Jak zaprojektować iglice wydechowe do produkcji części żeliwnych z wykorzystaniem technologii zielonego piasku?

Omówimy szczegółowo konstrukcję iglicy wydechowej w oparciu o charakterystykę technologii zielonego piasku i części żeliwnych. Żeliwo z piaskiem zielonym ma swoje unikalne właściwości technologiczne, dlatego też konstrukcja iglicy wydechowej również wymaga szczególnego rozważenia. 

Wpływ właściwości części z żeliwa piaskowego na konstrukcję iglicy wydechu: 

1 Wytwarzanie dużych i skoncentrowanych gazów: Mokry piasek zawiera około 3,5% -5% wilgoci, która szybko odparowuje pod wpływem stopionego żelaza o wysokiej temperaturze. Jednocześnie proszek węglowy, materia organiczna i inne substancje zawarte w piasku również spalają się i wytwarzają gaz, co powoduje natychmiastowe wytworzenie dużej ilości gazu na początkowym etapie zalewania. 

2. Efekt podciśnienia: Podczas napełniania roztopionego żelaza w niektórych częściach wnęki formy (szczególnie w obszarze, w którym ostatecznie napełnia się roztopione żelazo) wytworzy się chwilowe podciśnienie, które będzie działać jak „rura ssąca”, silnie zasysając gaz w porach piasku i igle wydechowej. Jeśli igła wydechowa nie jest odpowiednio zaprojektowana, metalową ciecz można łatwo „zassać”. 

3. Dobra płynność roztopionego metalu: Żeliwo (zwłaszcza żeliwo szare) charakteryzuje się dobrą płynnością i stosunkowo niższym napięciem powierzchniowym w porównaniu do odlewu aluminiowego, co ułatwia penetrację małych szczelin. 

4. Umiarkowane ciśnienie: W porównaniu do staliwa, żeliwo ma nieco niższą temperaturę zalewania i ciśnienie statyczne, co zapewnia pewną przestrzeń bezpieczeństwa przy projektowaniu igieł wydechowych.

Kluczowe punkty ukierunkowanego projektowania iglicy wydechowej do części z żeliwa piaskowego surowego: W oparciu o powyższe cechy, podstawą projektu jest zapewnienie wystarczającej powierzchni wylotowej na wczesnym etapie odlewania, przy jednoczesnym skutecznym przeciwstawianiu się wstecznemu przepływowi cieczy metalicznej spowodowanemu chwilowym podciśnieniem. 

1. Kształt rowka wydechowego: preferowana jest konstrukcja „stopniowego rozszerzania” lub „dławienia” i zdecydowanie zaleca się nachylony rowek (stopniowe rozszerzanie). Opis: Rowek wydechowy jest wąski po wewnętrznej stronie wnęki i szeroki na zewnątrz atmosfery, tworząc niewielki stożek. Zalety: Zapobieganie przepływowi zwrotnemu: Gdy metalowa ciecz jest wypychana w kierunku rowka wydechowego pod podciśnieniem, będzie przepływać z szerszego obszaru do węższego obszaru, zmniejszając pole przekroju poprzecznego kanału przepływowego i gwałtownie zwiększając opór, skutecznie zapobiegając głębokiemu wnikaniu metalowej cieczy. Płynny wydech: Gaz przepływa płynnie od wąskich do szerokich obszarów, przy minimalnym oporze. Obróbka: Chociaż obróbka jest nieco trudniejsza niż w przypadku prostych rowków, można ją osiągnąć za pomocą cięcia drutu lub specjalistycznych narzędzi szlifierskich. Unikaj stosowania prostych, prostych rowków: Proste rowki mają słaby opór przepływu pod podciśnieniem i niosą ze sobą większe ryzyko. 

2. Rozmiar rowka wydechowego (parametr kluczowy), szerokość rowka (wpust pomiędzy wpustami): Zalecany zakres: 0,15 mm ~ 0,25 mm. Zasada górnej granicy: W przypadku żeliwa z piaskiem surowym szerokość rowka nigdy nie powinna przekraczać 0,25 mm. 0,20 mm to bardzo powszechnie stosowany i bezpieczny rozmiar. Szerokość ta wykorzystuje napięcie powierzchniowe roztopionego żelaza, utrudniając jego automatyczną inwazję, a jednocześnie zapewniając wystarczający opór pod podciśnieniem. Jeśli odlew jest gruby, ciśnienie statyczne jest wysokie lub położenie jest krytyczne (np. najwyższy punkt wnęki formy), należy wybrać węższy rozmiar, np. 0,15 mm lub 0,18 mm. Głębokość rowka: Zalecany zakres: 0,4 mm ~ 0,8 mm. Aby zapewnić wystarczającą powierzchnię przekroju poprzecznego wydechu, głębokość rowka jest zwykle 2-4 razy większa od szerokości rowka. Na przykład szerokość szczeliny 0,20 mm odpowiada głębokości szczeliny 0,5–0,8 mm. Długość szczeliny (grubość ścianki igły wydechowej): Zalecany zakres: 20 mm ~ 30 mm. Wystarczająca długość może utworzyć stabilną „sekcję oporu przepływu”, zwiększając opór tarcia strumienia stopionego metalu i umożliwiając jego zestalenie przed dotarciem do strony atmosferycznej. 

3. Liczba i układ szczelin wydechowych: zwykle od 4 do 8, równomiernie rozmieszczonych na obwodzie. Układ: Należy upewnić się, że kanał wylotowy jest podłączony. W przypadku projektowania stopniowego rozszerzania należy wyraźnie wskazać, który koniec jest stroną wnęki (wąski koniec), a który końcem jest strona atmosferyczna (szeroki koniec) i zaznacza na rysunku, że „wąski koniec jest skierowany w stronę wnęki podczas montażu”. 

4. Położenie montażowe i ilość igieł wydechowych: „Martwa strefa” i najwyższy punkt wnęki formy to miejsca, w których najprawdopodobniej gromadzi się gaz. Obszar naprzeciw systemu zalewania lub miejsce ostatniego napełniania roztopionym żelazem: Tutaj gaz jest najbardziej sprężany i efekt podciśnienia jest najbardziej wyraźny. Górna forma dużych odlewów płaskich: pomaga usunąć gaz nagromadzony w górnej części wnęki formy. W pobliżu rdzenia: szczególnie tam, gdzie gaz wytwarzany przez rdzeń piaskowy musi zostać odprowadzony przez wnękę formy. Ilość: Więcej jest lepsze niż mniej. Igły wydechowe można zainstalować w miejscach, w których istnieje podejrzenie wstrzymywania oddechu. Jego koszt jest znacznie niższy niż straty odpadów spowodowane porami.

 Podsumowanie projektu i zalecane specyfikacje W przypadku typowego elementu z żeliwa piaskowego zalecane specyfikacje dla iglicy wydechowej są następujące: Materiał: stal 45 #, hartowana i odpuszczana, z powierzchnią części roboczej (części rowkowanej) hartowaną do HRC 40-45 w celu zwiększenia odporności na zużycie i odporności na erozję stopionego żelaza. Wygląd: Cylindryczny z kołnierzem, powszechnie stosowana średnica Φ 8 mm lub Φ 10 mm. Rowek wydechowy: Kształt: Stopniowo nachylony rowek (wąska strona wnęki, szeroka strona atmosferyczna). Szerokość szczeliny: 0,20 mm (od strony wnęki). Głębokość rowka: 0,6 mm. Ilość: 6, równomiernie rozłożona. Długość szczeliny: 25 mm. 

Specjalne wskazówki dotyczące użytkowania i konserwacji: 

1 Ściśle zapobiegaj blokowaniu: Cząsteczki piasku i powłoki zielonego piasku częściej blokują wąskie kanały wydechowe. Po każdym użyciu sprężone powietrze należy wydmuchać ze strony atmosferycznej i oczyścić bardzo cienkim drutem stalowym lub igłą. Regularnie sprawdzaj, czy nie jest zablokowany. 

2. Prawidłowa instalacja: Upewnij się, że igła wydechowa i otwór montażowy formy są pasowane z wciskiem lub ciasno, bez żadnych luzów. Wąski koniec musi być skierowany w stronę wnęki! Po montażu najlepiej, aby jego powierzchnia czołowa była zlicowana ze ścianą szczeliny lub lekko zagłębiona (<0,5 mm) i unikała wystawania. 

3. Terminowa wymiana: Jeżeli na krawędzi rowka wydechowego pojawią się oznaki erozji, zaokrąglenia lub powiększenia przez roztopione żelazo, należy go natychmiast złomować i wymienić. Wniosek: W przypadku części z żeliwa piaskowego udaną konstrukcją iglicy wydechowej jest zastosowanie stopniowo rozszerzającego się rowka i ścisła kontrola szerokości rowka poniżej 0,25 mm. 

Konstrukcja ta nie tylko radzi sobie z ogromnym wytwarzaniem gazu i chwilowym podciśnieniem na wczesnym etapie odlewania, ale także niezawodnie zapobiega przedostawaniu się stopionego żelaza, które jest kluczowym małym elementem zapewniającym jakość odlewów i zmniejszającym ilość złomu.