Механизм образования облоя при литье под противодавлением (CPC) и системные меры по его устранению
Облой — это тонкий алюминиевый налет, вытекающий из зазора формы. Величина противодавления, зазор в соединении вставок, износ вентиляционных пазов, термическая деформация и предварительное натяжение болтов в совокупности определяют степень образования облоя при серийном производстве методами литья под низким давлением (LPDC), гравитационного литья и литья под противодавлением (CPC).
Основное условие образования облоя: расплавленный алюминий проникает в зазор формы под давлением. Когда внутреннее давление в полости превышает сопротивление узкого зазора, расплав проникает в зазор по линии разъема, в стык вставки или в зазор вентиляционной щели и затвердевает в виде тонкой обломочной наливины на пресс-форме для конструкционных деталей электромобилей.
Зависимость от настройки давления в процессе литья под противодавлением (CPC): пиковое давление в полости напрямую определяет степень проникновения расплава. Чрезмерный перебор давления на этапе заполнения увеличивает риск образования обломочной наливины даже для пресс-форм с зазором сборки в холодном состоянии, соответствующим требованиям для литья под противодавлением (CPC).
Зазор, соответствующий требованиям в холодном состоянии, может увеличиться под воздействием тепловой деформации. После нагрева пресс-формы до рабочего теплового равновесия разностное тепловое расширение вызывает искривление сопрягающей поверхности вставки; локальный зазор увеличивается, хотя результаты измерений на координатно-измерительной машине (CMM) в холодном состоянии показывают приемлемые значения для партий пресс-форм для литья под действием силы тяжести.
Износ вентиляционных пазов: повторяющиеся термомеханические нагрузки приводят к эрозии кромок вентиляционных пазов. Зазор вентиляционного паза постепенно увеличивается; зазор свыше 0,15 мм не только приводит к образованию сильных обломов, но и создает риск пористости от всасывания воздуха при производстве алюминиевых колес в литьевых формах LPDC.
Косвенное следствие потери предварительной нагрузки болтов: снижение усилия зажима позволяет вставке слегка отходить под действием внутреннего давления в полости. Зазор на линии соединения циклически увеличивается; обломы становятся все более выраженными по мере накопления производственных циклов для алюминиевых литейных форм.
Вторичная опасность облоя: отколовшиеся фрагменты облоя попадают внутрь полости формы. Фрагменты могут вкрапляться в последующие отливки в виде включений твёрдой фазы; накопление облоя также нарушает точность закрытия формы при литье конструкционных деталей для электромобилей.
Выявление первопричины образования облоя: при осмотре холодной формы проверяется статический зазор; необходимо совместно анализировать наблюдения за термическим состоянием, записи кривой давления и состояние момента затяжки болтов. Обрастание может быть вызвано износом крепежа, термической деформацией или неправильными технологическими параметрами для формы литья под противодавлением (CPC).
Меры по техническому обслуживанию: перешлифовать деформированную сопрягаемую поверхность, заменить сильно изношенную вентиляционную вставку, повторно затянуть болты в соответствии с указанным моментом затяжки, оптимизировать кривую давления CPC для подавления перерегулирования давления в формах для литья самотеком.
Профилактические меры на этапе проектирования: добавление ступенчатой конструкции, предотвращающей образование облоя, на линии разъема. Зазор ступени создает сопротивление потоку проникающего расплава; это значительно снижает склонность к образованию облоя даже при незначительном локальном раскрытии зазора при разработке литейной формы для литья под давлением (LPDC).
Предупреждающий признак на производстве: постепенное усугубление проблемы облоя без модификации оборудования; это обычно указывает на ослабление предварительного натяга болтов или прогрессирующую термическую деформацию узла вставок для алюминиевой литейной формы.
Примечание по трансграничным проектам: жалобы на обломок часто поступают после доставки формы за границу. Во многих случаях это не является дефектом изготовления формы; они возникают из-за неправильно настроенной кривой давления CPC или недостаточного повторного затягивания болтов после достижения теплового равновесия.
(Количество слов: 894)
Часто задаваемые вопросы
В: Какое основное физическое явление приводит к образованию облома внутри формы с противодавлением?
О: Расплавленный алюминий выдавливается в зазор формы под действием внутреннего давления полости.
В: Какой технологический фактор увеличивает риск образования облоя даже при приемлемом зазоре в холодном состоянии?
О: Перерегулирование давления на этапе заполнения формы с противодавлением увеличивает движущую силу проникновения расплава.
В: Почему зазор в сопряженных деталях, проверенный на координатно-измерительной машине в холодном состоянии, все же может приводить к образованию облоя при серийном производстве?
О: Деформация вставки, вызванная тепловым расширением, приводит к образованию локального зазора при рабочей температуре.
В: Какое значение зазора вентиляционной щели создает риск как сильного образования облоя, так и пористости от всасывания воздуха?
О: Зазор вентиляционной щели, превышающий 0,15 мм, создает риск возникновения двух дефектов для пресс-формы с противодавлением.
В: Какой вторичный риск для качества создают отколовшиеся обломки облоя?
О: Обломки облоя попадают в полость и становятся включениями твердой фазы внутри последующих отливок.
В: Какая конструктивная особенность может снизить риск образования облоя на поверхности линии разъема формы?
О: Использование ступенчатой конструкции, препятствующей образованию облоя, для увеличения сопротивления потоку расплава при проникновении.
В: На что обычно указывает постепенное ухудшение ситуации с облоем без модификации металлических элементов формы?
О: Ослабление предварительного натяжения болтов или накопленная термическая деформация системы крепления вставок.
