Technologia odlewania metodą traconej pianki, jako metoda niemal statycznego formowania odlewów, szybko rozwinęła się w ostatnich latach. Za granicą, w związku z sukcesywną realizacją i uruchamianiem zmechanizowanych i zautomatyzowanych linii produkcyjnych do odlewania pianki traconej oraz uzyskanymi znaczącymi korzyściami ekonomicznymi i społecznymi, technologia odlewania pianki traconej wykazała dużą żywotność.
Chociaż stosowanie technologii odlewania metodą traconej pianki w moim kraju poczyniło powolne postępy jakiś czas temu, w ostatnich latach rozwinęło się ono gwałtownie. Zwłaszcza ze względu na niskie inwestycje w urządzenia do odlewania metodą traconej pianki i krótką drogę procesu, wiele pierwotnych małych i średnich firm odlewniczych coraz częściej przyjmuje tę technologię. Jednak niektóre firmy nie zwracają uwagi na pewne kwestie operacyjne, co powoduje pewne problemy w trakcie procesu produkcyjnego, które mają duży wpływ na jakość odlewów.
1. Modelarstwo
W procesie odlewania metodą traconej pianki, modelowanie jest bardzo ważnym ogniwem. Wybór surowców EPS, technologia obróbki modelu, dokładność wymiarowa, gęstość modelu, kontrola czynników, takich jak ilość produktów pirolizy podczas odlewania, są warunkami wstępnymi do uzyskania wysokiej jakości odlewów. Obecnie istnieje kilka sposobów tworzenia modeli dla małych i średnich przedsiębiorstw:
(1) Cięte i łączone z opakowaniowych arkuszy EPS.
(2) Wykonuj własne formy i powierz ich przetwarzanie zewnętrznym fabrykom.
(3) Stwórz własny prosty sprzęt do wstępnego formowania.
Podczas wykonywania modeli przy użyciu powyższej metody, często zdarza się, że nie zwraca się uwagi na zmianę gęstości wzoru. Zwłaszcza gdy model jest powierzony zewnętrznej fabryce do przetworzenia, wilgoć nie jest łatwa do kontrolowania. Często zdarza się, że stopione żelazo rozpryskuje się z powrotem z wlewu podczas wlewania lub odlew ma zimną izolację, niewystarczające wlewanie itp. Z tego powodu gęstość modelu powinna być sprawdzana w trakcie procesu produkcyjnego, a czas suszenia modelu powinien zostać wydłużony. Po wybraniu kulek EPS poprzez eksperymenty procesowe, producenta surowca nie można zmienić według własnego uznania. Należy używać narzędzi wagowych do kontrolowania kulek podczas preprodukcji. gęstość cząstek, zmiana metody kontrolowania gęstości kulek na podstawie doświadczenia ręcznego; po przyjęciu powyższej metody problem został rozwiązany.
2. Problemy z wibracjami
Zagęszczanie wibracyjne jest jedną z czterech kluczowych technologii odlewania pianki traconej. Funkcja wibracji polega na spowodowaniu dynamicznego przepływu suchej masy w piaskownicy, poprawie wypełnienia i zagęszczenia suchej masy oraz zapobieganiu wadom odlewu. Idealną sytuacją przy wibrowaniu suchej masy do wypełnienia jest sytuacja, gdy sucha masa podczas procesu wibrowania przepływa w sposób uporządkowany i równomiernie wypełnia wszystkie części modelu, nie deformując modelu, dzięki czemu masa formierska w skrzynce z piaskiem uzyskuje wyższą i bardziej jednolitą gęstość wypełnienia.
Stoły wibracyjne do odlewania pianki traconej w małych i średnich przedsiębiorstwach to w większości sprzęt wykonany samodzielnie. Podczas wibrowania najczęstszym zjawiskiem jest niewłaściwe działanie wibracji, w wyniku którego dochodzi do deformacji wzoru, pękania warstwy farby itp., powodując tym samym odpowiednie wady odlewu. Niektóre stoły wibracyjne same w sobie są podatne na odkształcenia na skutek nadmiernej siły wzbudzenia i niezrównoważonych bloków polaryzacyjnych tej samej grupy silników. W tym celu należy przede wszystkim dostosować siłę wzbudzenia, amplitudę i czas drgań; w przypadku odlewów o większych rozmiarach i prostych konstrukcjach trójwymiarowe drgania sześciu silników można zmienić na pionowe lub poziome drgania silników podwójnych; zwłaszcza przyrząd do wykrywania wibracji. Każdy parametr platformy jest testowany i dostosowywany tak, aby spełniał wymagania projektowe.
3. Występują problemy z użyciem farby
W procesie odlewania traconej pianki zastosowanie powłok może poprawić sztywność i wytrzymałość modelu, odizolować wzór EPS od formy oraz zapobiec przyleganiu piasku i zapadnięciu się formy; podczas procesu odlewania produkty rozkładu modelu w wysokiej temperaturze mogą być odprowadzane przez powłokę w sposób terminowy i płynny. Powłoki zazwyczaj składają się z materiałów ogniotrwałych, spoiw, środków zawieszających itp. Proporcje każdego składnika mają ogromny wpływ na właściwości powłoki.
Jednak niektóre firmy nie są zbyt jasne co do roli składu powłoki i arbitralnie zmieniają formułę powłoki i proces jej przygotowania lub w dalszym ciągu ją przygotowują i stosują ze względu na brak określonego składnika, co skutkuje znacznym spadkiem właściwości użytkowych powłoki ; niektóre firmy mają problemy w procesie zanurzania i suszenia wzoru. Czasami, aby skrócić czas, kolejne zanurzenie wykonuje się przed wyschnięciem pierwszej powłoki, przez co wnętrze modelu nie jest całkowicie wysuszone i zawilgocone; latem stosowana jest tylko metoda suszenia, a proces jest niestabilny, co powoduje powstawanie rozprysków wstecznych lub porów podczas wylewania; grubość powłoki nie zmienia się w zależności od różnych odlewów, temperatury zalewania i ciśnienia stopionego żelaza.
Tylko zwrócenie uwagi na powyższe problemy, ich rozwiązanie i dopracowanie szczegółów operacji pozwoli uniknąć wad odlewów spowodowanych przez powłokę.
4. Występują problemy w procesie nalewania
Podczas odlewania odlewu z pianki traconej, aby odprowadzić gaz i pozostałości odparowania modelu, wlew musi mieć wystarczającą wysokość, aby stopiony metal miał wystarczającą wysokość ciśnienia, aby wypchnąć przepływ stopionego metalu, aby stabilnie i szybko wypełnić formę, zapewniając, że powierzchnia odlewu jest kompletna i czysta. W praktyce niektóre firmy używają oryginalnego kielicha wlewowego do odlewania piaskowego. Ze względu na jego mały rozmiar niestabilny przepływ cieczy jest podatny na złomowanie przedmiotu obrabianego. Aby zapewnić wystarczający przepływ, aby utrzymać płynność procesu odlewania i szybko ustalić ciśnienie początkowe, można użyć większego kielicha wlewowego; wlew jest pusty, aby zmniejszyć cofanie się gazu i zwiększyć ciśnienie na początku wlewania.
Odlewanie pianki traconej wykorzystuje formowanie wibracyjne z suchym piaskiem podciśnieniowym. Przy formowaniu tą metodą wytrzymałość formy jest znacznie większa niż wytrzymałość zielonego piasku. Zastosowanie podciśnienia może poprawić stabilność formy odlewniczej i szybko usunąć produkty pirolizy i zgazowania powstałe podczas odparowywania formy. Jednak w trakcie procesu produkcyjnego niektóre fabryki zwracają uwagę jedynie na obserwację podciśnienia powierzchniowego przed wylaniem, często jednak ignorują zmiany podciśnienia w trakcie procesu zalewania, co skutkuje wadami odlewów. Problem ten można dobrze rozwiązać regulując podciśnienie podczas procesu zalewania w zależności od wielkości odlewu i ilości produktów pirolizy.
Najpowszechniej stosowaną metodą odlewania jest odlewanie w formach piaskowych, a następnie specjalne metody odlewania, takie jak odlewanie w formie metalowej, odlewanie metodą traconą, odlewanie w formie gipsowej itp. Odlewanie piaskowe można podzielić na formy z gliny piaskowej, formy piaskowe ze spoiwem organicznym, formy samoutwardzalne z żywicy formy piaskowe, formy z traconej pianki itp.
Zasady doboru metod odlewania:
1. Preferowane jest odlewanie w piasku. Głównym powodem jest to, że w porównaniu z innymi metodami odlewania, odlewanie piaskowe charakteryzuje się niskim kosztem, prostym procesem produkcyjnym i krótkim cyklem produkcyjnym. Jeżeli rodzaj mokry nie spełnia wymagań, należy rozważyć użycie suchego piasku na powierzchni z piasku gliniastego, suchego piasku lub innego rodzaju piasku. Masa odlewów wytwarzanych metodą odlewania z zielonej gliny może wynosić od kilku do kilkudziesięciu kilogramów, natomiast odlewy produkowane metodą suchej formy gliniastej mogą ważyć dziesiątki ton.
2 Metoda odlewania powinna być dostosowana do partii produkcyjnej. Metody odlewania, takie jak odlewanie niskociśnieniowe, odlewanie ciśnieniowe i odlewanie odśrodkowe, nadają się tylko do produkcji masowej ze względu na drogi sprzęt i formy.
3. Metoda modelowania powinna być dostosowana do warunków fabrycznych.
Na przykład w produkcji odlewów, takich jak duże łoża obrabiarek, metoda formowania rdzenia jest zazwyczaj stosowana, bez wykonywania wzorów i skrzynek z piaskiem, a rdzeń jest montowany w dole; podczas gdy inne fabryki stosują metodę formowania skrzynek z piaskiem do wykonywania wzorów. Różne przedsiębiorstwa mają różne warunki produkcji (w tym sprzęt, miejsca, jakość pracowników itp.), nawyki produkcyjne i zgromadzone doświadczenie. Na podstawie tych warunków powinniśmy rozważyć, które produkty są odpowiednie, a które nie są odpowiednie (lub nie mogą być brane pod uwagę).
4. Należy wziąć pod uwagę wymagania dotyczące precyzji i koszt odlewów.
Wady i zapobieganie w obróbce cieplnej form
1. Na powierzchni formy znajdują się miękkie miejsca
Po obróbce cieplnej na powierzchni formy znajdują się miękkie plamy, które wpływają na odporność formy na zużycie i skracają jej żywotność.
(1) Przyczyny
Na powierzchni formy przed obróbką cieplną znajdują się osady tlenkowe, plamy rdzy i częściowe odwęglenie. Po hartowaniu i ogrzewaniu, medium chłodzące i hartujące jest nieprawidłowo dobrane, a w medium hartującym znajduje się zbyt wiele zanieczyszczeń lub starzejących się substancji.
(2) Środki zapobiegawcze
Przed obróbką cieplną formy należy usunąć osad tlenkowy i plamy rdzy. Powierzchnia formy powinna być odpowiednio zabezpieczona podczas hartowania i ogrzewania. Do ogrzewania należy w miarę możliwości używać próżniowych pieców elektrycznych, pieców solnych i pieców z atmosferą ochronną. Podczas chłodzenia po hartowaniu i ogrzewaniu należy wybrać odpowiednie medium chłodzące, a medium chłodzące używane przez długi czas należy często filtrować lub regularnie wymieniać.
2. Słaba struktura formy przed obróbką cieplną
Ostateczna sferoidyzowana struktura formy jest szorstka i nierówna, sferoidyzacja jest niedoskonała, a struktura ma węgliki o strukturze siatki, pasa i łańcucha, co sprawia, że forma jest podatna na pęknięcia po zahartowaniu i może zostać złomowana.
(1) Przyczyny
Oryginalna struktura materiału stali formierskiej ma poważną segregację węglików. Niewłaściwy proces kucia, taki jak zbyt wysoka temperatura nagrzewania kucia, małe odkształcenie, wysoka temperatura końcowa kucia, wolne tempo chłodzenia po kuciu itp., powoduje, że struktura kucia jest gruba i ma sieciowe, pasmowe i łańcuchowe węgliki, co utrudnia wyeliminowanie wyżarzania sferoidyzacyjnego. Niewłaściwy proces wyżarzania sferoidyzacyjnego, taki jak zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura wyżarzania, krótki czas wyżarzania izotermicznego itp., może powodować nierównomierną strukturę wyżarzania sferoidyzacyjnego lub słabą sferoidyzację.
(2) Środki zapobiegawcze
Ogólnie rzecz biorąc, dobrej jakości materiały ze stali formowej powinny być wybierane w miarę możliwości na podstawie warunków pracy formy, wielkości partii produkcyjnej i właściwości hartowania samego materiału. Ulepsz proces kucia lub użyj normalizującej obróbki cieplnej przygotowawczej, aby wyeliminować niejednorodność węglików sieciowych i łańcuchowych oraz węglików w surowcach.
Wysokowęglowe stale formierskie z silną segregacją węglików, których nie można kuć, można poddać obróbce cieplnej przez uszlachetnianie roztworem stałym. Aby sformułować prawidłowe specyfikacje procesu wyżarzania sferoidyzującego dla kutego półfabrykatu formy, można zastosować obróbkę cieplną hartującą i odpuszczającą oraz szybkie, równomierne wyżarzanie sferoidyzujące. Zainstalować piec rozsądnie, aby zapewnić równomierność temperatury podstawy formy w piecu.
3. W formie powstają pęknięcia hartownicze
Pęknięcia formy po hartowaniu są największymi wadami procesu obróbki cieplnej formy, które powodują złomowanie obrobionej formy i powodują duże straty produkcyjne i ekonomiczne.
(1) Przyczyna wystąpienia
Materiał formy ma poważną segregację węglika sieciowego. W formie występują naprężenia mechaniczne lub odkształcenia plastyczne na zimno. Nieprawidłowa obróbka cieplna (zbyt szybkie nagrzewanie lub chłodzenie, niewłaściwy wybór chłodzącego medium hartowniczego, zbyt niska temperatura chłodzenia, zbyt długi czas chłodzenia itp.).
Forma ma złożone kształty, nierówną grubość, ostre rogi i otwory gwintowane, które powodują nadmierne naprężenia cieplne i strukturalne. Temperatura nagrzewania hartowniczego jest zbyt wysoka, aby spowodować przegrzanie lub przepalenie. Odpuszczanie po hartowaniu nie jest terminowe lub czas hartowania i konserwacji cieplnej jest niewystarczający. Podczas przeróbki, hartowania i ogrzewania części są podgrzewane i ponownie hartowane bez pośredniego wyżarzania. Obróbka cieplna, niewłaściwy proces szlifowania. Podczas obróbki elektroerozyjnej po obróbce cieplnej występują wysokie naprężenia rozciągające i mikropęknięcia w utwardzonej warstwie.
(2) Środki zapobiegawcze
Strictly control the inherent quality of the mold raw materials, improve the forging and spheroidizing annealing process, eliminate network, ribbon, and chain carbides, and improve the uniformity of the spheroidized structure. After mechanical processing or cold plastic deformation, the mold should be stress-relieved annealed (>600 stopni), a następnie podgrzano i hartowano. W przypadku form o skomplikowanych kształtach należy użyć azbestu do zaślepienia gwintowanych otworów, owinięcia niebezpiecznych sekcji i obszarów cienkościennych oraz zastosowania hartowania stopniowanego lub hartowania izotermicznego.
Podczas przeróbki lub renowacji form wymagane jest wyżarzanie lub odpuszczanie w wysokiej temperaturze. Podczas hartowania i ogrzewania należy zastosować podgrzewanie wstępne, podczas chłodzenia należy zastosować wstępne chłodzenie i wybrać odpowiednie media hartujące. Temperatura i czas ogrzewania hartowania powinny być ściśle kontrolowane, aby zapobiec przegrzaniu i przepaleniu formy
Forma powinna być odpuszczana w czasie po hartowaniu, a czas konserwacji cieplnej powinien być wystarczający. Wysokostopowe złożone formy powinny być odpuszczane 2-3 razy. Wybierz właściwy proces szlifowania i właściwe koło szlifierskie. Ulepsz proces EDM formy i wykonaj odprężanie i odpuszczanie.
4. Po hartowaniu struktura formy staje się szorstka
Gruba struktura formy po hartowaniu poważnie wpłynie na właściwości mechaniczne formy. Podczas użytkowania forma pęknie, co poważnie wpłynie na jej żywotność.
(1) Przyczyna wystąpienia
Materiały ze stali formowej są mylone, a rzeczywista temperatura hartowania stali jest znacznie niższa niż wymagana temperatura hartowania materiału formy (np. obróbka stali GCr15 jako stali 3Cr2W8V). Prawidłowy proces sferoidyzacji nie został przeprowadzony przed hartowaniem stali, co spowodowało słabą strukturę sferoidyzacji. Temperatura hartowania jest zbyt wysoka lub czas utrzymywania jest zbyt długi. Niewłaściwe umieszczenie w piecu może spowodować przegrzanie w pobliżu elektrod lub elementów grzejnych. W przypadku form o dużych zmianach przekroju poprzecznego niewłaściwy dobór parametrów procesu hartowania spowoduje przegrzanie w cienkich sekcjach i ostrych narożnikach.
(2) Środki zapobiegawcze
Materiały stalowe należy dokładnie sprawdzić przed wejściem do magazynu, aby zapobiec pomyłkom i przypadkowemu rozmieszczeniu materiałów stalowych. Przed hartowaniem formy należy przeprowadzić prawidłowe wyżarzanie kucie i sferoidyzowanie, aby zapewnić dobrą strukturę sferoidyzującą. Prawidłowo sformułować specyfikacje procesu hartowania i ogrzewania formy oraz ściśle kontrolować temperaturę ogrzewania hartowania i czas przetrzymywania. Regularnie sprawdzaj i kalibruj przyrządy do pomiaru temperatury, aby zapewnić ich normalne działanie. Podczas ogrzewania w piecu należy zachować odpowiednią odległość od elektrod lub elementów grzejnych.
