmotllament per injecció en espiral, i les partícules metàl·liques semisòlids es fonen a pressió en condicions d'escalfament i cisalla.
Tecnologia de fosa per extrusió
La fosa per extrusió també s'anomena "emmotllament de metall líquid". Les seves peces de fosa tenen una bona densitat, propietats mecàniques elevades i no hi ha cap aixeta. Algunes empreses del nostre país l'han aplicat en la producció real. La tecnologia de fosa a pressió té excel·lents avantatges de procés. No només pot substituir els processos tradicionals de fosa a pressió, fosa a pressió, fosa a baixa pressió i fosa al buit, sinó que també és compatible amb els processos de fosa a pressió diferencial, fosa contínua i forja contínua i processos de fosa reològica semisòlid. . Els experts creuen que la tecnologia de fosa per extrusió és una nova tecnologia d'avantguarda que abasta diversos camps de procés, és rica en connotacions, altament innovadora i extremadament desafiant.
Bomba electromagnètica amb tecnologia de fosa a baixa pressió
La fosa a baixa pressió de la bomba electromagnètica és un procés de colada a baixa pressió recentment emergent. En comparació amb la tecnologia de fosa a baixa pressió basada en gas, és completament diferent pel que fa als mètodes de pressurització. Utilitza força electromagnètica sense contacte per actuar directament sobre el metall líquid, la qual cosa redueix en gran mesura els problemes d'oxidació i succió causats per l'aire comprimit impur i una pressió parcial excessiva, i aconsegueix un transport i un ompliment suaus d'alumini líquid. Prevenir la contaminació secundària causada per turbulències. A més, el sistema de bomba electromagnètica està completament controlat per elements digitals informàtics i l'execució del procés és molt precisa i repetible. Aquest procés té avantatges evidents en termes de rendiment, propietats mecàniques, qualitat superficial i utilització del metall. A mesura que la investigació continua aprofundint, aquesta tecnologia s'ha tornat cada cop més madura.
Conclusió
A causa del gruix desigual de la paret del disc d'aliatge d'alumini i les peces de fosa a pressió cilíndriques, són propensos a produir-se defectes de qualitat de fosa a pressió, com ara porus i forats de contracció. Mitjançant experiments d'abocament continu, els enginyers poden buscar paràmetres de procés de fosa a pressió més optimitzats. D'aquesta manera, es poden seleccionar paràmetres de procés raonables i es pot evitar el malbaratament real de costos de fosa, aportant beneficis econòmics significatius a l'empresa. S'espera que aquest tema pugui ser d'alguna ajuda per a la producció real. L'objectiu final és produir peces de fosa a pressió qualificades per satisfer les necessitats reals de producció de les empreses. A jutjar per la investigació de fosa a pressió nacional i estrangera dels darrers anys, amb l'aprofundiment de la investigació teòrica, especialment el desenvolupament de la tecnologia de simulació per ordinador, el patró de flux del metall que omple la cavitat, el procés de solidificació del metall a la cavitat i el Hi ha hagut grans avenços teòrics en la pressió de flux del líquid metàl·lic intern, el gradient de temperatura del motlle i la deformació del motlle.