A fundição é uma das indústrias básicas importantes na economia nacional, mas o controle, o projeto e o fluxo do processo de fundição muitas vezes dependem de julgamento empírico, de modo que a qualidade das peças fundidas é difícil de garantir e a taxa de sucata é alta. A fundição sob pressão é um tipo de fundição especial. Sua essência é um método no qual o metal líquido ou semilíquido preenche a cavidade do molde em alta velocidade e sob alta pressão e solidifica sob pressão para obter peças fundidas. A fim de obter peças fundidas de alto nível e de alta qualidade e garantir que as peças fundidas atendam aos requisitos de suavidade, contorno claro, estrutura densa e alta resistência, é necessário coordenar e unificar os fatores de influência em o processo de fundição sob pressão. Para peças fundidas em liga de alumínio, desde a preparação da produção até a produção em massa, há muitos elos envolvidos e muitos fatores de influência, incluindo materiais, moldes, equipamentos, processos e outros aspectos.
Defeitos de porosidade em peças fundidas e suas causas
Peças produzidas por fundição sob pressão de liga de alumínio são frequentemente descartadas devido à presença de poros. Existem muitas razões para os poros. Ao resolver este problema de qualidade do produto, muitas vezes é difícil começar. Como tomar medidas de forma rápida e correta para reduzir o índice de refugo causado pelos poros? Este é um problema que preocupa todos os fabricantes de fundição sob pressão de liga de alumínio.
Na produção de fundição sob pressão de liga de alumínio, as causas dos poros geralmente se enquadram nas seguintes categorias.
Porosidade causada pela má qualidade da desgaseificação do refino
Na produção de fundição sob pressão de liga de alumínio, a temperatura de vazamento do líquido de alumínio fundido é geralmente entre 610 e 660 graus. A esta temperatura, uma grande quantidade de gás (principalmente hidrogênio) é dissolvida no líquido de alumínio. A solubilidade do hidrogênio na liga de alumínio está intimamente relacionada à da liga de alumínio. A temperatura está intimamente relacionada. No alumínio líquido a cerca de 660 graus, é cerca de 0,69cm3/100g, enquanto na liga de alumínio sólido a cerca de 660 graus, é apenas 0,036cm3/100g. Neste momento, o teor de hidrogênio no alumínio líquido é de cerca de 0,69cm3/100g. 19 a 20 vezes. Portanto, quando a liga de alumínio solidifica, uma grande quantidade de hidrogênio é liberada na forma de bolhas na fundição sob pressão da liga de alumínio.
Reduza o teor de gás no líquido de alumínio e evite que uma grande quantidade de gás precipite e cause poros quando a liga de alumínio solidifica. Este é o objetivo do refino e da desgaseificação durante o processo de fundição da liga de alumínio. Se o teor de gás no líquido de alumínio for originalmente reduzido, a quantidade de gás liberada durante a solidificação será reduzida e as bolhas geradas também serão significativamente reduzidas. Portanto, o refino da liga de alumínio é um processo muito importante. Se a qualidade do refino for boa, deverá haver menos poros. Se a qualidade do refino for ruim, deve haver mais poros. A medida para garantir a qualidade do refino é selecionar um bom agente refinador. Um bom agente de refino pode reagir produzindo bolhas em torno de 660 graus. As bolhas geradas não são muito violentas, mas são geradas de maneira uniforme e contínua. Através da adsorção física, essas bolhas são misturadas ao agente refinador. O líquido de alumínio está em contato total, adsorvendo o hidrogênio no líquido de alumínio e retirando-o da superfície do líquido. Portanto, o tempo de borbulhamento não deve ser muito curto, geralmente de 6 a 8 minutos.
Quando a liga de alumínio é resfriada a 300 graus, a solubilidade do hidrogênio na liga de alumínio é apenas inferior a 0,001cm3/100g, que é apenas 1/700 daquela no estado líquido. Os poros produzidos pela precipitação do hidrogênio após a solidificação são dispersos e pequenos. Os furos não afetam o vazamento de ar e a superfície usinada e são basicamente invisíveis a olho nu.
Quando o líquido de alumínio solidifica, as bolhas produzidas pela precipitação do hidrogênio são relativamente grandes, principalmente no centro da solidificação final do líquido de alumínio. Embora também estejam dispersas, essas bolhas geralmente levam a vazamentos e, em casos graves, a peça de trabalho costuma ser descartada.
Poros causados por exaustão deficiente
Na fundição sob pressão de liga de alumínio, devido ao mau canal de exaustão do molde e à má estrutura do projeto de exaustão do molde, o gás na cavidade não pode ser descarregado completa e suavemente durante a fundição, resultando na existência de poros em certos partes fixas do produto. Os poros formados pelo gás na cavidade do molde são às vezes grandes e às vezes pequenos. As paredes internas dos poros apresentam uma cor de oxidação causada pela oxidação do alumínio e do ar. Eles são diferentes dos poros produzidos pela precipitação do gás hidrogênio. As paredes internas dos poros de precipitação do gás hidrogênio não são tão lisas quanto os orifícios de ar e não possuem cor de oxidação. É uma parede interna cinza brilhante. Para poros causados por exaustão deficiente, o canal de exaustão do molde deve ser melhorado e a camada residual de alumínio no canal de exaustão do molde pode ser evitada com o tempo.
Porosidade causada pela entrada de ar devido a parâmetros de fundição inadequados
Na produção de fundição sob pressão, os parâmetros de fundição sob pressão são selecionados incorretamente. A velocidade de enchimento da fundição hidráulica de alumínio é muito rápida, de modo que o gás na cavidade não pode ser extrudado total e suavemente da cavidade a tempo e é puxado para o líquido de alumínio pelo fluxo do líquido de alumínio. Devido à superfície da liga de alumínio, após resfriamento rápido, ela é envolta em um invólucro de liga de alumínio solidificado e não pode ser descarregada, formando poros maiores. Esse tipo de poro geralmente fica sob a superfície da peça de trabalho. A entrada do líquido de alumínio é menor que a confluência final, em formato de pêra ou oval, e são muitas e grandes no ponto de solidificação final. Para este tipo de poro, a velocidade de enchimento deve ser ajustada para garantir que o fluxo líquido da liga de alumínio avance suavemente sem gerar fluxo de alta velocidade e entrada de ar.
Furos de contração de liga de alumínio
As ligas de alumínio, como outros materiais, encolhem durante a solidificação. Quanto maior a temperatura de fundição das ligas de alumínio, maior será a contração. Existe um único poro causado pela contração de volume na parte de solidificação final da liga, que é de formato irregular e sério. Às vezes em forma de malha. Muitas vezes, em produtos, coexiste com poros devido à evolução do hidrogênio durante a solidificação. Existem poros de contração ao redor dos poros de evolução do hidrogênio ou poros de curvatura, e há poros filamentosos ou semelhantes a malhas que se estendem para o exterior ao redor das bolhas.
Para este tipo de poro, devemos começar pela temperatura de fundição para resolvê-lo. Se as condições do processo de fundição permitirem, a temperatura de fundição do alumínio líquido durante a fundição deve ser reduzida tanto quanto possível. Isso pode reduzir o encolhimento do volume da peça fundida, reduzir os furos de encolhimento e a porosidade de encolhimento. Se esses poros aparecerem frequentemente na parte de aquecimento, você pode considerar adicionar tração do núcleo ou ferro frio para alterar a peça de solidificação final e resolver o problema de defeitos de vazamento.
Porosidade causada pela diferença excessiva na espessura da parede do produto
A forma do produto muitas vezes sofre do problema da diferença excessiva na espessura da parede. O centro da espessura da parede é onde o alumínio líquido finalmente se solidifica e também é o local mais provável para produzir poros. Os poros nesta espessura de parede são uma mistura de poros de precipitação e poros de contração, que não são comuns. medidas que podem ser evitadas.
Ao projetar a forma do produto, deve-se considerar minimizar o problema de espessura de parede irregular ou excessiva, adotar uma estrutura oca e adicionar tração do núcleo ou ferro frio, ou resfriamento a água, ou aumentar o resfriamento aqui no molde deve ser considerado no projeto do molde. velocidade. Na produção de fundição sob pressão, deve-se prestar atenção à quantidade de subresfriamento em áreas com grande espessura, e a temperatura de vazamento deve ser reduzida de forma adequada.
A partir da classificação de poros acima, pode-se observar que há muitas razões pelas quais os produtos produzem poros na produção de fundição sob pressão de liga de alumínio. É preciso descobrir a causa e prescrever o remédio certo para resolver o problema. As principais medidas e formas de prevenir os poros são:
- Para garantir a qualidade de refino e desgaseificação da fundição da liga de alumínio, use bons agentes de refino e agentes de desgaseificação para reduzir o conteúdo de gás no líquido de alumínio e remova imediatamente óxidos, como espuma e bolhas na superfície do líquido, para evitar a entrada de gás novamente. em fundições.
- Escolha um bom agente desmoldante. O agente desmoldante selecionado não deve produzir gás durante a fundição sob pressão e ter bom desempenho de liberação.
- Certifique-se de que a exaustão do molde esteja lisa e não bloqueada e que a exaustão no molde esteja completamente descarregada. Principalmente no ponto final de polimerização do alumínio líquido, o canal de exaustão deve estar desobstruído.
- Ajuste os parâmetros de fundição e a velocidade de enchimento do molde não deve ser muito rápida para evitar o aprisionamento de ar. A temperatura de fundição também deve ser controlada.
- No projeto do produto e do molde, deve-se prestar atenção ao uso de extração e resfriamento do núcleo para minimizar diferenças excessivas na espessura da parede.
- Para poros que aparecem frequentemente em peças fixas, o molde e o design devem ser melhorados.
Novos desenvolvimentos na tecnologia de fundição sob pressão de liga de alumínio
Nos últimos anos, as pessoas continuaram a melhorar a tecnologia de vácuo para resolver os problemas de poros e cavidades de contração dentro das peças fundidas, para que possam produzir peças fundidas com alta resistência, alta densidade, soldabilidade, tratamento térmico, torção e outras propriedades. Além da fundição sob pressão, novas tecnologias, como fundição por compressão e fundição semissólida, foram desenvolvidas e são geralmente chamadas de "método de fundição sob pressão de alta densidade".
Tecnologia de fundição a vácuo
O método de fundição a vácuo evacua ou evacua parcialmente o gás na cavidade do molde para reduzir a pressão do ar na cavidade do molde para facilitar o enchimento do molde e eliminar o gás no fundido da liga, de modo que o fundido da liga preencha a cavidade do molde sob pressão, e sob pressão solidificado para obter peças fundidas densas.
Tecnologia de fundição oxigenada
A maioria dos gases nas peças fundidas são N 2 e H 2 , quase sem O 2 . A principal razão é que o O 2 reage com metais ativos para formar óxidos sólidos, o que fornece uma base teórica para a tecnologia de fundição sob pressão oxigenada. A fundição sob pressão oxigenada serve para preencher a cavidade do molde com oxigênio para substituir o ar antes da fundição sob pressão. Ao entrar na cavidade do molde, parte do oxigênio é descarregada da ranhura de exaustão, e o oxigênio restante reage com o metal fundido para gerar partículas de óxido dispersas, formando um vácuo instantâneo no molde, obtendo assim uma fundição sob pressão sem poros.
Tecnologia de fundição semissólida
A fundição sob pressão semissólida é uma tecnologia que agita o metal líquido quando ele solidifica, obtém uma pasta com um componente sólido de cerca de 50% ou mais a uma determinada taxa de resfriamento e, em seguida, molda a pasta por meio da fundição sob pressão. Atualmente, existem dois processos para fundição semissólida: processo de conformação por fluxo e processo de tixoformação. O primeiro consiste em alimentar o metal líquido em um cilindro de moldagem por injeção especialmente projetado, onde o cisalhamento é aplicado por um dispositivo espiral para resfriá-lo em uma pasta semissólida e, em seguida, a fundição sob pressão é realizada. Este último serve para alimentar partículas de metal sólido ou cavacos em uma máquina de moldagem por injeção em espiral, e as partículas de metal semissólidas são fundidas sob condições de aquecimento e cisalhamento.
Tecnologia de fundição sob pressão por extrusão
A fundição por extrusão também é chamada de "moldagem de metal líquido". Suas peças fundidas possuem boa densidade, altas propriedades mecânicas e não apresentam risers de vazamento. Algumas empresas do nosso país aplicaram-no na produção real. A tecnologia de fundição sob pressão Squeeze tem excelentes vantagens de processo. Ele não só pode substituir os processos tradicionais de fundição sob pressão, fundição por compressão, fundição de baixa pressão e fundição a vácuo, mas também é compatível com fundição por pressão diferencial, fundição contínua e forjamento contínuo e processos de fundição reológica semissólida. . Os especialistas acreditam que a tecnologia de fundição sob pressão por extrusão é uma nova tecnologia de ponta que abrange vários campos de processo, é rica em conotação, altamente inovadora e extremamente desafiadora.
Tecnologia de fundição de baixa pressão com bomba eletromagnética
A fundição de baixa pressão com bomba eletromagnética é um processo de fundição de baixa pressão emergente. Comparado com a tecnologia de fundição de baixa pressão à base de gás, é completamente diferente em termos de métodos de pressurização. Ele usa força eletromagnética sem contato para atuar diretamente no metal líquido, o que reduz bastante os problemas de oxidação e sucção causados por ar comprimido impuro e pressão parcial excessiva, e consegue transporte e enchimento suaves de alumínio líquido. Evitar a poluição secundária causada pela turbulência. Além disso, o sistema de bomba eletromagnética é totalmente controlado por elementos digitais de computador e a execução do processo é muito precisa e repetível. Este processo tem vantagens óbvias em termos de rendimento, propriedades mecânicas, qualidade superficial e utilização do metal. À medida que a pesquisa continua a se aprofundar, esta tecnologia tornou-se cada vez mais madura.
Conclusão
Devido à espessura irregular da parede do disco de liga de alumínio e das peças cilíndricas de fundição sob pressão, é provável que ocorram defeitos de qualidade de fundição, como poros e furos de contração. Através de experimentos de vazamento contínuo, os engenheiros podem buscar parâmetros de processo de fundição sob pressão mais otimizados. Desta forma, parâmetros de processo razoáveis podem ser selecionados e o desperdício real de custos de fundição pode ser evitado, trazendo benefícios econômicos significativos para a empresa. Espera-se que este tópico possa ajudar de alguma forma na produção real. O objetivo final é produzir peças fundidas qualificadas para atender às reais necessidades de produção das empresas. A julgar pelas pesquisas nacionais e estrangeiras de fundição sob pressão nos últimos anos, com o aprofundamento da pesquisa teórica, especialmente o desenvolvimento da tecnologia de simulação computacional, o padrão de fluxo do metal que preenche a cavidade, o processo de solidificação do metal na cavidade, e o Há tem Houve grandes avanços teóricos na pressão de fluxo do líquido metálico interno, no gradiente de temperatura do molde e na deformação do molde.