Руководство по уменьшению сокращения отливок в металлических деталях

Появление 3D-печати металлов не заменило традиционное литье металлов. Вместо этого, в сочетании с CNC-обработкой, она обеспечивает литье металлов почти идеальной точностью измерений,сохранение их популярности для быстрого производства комплексной формы компонентовОднако все процессы литья, включающие охлаждение расплавленного металла или пластика, будь то литье под давлением, литье в открытом состоянии или литье на песке, сталкиваются с общей проблемой: сжатие.

Представьте, что вы создаете основной компонент для высокоточных машин с чрезвычайно строгими допустимыми габаритами.может привести к тому, что весь компонент не будет функционировать или станет металлолом.Этот сценарий представляет собой не только значительные финансовые потери, но и задержки проекта, влияющие на время выхода на рынок.

В техническом смысле сжатие относится к уменьшению объема, которое происходит при переходе металла из расплавленного в твердое состояние в форме.Это универсальное явление происходит от свойств материала во время затвердевания., что делает определенную степень сжатия неизбежной в процессах литья.

Когда расплавленный металл попадает в форму, затвердевание начинается почти сразу, вызывая объемные изменения.и дизайн форм становится необходимым для минимизации эффектов сжатия.

• Сокращение жидкости:Происходит при охлаждении расплавленного металла от температуры литья до точки затвердевания.
• Сокращение при затвердевании:Критическая фаза, когда металл переходит от жидкого к твердому, обычно сокращаясь на 3-7% в объеме.
• Сокращение твердого вещества:После полного затвердевания металл продолжает сокращаться при охлаждении до температуры окружающей среды, что влияет на конечные габариты.

Дефекты сжатия возникают из-за множества взаимодействующих факторов, не ограничивающихся только свойствами металла, включая элементы конструкции и параметры процесса.

Правильно спроектированная система ограждения, включая подъемники и ворота, должна обеспечивать непрерывный поток расплавленного металла во все простыни для компенсации сжатия.Недостаточная конструкция приводит к недостаточному потоку металла, создавая внутреннее сжатие и пустоты, особенно проблематичные в песчаном литье, когда подъемники не могут правильно питать литье.

Слишком высокая температура налива приводит к увеличению сжатия жидкости и неравномерному охлаждению, что вызывает дефекты, такие как пористость.ограничение потока металла через узкие каналы и создание сокращающих полостей.

Геометрия формы и вариации толщины литой стенки создают неравномерные скорости охлаждения, что усложняет прогнозирование сжатия.Такие элементы, как ребра или ядра, предназначенные для укрепления компонентов, могут усугубить проблемыНаправленное затвердевание оказывается критически важным для контроля сокращения и достижения предполагаемых форм.

Различные сплавы демонстрируют различные скорости сокращения в процессе затвердевания.Специфические сплавы в каждой семье металлов демонстрируют уникальные характеристики сжимания.

Дефекты сокращения делятся на две основные категории с различными характеристиками и последствиями.

• Сокращение труб:Глубокие конические пустоты, образующиеся на вершинах литья, когда материал притягивается внутрь во время затвердевания.
• Поверхностные поглотители:Плиткие поверхностные углубления от охлаждения сокращения, в первую очередь косметические, а не функциональные проблемы.

• Внутреннее сокращение:Полости или пустоты внутри литья, часто видимые в конструкциях с различной толщиной стены.
• Микросокращение:Микроскопические пустоты, распределенные по всему литью от сложных конструкций или неравномерного затвердевания.

Помимо неточностей измерений, сжатие создает внутренние слабости, которые подрывают целостность и производительность компонента.

Сжатие, вызванное охлаждением, изменяет размеры литья, что потенциально требует дополнительной обработки.При разработке форм необходимо учитывать скорость сжимания по материалу, чтобы соответствовать спецификациям размеров.

Открытые дефекты, такие как поверхностные раковины, создают нарушения, влияющие как на внешний вид, так и на функцию.особенно в точных приложениях, таких как инвестиционный литье или литье под давлением, где может потребоваться дополнительная отделка.

• Внедрение подъемников с правильным размером для подачи сжатия в критических секциях
• Проектирование систем шлюзов для плавного металлического потока с минимальной турбулентностью
• Применение методов направленного затвердевания для контролируемых последовательностей охлаждения
• Использование охладителей (металлических вставки) для ускорения охлаждения в толстых секциях
• Использование изоляционных материалов для замедления охлаждения, если это необходимо

Сжатие металлических литей представляет собой многогранные проблемы, требующие внимания на каждом этапе производства, от 3D-проектирования до окончательной отделки.Понимание механизмов сжатия и внедрение соответствующих методов компенсации позволяет производить измеренно точные компоненты, свободные от пустоты и дефектов поверхностиВ то время как для различных сплавов существуют общие ограничения на сжатие, геометрия компонентов часто требует индивидуальных решений, разработанных с помощью технической экспертизы и практического опыта.