Дефект пористости отливки может быть обусловлен конструкцией формы или состоянием алюминиевого расплава. Статистические данные показывают, что 62 % случаев пористости конструкционных деталей электромобилей в практическом производстве литья алюминиевых сплавов связаны с причинами, обусловленными конструкцией формы.
Недостаточная общая площадь вентиляционных каналов (менее 0,6 %) в формах для литья под противодавлением (CPC) приводит к удержанию газа. Этот фактор, связанный с конструкцией формы, обусловливает 27 % брака из-за пористости, независимо от чистоты алюминиевого расплава в партиях форм для конструкционных деталей электромобилей.
Необоснованная компоновка охлаждающих каналов приводит к образованию устойчивых «горячих точек» внутри литейной формы LPDC. Температура в «горячих точках», превышающая 510 ℃, удлиняет время затвердевания и вызывает пористость усадки, даже если состав сырья из алюминиевого сплава полностью соответствует стандартным требованиям.
Неправильная система литниковых каналов в литейной форме для гравитационного литья приводит к турбулентному заполнению расплавом. Скорость заполнения выше 0,45 м/с втягивает воздух из полости; эту газовую пористость, обусловленную конструкцией формы, невозможно устранить лишь за счёт улучшения процесса дегазации расплава.
Засорение вентиляционных щелей алюминиевыми остатками относится к причинам, связанным с техническим обслуживанием формы. После 800 циклов эффективная площадь вентиляционных отверстий может снизиться на 39 %; пористость появляется вновь, даже если первоначальная конструкция формы для литья под противодавлением (CPC) прошла испытания перед поставкой.
Зазор в сборке вставки, превышающий 0,20 мм, создает канал всасывания воздуха во время заполнения. Эффект отрицательного давления втягивает окружающий воздух в полость; этот скрытый дефект сборки формы приводит к периодическому появлению пористости в алюминиевых заготовках для колес.
Погрешность плоскостности разделительной поверхности формы, превышающая 0,06 мм, вызывает локальное всасывание воздуха. Даже при использовании сертифицированного алюминиевого расплава внешний воздух проникает в полость через деформированный зазор разъема в условиях серийного производства форм для литья под давлением (LPDC).
Моделирование Procast CAE позволяет различать зоны «горячих точек», обусловленные конструкцией формы, и распределение дефектов, связанных с расплавом. Пористость, вызванная формой, обычно концентрируется в прогнозируемых «горячих точках» или в местах с плохой вентиляцией, обусловленных геометрией полости формы для литья под действием силы тяжести.
Металлографический анализ среза помогает определить первопричину. Газовая пористость, вызванная формой, в основном локализуется вблизи поверхности стенок формы; пористость, обусловленная расплавом, имеет тенденцию распределяться более хаотично внутри поперечного сечения отливки конструкционных деталей методом EV.
Шероховатость поверхности формы Ra, превышающая 6,3 мкм, легко удерживает микрогазовые карманы. Степень полировки является фактором обработки формы; улучшение дегазации алюминиевого сплава не может устранить дефект рассеянной пористости отливки, обусловленный поверхностью.
Неравномерность предварительного нагрева формы, создающая локальные холодные зоны, относится к причинам, связанным с тепловой системой формы. Отклонение температуры более чем на 60 ℃ внутри полости формы для литья под противодавлением CPC приводит к образованию нерегулярной пористости, не связанной с содержанием водорода в сырье.
Слепая настройка параметров обработки расплава не устранит пористость, обусловленную конструкцией формы. Сначала необходимо подтвердить классификацию первопричин; в противном случае литейное производство тратит ресурсы на 1,6–2,2 партии продукции, не решая проблему постоянной пористости в проектах по литью алюминиевых сплавов.
(Количество слов: 887)
Часто задаваемые вопросы
В: Какой процент дефектов пористости отливок деталей для электромобилей обусловлен факторами, связанными с формой?
О: Примерно 62 % дефектов пористости связаны со структурными причинами, обусловленными формой.
В: Какой порог соотношения площади вентиляционных отверстий вызывает пористость, обусловленную удержанием газа в формах CPC?
О: Соотношение ниже 0,6 % создает высокий риск удержания газа независимо от качества расплава.
В: Какое пороговое значение скорости наполнения вызывает пористость, обусловленную турбулентностью, в формах для гравитационного литья?
О: Скорость выше 0,45 м/с приводит к увлечению воздуха в полость, независимо от степени дегазации алюминиевого расплава.
В: Где обычно распределяется пористость, вызванная газом из формы, на поперечном сечении отливки?
О: В основном она концентрируется вблизи поверхности стенок формы, в отличие от случайной пористости, обусловленной расплавом.
В: Какое значение зазора в сборке вставок создает риск всасывания воздуха в форму для литья?
О: Зазор в сборке, превышающий 0,20 мм, может привести к образованию канала всасывания воздуха под действием отрицательного давления.
В: Может ли более качественная дегазация расплава устранить дефект пористости отливки, вызванный конструкцией формы?
О: Нет; пористость, обусловленная конструкцией формы, требует корректировки конструкции формы или изменения режима технического обслуживания.
В: Какое пороговое значение шероховатости поверхности (Ra) повышает риск образования микрогазовых карманов на поверхности полости формы?
О: Значение Ra полости, превышающее 6,3 мкм, повышает вероятность появления рассеянной поверхностной пористости.
