Projekt systemu zalewania i rozmieszczenie wpustów w odlewie z pianki traconej

Projekt systemu zalewania i rozmieszczenie wpustów w odlewie z pianki traconej

1. Zestalanie kierunkowe: Umieszczenie wlotu w gorących punktach

Kierowanie stopionego żelaza o wysokiej temperaturze bezpośrednio do grubych, gorących punktów utrzymuje podwyższoną temperaturę w tych obszarach i ustanawia gradient temperatur: „cienkie przekroje krzepną jako pierwsze, grube przekroje krzepną jako ostatnie”. Ułatwia to efektywne podawanie w połączeniu z pionami i teoretycznie jest idealne do kompensacji skurczu.

Jednakże: Bramy nigdy nie należy umieszczać bezpośrednio w środku geometrycznego gorącego punktu. Zamiast tego należy go umieścić w sąsiednim obszarze o grubych ściankach, umożliwiając pionowi dokończenie końcowego podawania. Umieszczenie wlotu bezpośrednio w środku gorącego punktu jeszcze bardziej zwiększy masę termiczną gorącego punktu, zwiększając w ten sposób ryzyko porowatości skurczowej.

Oczywiście wykonalność tego podejścia zależy od konkretnej struktury odlewu. W praktyce odlewy często charakteryzują się złożoną geometrią i różną grubością ścianek. Dlatego też przy projektowaniu systemu wlewowego należy kompleksowo uwzględnić interaktywne oddziaływanie wielu czynników.

2. Jednoczesne krzepnięcie: wiele rozproszonych wlotów w cienkich ściankach

Nadanie priorytetu przepływowi stopionego żelaza do cienkościennych profili podnosi ich temperaturę, podczas gdy grube profile w naturalny sposób ulegają stosunkowo szybszemu chłodzeniu. Zawęża to gradient temperatury w całym odlewie, sprzyjając jednoczesnemu krzepnięciu. Takie podejście zmniejsza naprężenia termiczne, odkształcenia i pękanie, dzięki czemu nadaje się do odlewów o minimalnych różnicach grubości ścianek, które nie wymagają ściśle kierunkowego krzepnięcia.

Kluczowa uwaga: Zasady jednoczesnego krzepnięcia w odlewaniu z pianki traconej nie można bezpośrednio skopiować z tradycyjnego odlewania w piasku; podlega ścisłym ograniczeniom granicznym.

W przypadku odlewania pianki traconej metal wypełnia formę, a pianka jednocześnie rozkłada się i pochłania ciepło. Pole przepływu napełniania bezpośrednio zmienia pole termiczne. Ponadto nieuniknione ograniczenia obejmują stosowanie podciśnienia, sztywną, niepodatną naturę niezwiązanego suchego piasku oraz flotację pozostałości węgla.

2.1 Bramy w gorących miejscach: zalety i wady karmienia

Zalety: Do grubych przekrojów wprowadza się stopione żelazo o wysokiej temperaturze, utrzymując miejscowo wysokie temperatury i tworząc warunki do kierunkowego krzepnięcia. System bramkowy może działać jako tymczasowy kanał zasilający.

2.2.Specyficzne zagrożenia związane z odlewaniem pianki traconej:

2.2.1 Masywny rozkład piany na grubych przekrojach powoduje pochłanianie znacznych ilości ciepła. Jeśli rytm napełniania jest nieprawidłowy, temperatura w grubych odcinkach może nie wzrosnąć, co uniemożliwia utworzenie efektywnego gradientu. To jedynie powiększa gorący punkt i pogarsza porowatość skurczową.

2.2.2 Stopione żelazo bezpośrednio uderzające w grubościenną piankę może łatwo spowodować erozję powłoki, prowadząc do defektów wtrąceń piasku.

2.2.3 Żeliwo sferoidalne krzepnie w postaci pasty. Jeśli wlew stwardnieje zbyt wcześnie i odetnie kanał zasilający, porowatość skurczowa będzie nadal występować, nawet jeśli wlew zostanie umieszczony w gorącym miejscu.

Praktyczne wskazówki: Aby osiągnąć kierunkowe krzepnięcie poprzez zasilanie w pobliżu gorącego miejsca w odlewie z pianki traconej, należy nadać priorytet szeregowemu połączeniu rury wznośnej i wlewu (stopione żelazo przepływa przez wznios przed wejściem do odlewu). Unikaj stosowania pojedynczego wlotu o dużym przekroju, skierowanego bezpośrednio na gorący punkt.

3. Wiele rozproszonych wlotów w cienkich ściankach dla jednoczesnego zestalenia

Zalety: Zasilanie wielopunktowe z cienkich ścianek zapewnia jednolite ogólne pole temperatur, minimalizując różnice temperatur, naprężenia termiczne i odkształcenia. Doskonale nadaje się do odlewów z żeliwa szarego o stosunkowo jednolitej grubości ścianek.

Szczególne ryzyko związane z odlewaniem utraconej pianki:

3.1 Jeśli zasilanie odbywa się przy cienkich ściankach, a roztopione żelazo przepływa w kierunku grubego, gorącego punktu, gruby odcinek często zestala się jako ostatni. W obszarach końcowych będą gromadzić się pozostałości rozkładu piany i stopione żelazo w niskiej temperaturze. Gorący punkt nie otrzymuje ani żelaza o wysokiej temperaturze, ani odpowiedniego zasilania, co skutkuje połączeniem porowatości skurczowej i wtrąceń/fałdów węgla.

3.2 Ciągłe spłukiwanie powłoki w miejscach cienkościennych może łatwo ją uszkodzić, powodując defekty wtrąceń piasku.

4.Zasady określania umiejscowienia wlotu w odlewie z pianki traconej

4.1 Kontynuowanie krzepnięcia kierunkowego (grube odlewy z żeliwa sferoidalnego, rygorystyczne wymagania dotyczące braku skurczu)

Teoria: Wprowadź roztopione żelazo w pobliżu grubych przekrojów/gorących punktów.

4.2 Praktyczne wykonanie:

4.2.1 Umiejscowić wejścia w obszarze grubościennym sąsiadującym z gorącym punktem; nie umieszczaj ich bezpośrednio w środku geometrycznego gorącego punktu.

4.2.2 Należy nadać priorytet prowadzeniu roztopionego żelaza przez pion, zanim wejdzie ono do odlewu.

4.2.3 W przypadku wysokich odlewów należy priorytetowo traktować zalew denny i napełnianie stopniowe. Zapewnia to wypełnienie metalem od dołu do góry, umożliwiając przedostawanie się resztek węgla i gazów do pionu lub łapaczy żużla.

4.2.4 Ściśle unikać pojedynczych, ponadgabarytowych wlotów. Użyj wielu rozproszonych wlotów, aby zmniejszyć lokalne przegrzanie i erozję.

Gorące punkty należy połączyć z pionami lub dreszczami. Opieranie się wyłącznie na umieszczeniu wpustu w gorącym miejscu nie wystarczy, aby wyeliminować skurcz żeliwa sferoidalnego.

4.2.5.Kontynuowanie jednoczesnego krzepnięcia (jednolita grubość ścianki, priorytet kontroli naprężeń/odkształceń, dopuszczalny niewielki lokalny skurcz)

4.3.Teoria: Wielopunktowe zasilanie rozproszone przy cienkich ściankach.

Rozłóż wiele wpustów o małym przekroju na obszarach cienkościennych, aby skrócić drogę napełniania.

Grube, gorące punkty na odległych końcach odlewu muszą być połączone z dreszczami, aby przyspieszyć chłodzenie i przeciwdziałać gromadzeniu się zimnego żużla z końcowego wypełnienia.

Nie wymuszaj czystego, jednoczesnego krzepnięcia odlewów o drastycznych zmianach grubości, ponieważ doprowadzi to do niekontrolowanych defektów w grubych, gorących punktach.

4.4. Uniwersalne twarde wiązania dla wszystkich warunków (specyficzne dla utraconej pianki, zastępujące teorię zestalania)

Ingate nigdy nie może być skierowany w stronę ostrych narożników cienkich ścianek pianki, aby zapobiec zapadnięciu się powłoki.

Wpusty najlepiej umieszczać na obrobionych powierzchniach. Nigdy nie umieszczaj elementów na powierzchniach uszczelniających, współpracujących lub gwintowanych.

Pole przepływu wypełniającego musi zapewniać migrację pozostałości rozkładu w kierunku najwyższego punktu odlewu, przy czym w tych najwyższych punktach znajdują się łapacze żużla. Nawet jeśli zasilanie punktowe jest teoretycznie odpowiednie, należy porzucić ten plan, jeśli powoduje on uwięzienie żużla w korpusie odlewu.

Przekrój wlewu nie może być zbyt mały (aby zapobiec przedwczesnemu zestaleniu na etapie podawania, co blokuje kanał zasilający) ani zbyt duży (aby uniknąć miejscowego przegrzania).

5.Podsumowanie

W przypadku krzepnięcia kierunkowego korzystne jest umieszczenie wlotu w pobliżu gorących punktów, co ułatwia podawanie, podczas gdy krzepnięcie jednoczesne opiera się na zasilaniu wielopunktowym przy cienkich ściankach, aby zminimalizować gradienty termiczne i naprężenia.

Jednak odlewanie z utraconej pianki nie może mechanicznie odtworzyć praktyk odlewania w piasku. Umieszczenie wlewu bezpośrednio w gorącym miejscu nie eliminuje automatycznie skurczu, a zasilanie cienkimi ściankami samo w sobie nie gwarantuje jednoczesnego zestalenia. Inżynierowie muszą dokonać kompleksowych kompromisów, biorąc pod uwagę pole przepływu wypełnienia, rozkład piany i ewakuację żużla, podciśnienie oraz integrację pionów i drzazg. W wielu scenariuszach wymagane jest kompromisowe, zrównoważone rozwiązanie.