Металният кастинг е бил един от най -старите и надеждни методи за производство, дори днес, когато усъвършенствани процеси като адитивно производство и CNC обработка доминират производството. Леенето остава незаменимо, защото може да произвежда сложни геометрии, големи обеми, и здрави компоненти на сравнително ниска цена.
въпреки това, едно от най-упоритите предизвикателства при кастинга е свиване. Докато разтопеният метал се охлажда и втвърдява, то се свива, което води до грешки в размерите, порьозност, и повърхностни дефекти. Ако не се управлява правилно, свиването може да компрометира както функционалността, така и здравината на отливките.
Това ръководство изследва какво е свиване, защо възниква, как се отразява на отливките, и методите, които инженерите използват, за да го минимизират.
Какво е свиване?
Свиването се отнася до намаляване на обема, което възниква, когато разтопеният метал се охлади и премине в твърдо вещество вътре в калъп. Това е присъщо материално свойство, не е производствена грешка, но трябва да се управлява внимателно, за да се избегнат дефекти.
Трите основни типа свиване при леене са:
1. Течно свиване
Възниква, когато разтопеният метал се охлади от температурата на изливане до точката на втвърдяване. Този етап основно намалява обема поради свиването на течния метал.
2. Втвърдяване Свиване
Провежда се по време на фазовата промяна от течно към твърдо вещество. Металите и сплавите обикновено се свиват 3–7% по време на този преход, въпреки че точният процент зависи от състава на сплавта.
Алуминиеви сплави: Голямо свиване, изискващи по-големи щрангове.
Медни сплави: Също така склонни към значително свиване.
Стомана и никелови сплави: Обикновено по-ниски нива на свиване.
3. Твърдо свиване (Свиване на Patternmaker)
Дори след втвърдяване, лятите метали продължават да се свиват, докато се охлаждат до стайна температура. Този етап обикновено се компенсира чрез прилагане на a надбавка за свиване по време на дизайна на мухъл или модел.
Причини за дефекти при свиване
Дефектите при свиване са резултат от комбинация от свойства на материала, параметри на леене, и проблеми с дизайна на матрицата.
Система за хранене
Системата за хранене (щрангове, порти, бегачи) доставя разтопен метал по време на втвърдяването.
Лошо проектираните щрангове или порти може да не успеят да доставят достатъчно течен метал, създаване на вътрешни празнини или свиваща се порьозност.
При леене в пясък, недостатъчната конструкция на щранга е често срещана причина за свиване.
Температура на изливане
Твърде високо: Причинява прекомерно свиване на течността, турбуленция, и неравномерно охлаждане.
Твърде ниско: Предизвиква преждевременно втвърдяване, блокиране на потока в тънки участъци.
Опитните оператори трябва да постигнат баланс, за да осигурят плавен поток и контролирано втвърдяване.
Скорости на охлаждане
Неравномерното охлаждане често се дължи на вариации в дебелината на стените или сложна геометрия на част.
Тънките участъци се охлаждат по-бързо от дебелите, създавайки непредсказуемо свиване.
Контролиран насочено втвърдяване гарантира, че втвърдяването протича равномерно от единия край на отливката до другия.
Състав на сплавта
Легиращите елементи променят поведението на втвърдяване.
например:
Алуминий & медни сплави → високо свиване, склонни към порьозност.
Стомани & никелови сплави → по-малко свиване, по-лесен за контрол.
Леярните трябва да отчитат специфичното за сплавта свиване, когато проектират модели и щрангове.
Видове дефекти при свиване
Дефектите при свиване могат да се разделят най-общо на отворен (повърхностно видими) и затворен (вътрешни) типове.
Открити дефекти при свиване
Те се появяват на повърхността на отливката и се виждат с просто око.
Тръби: Конични вдлъбнатини в горната част на отливката, причинени от недостатъчно подаване.
Пещерни повърхности: Плитки вдлъбнатини, причинени от свиване по време на охлаждане. Докато често е естетически, те все още може да изискват преработка.
Затворени дефекти на свиване
Те се появяват вътре в отливката и са много по-трудни за откриване без техники за проверка като напр Рентгенова радиография или ултразвуково изследване.
Вътрешно свиване: Празнини и кухини в частта.
Макро-свиване: Големи вътрешни кухини, обикновено се причинява от неравномерно охлаждане и лош дизайн на формата.
Микросвиване: Малки празнини се разпространяват в целия материал, често се срещат в сложни или тънкостенни отливки.
Какво прави свиването при леене?
Свиването пряко засяга механично изпълнение, точност, и качество от отлети части.
Нарушава структурната цялост
Вътрешните кухини действат като концентратори на напрежение.
Порьозността намалява носещата способност, правейки частта по-вероятно да се провали при стрес или умора.
Намалява точността на размерите
Свиването променя размерите на частите по време на охлаждане.
Прилагат се леярни надбавки за свиване в дизайна на шаблона, за да се гарантира, че крайните размери са в рамките на толеранса.
Сложните геометрии често изискват CNC обработка след отливане, за да се постигнат прецизни допуски.
Влияе на повърхностното покритие
Възможно е да се появят повърхностни дефекти, като вдлъбнати участъци или груби текстури.
Висококачествени приложения (космическото пространство, автомобилен) изискват вторични довършителни операции като смилане, полиране, или покритие.
Как да минимизираме свиването при отливане
Свиването не може да бъде елиминирано, но може контролирани и компенсирани използване на инженерни техники.
Оптимизирайте дизайна на матрицата
Правилно разположените щрангове и захранващи устройства подават разтопен метал по време на втвърдяването.
Дизайнът на вратата осигурява плавен метален поток и предотвратява турбуленцията.
Резервоарите във формата помагат за компенсиране на локализираното свиване.
Контролирайте скоростите на охлаждане
Насочено втвърдяване гарантира, че отливката се охлажда по предвидим път.
Втрисане (метални вложки, поставени във форми) ускоряване на охлаждането в дебели секции.
Балансирането на скоростите на охлаждане предотвратява както отворени, така и затворени дефекти от свиване.
Използвайте изолатори
Изолационните материали забавят охлаждането в определени зони, поддържане на доставката на течен метал.
В комбинация с втрисане, те позволяват прецизен термичен контрол през отливката.
Порьозност vs. Свиване при леене: Каква е истинската разлика?
Порьозността и свиването често се смесват, но те не са точно едно и също нещо. Свиване се случва, когато металът се охлади и свие, оставяйки след себе си празнини или кухини. Мислете за това като за метала, който се „отдръпва“, докато се втвърдява.
Порьозност, от друга страна, обикновено идва от уловени газове или малки въздушни мехурчета вътре в отливката. Вместо металът да се свие, по-скоро въздухът или газът не излизат по време на процеса.
С прости думи:
Свиване = загуба на обем на метала по време на охлаждане
Порьозност = газови джобове, уловени вътре в метала
И двете могат да отслабят частта, но те идват от различни причини и се нуждаят от различни решения за коригиране.
Услуги за кастинг
При Най-висока точност, ние сме специализирани в производството на прецизно отлети компоненти от метали и пластмаси.
Широка гама от сплави, включително алуминий, цинк, и магнезий.
Леене под високо налягане за превъзходно покритие на повърхността и точност на размерите.
Вторични услуги за машинна обработка за изисквания за тесен толеранс.
Заключение
Свиването е едно от най-честите и критични предизвикателства при леенето, но може да се управлява ефективно чрез:
Внимателно дизайн на мухъл и захранваща система,
Контрол на температури на изливане и скорости на охлаждане, и
Счетоводство за допуски за свиване, специфични за сплавта.
Чрез разбиране на причините за свиването и прилагане на доказани контрамерки, инженерите могат да гарантират, че отлятите части постигат както структурна цялост, така и точност на размерите.
В крайна сметка, изборът на опитен доставчик на леярски или леярски услуги е от съществено значение за минимизиране на дефектите от свиване и производство високопроизводителни ляти компоненти.
