بیایید در مورد ریخته گری شن و ماسه با فشار کم صحبت کنیم. این اغلب حتی توسط برخی از افراد در تجارت اشتباه می شود. این فقط ریخته گری شن و ماسه گرانشی نیست بلکه با کمی هوا است. ایده اصلی این است که از گاز کنترل شده و کم فشار - معمولاً هوای خشک یا گاز بی اثر - برای فشار دادن فلز مذاب به سمت لوله بالابر به داخل حفره قالب شنی از پایین استفاده شود. فشار تا زمانی که قالب ریخته گری جامد شود حفظ می شود. بزرگترین تصور غلط؟ که فقط برای قطعات ساده و غیر بحرانی است. من دیده ام که این فرض منجر به بیش از یک پروژه شکست خورده می شود.
مکانیک و جایی که مناسب است
تنظیم ساده به نظر می رسد: یک کوره مهر و موم شده که مذاب را نگه می دارد، یک لوله بالابر که در آن فرو می رود، و قالب ماسه ای که در بالا بسته شده است. شما ممکن است 0.5 تا 1 بار فشار وارد کنید. این فشار ملایم است که تفاوت را ایجاد می کند. برخلاف ریخته گری فشار بالا، شما فلز را با سرعت بالا وارد نمی کنید، که به معنای آشفتگی کمتر، گیر افتادن گاز کمتر و یکپارچگی متالورژیکی بهتر است. پر کردن کنترل شده از پایین به بالا همچنین باعث انجماد جهتی به سمت سر تغذیه می شود که برای سلامتی بسیار مهم است.
پس کجا می درخشد؟ برای قطعاتی با حجم متوسط که نیاز به کیفیت بهتری نسبت به ریخته گری شن سبز استاندارد دارند، اما هزینه ریخته گری سرمایه گذاری برای کل دسته را توجیه نمی کند، فوق العاده است. به چیزهایی مانند محفظه های آلیاژ آلومینیوم برای کمپرسورها، براکت های ساختاری خاص خودرو، یا حتی برخی از محفظه های جعبه دنده بزرگتر فکر کنید. این حد وسط است. شرکت ها دوست دارند Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)با دهه‌ها در ریخته‌گری پوسته و سرمایه‌گذاری، به ریخته‌گری شن و ماسه کم فشار به عنوان فرآیندی مکمل برای نیازهای مشتری خاص نگاه می‌کنند، جایی که روش‌های دیگر آنها ممکن است بیش از حد زیاد باشد یا برای هندسه کاملاً مناسب نباشد.
با این حال، شما نمی توانید هر طراحی قطعه ای را به آن اختصاص دهید. طراحی سیستم دروازه بسیار مهم است - همه چیز در مورد آن دروازه واحد و با تغذیه پایین است. اگر بخش دارای بخش های بسیار نازک دور از دروازه باشد، ممکن است با مشکلات انجماد زودرس مواجه شوید. شما نیاز به درک کاملی از گرادیان حرارتی دارید. این یک فرآیند ریختن و دعا نیست. این یک محاسبه، کنترل و نظارت است.
ملاحظات مواد و تفاوت های ظریف فرآیند
در حالی که ما آن را بیشتر با آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم می بینیم، برای برخی از آلیاژهای مبتنی بر مس و حتی چدن های خاص قابل استفاده است. نکته کلیدی، سیال بودن فلز و نحوه واکنش آن به پر شدن آهسته و تحت فشار است. به عنوان مثال، با آلومینیوم، خواص مکانیکی بسیار خوبی کسب می کنید، زیرا پر کردن آرام، تشکیل اکسید را به حداقل می رساند. اما باید در مورد تمیزی فلز دقت کنید. هر سرباره یا تفاله در کوره مستقیماً به داخل قالب رانده می شود. یک سیستم فیلتراسیون خوب در لوله رایزر یا در دروازه غیر قابل مذاکره است.
ماسه خود متغیر دیگری است. ما معمولاً در مورد قالب‌های شنی متصل به رزین - مانند اورتان فنولیک یا سیلیکات سدیم - برای ثبات ابعادی و پرداخت سطح بهتر صحبت می‌کنیم. استحکام قالب باید فشار را بدون اعوجاج تحمل کند، اما همچنین به نفوذپذیری کافی برای خروج هوا نیاز دارد. این یک تعادل است. کاری را به خاطر می‌آورم که در یک ولوت پمپ از ماسه زیرکون رو به روی حفره استفاده می‌کردیم تا شوک حرارتی را کنترل کنیم و سطح صاف‌تری به‌عنوان ریخته‌گری به دست آوریم. کار کرد، اما هزینه اضافه کرد. هر تصمیمی یک معامله است.
کنترل فشار هنر واقعی است. منحنی فقط روشن و خاموش نیست. ممکن است یک مرحله فشار آهسته برای شروع حرکت فلز به سمت لوله بدون پاشش، یک مرحله پر کردن اصلی، یک مرحله فشار تقویتی برای انقباض تغذیه و نگه داشتن داشته باشید. اشتباه گرفتن آن نمایه به معنای اشتباه یا فرسایش قالب است. ما داده‌ها را از هر عکس ثبت کردیم - فشار، زمان، دمای کوره - و آنها را با نتایج اشعه ایکس مرتبط کردیم. با گذشت زمان، احساسی نسبت به آن پیدا می کنید، اما داده ها چیزی هستند که از ضایعات پرهزینه جلوگیری می کنند.
چالش های دنیای واقعی و حل مسئله
در اینجا یک سردرد عملی وجود دارد: لوله رایزر یا ساقه. در حمام فلز مذاب قرار می گیرد، بنابراین دچار چرخه حرارتی شدید و خوردگی می شود. اگر شکست بخورد، شما یک نشت بزرگ دارید. ما با مواد نسوز مختلف برای پوشش لوله آزمایش کردیم. برخی به راحتی ترک خوردند، برخی دیگر با آلیاژ واکنش نشان دادند. یافتن تامین کننده ای که نیازهای حرارتی و شیمیایی خاص را درک کند به خودی خود یک پروژه بود. این اجزای جانبی هستند که می توانند قابلیت اطمینان تولید شما را ایجاد یا از بین ببرند.
یکی دیگر از مسائل ظریف سرعت خنک کننده است. از آنجایی که قالب از یک منبع فلزی داغ و تحت فشار پر می شود، ساختار انجماد می تواند متفاوت باشد. برای مشتری که به مشخصات سختی خاصی روی یک قطعه تعلیق آلومینیومی نیاز دارد، باید خنک‌سازی قالب را با قرار دادن استراتژیک پره‌های خنک‌کننده در ژاکت قالب و تنظیم زمان نگه‌داشتن فشار تغییر می‌دادیم. چندین بار تکرار شد. چند دسته اول دارای تخلخل انقباض ایزوله در یک باس نصب ضخیم بودند. رفع فشار بیشتر نبود، بلکه تغییر در هندسه قالب محلی برای ایجاد یک مسیر حرارتی بهتر بود. راه حل های کتاب درسی اغلب نیاز به اصلاح میدانی دارند.
تهویه بسیار مهم اما مشکل است. از آنجایی که فلز برای پر کردن حفره بالا می رود، هوا باید به سمت بالا خارج شود. دریچه‌های ناکافی یا نامناسب منجر به فشار برگشتی می‌شوند که باعث پر شدن ناقص یا محفظه‌های گاز می‌شود. من یک ریخته گری پیچیده منیفولد را به یاد می آورم که در آن مدام در نزدیکی بالا ضربه می خوردیم. ما دریچه های بیشتری اضافه کردیم، اما مشکل همچنان ادامه داشت. معلوم شد که کانال های دریچه خیلی کوچک بودند و توسط رزین متراکم شده از چسب شنی مسدود می شدند. بزرگ کردن آنها و اطمینان از یک مسیر مستقیم و باز این مشکل را حل کرد. همیشه چیزهای ساده ای هستند که نادیده می گیرید.
مبادلات اقتصادی و کاربردی
آیا ارزانتر از ریخته گری سرمایه گذاری است؟ برای قطعات مناسب، کاملا، به خصوص در اندازه. ابزارآلات-الگوی ساخت قالب های ماسه- بسیار ارزان تر از قالب های تزریق موم و پوسته های سرامیکی برای ریخته گری سرمایه گذاری است. هزینه قالب برای هر قطعه بیشتر از ریخته گری فشار بالا است، اما هزینه سرمایه تجهیزات کمتر است. این یک فرآیند برای سطح متوسط است: حجم سالانه از چند صد تا شاید 20000 قطعه، بسته به اندازه و پیچیدگی قطعه.
جایی که واقعاً برنده می شود در بازده مادی است. لوله رایزر اغلب بخشی از سیستم دریچه ریخته گری است و وقتی فشار را آزاد می کنید، فلز ریخته نشده به داخل کوره تخلیه می شود. عملکرد می تواند به 85-95٪ برسد، در مقایسه با 40-60٪ در برخی از فرآیندهای شن و ماسه گرانشی. این یک صرفه جویی گسترده در شمش های آلیاژی گران قیمت است. برای مغازه ای مثل QSYیکپارچه‌سازی چنین فرآیندی یک حرکت استراتژیک برای ارائه گزینه‌ای با یکپارچگی بالا و کارآمد از نظر مواد برای حجم‌های میان‌رده به مشتریان خواهد بود که مکمل موجود آنهاست. ریخته گری قالب پوسته و ریخته گری سرمایه گذاری تخصص دقیق در سایت آنها tsingtaocnc.com.
محدودیت؟ زمان چرخه. ساختن قالب ماسه، بستن آن، پر کردن و انجماد تحت فشار، خنک‌سازی، تزیین، فرآیند سریعی نیست. این برای میلیون ها قطعه نیست. و هندسه بخش به دلیل نیاز به آن دروازه پایین محدود شده است. اگر به چندین بخش نازک جدا شده نیاز دارید که از نقاط مختلف تغذیه می شود، ممکن است به چندین لوله بالابر نیاز داشته باشید که طراحی دستگاه را بسیار پیچیده می کند. گاهی اوقات، شما فقط باید به مهندس طراح بگویید، این ویژگی باید حرکت کند، یا ما باید فرآیند دیگری را انتخاب کنیم.
نتیجه گیری از تجربه
ریخته گری شن و ماسه کم فشار یک گلوله جادویی نیست. این یک ابزار قدرتمند در جعبه ابزار ریخته گری برای مجموعه ای از مشکلات خاص است. ارزش آن در ارائه قطعات ریخته گری با دقت ابعادی خوب، کیفیت متالورژیکی عالی و بازده مواد بالا برای قطعاتی است که برای ریخته گری شن و ماسه معمولی کمی بیش از حد نیاز دارند. منحنی یادگیری بسیار شیب دار است - در مورد درک تعامل بین فشار، دما، انجماد و طراحی قالب است.
آیا آن را برای هر شغلی توصیه می کنم؟ خیر. برای قطعات آلومینیومی با حجم بالا، ریخته گری برنده است. برای پره های توربین فوق پیچیده و فوق آلیاژی، ریخته گری سرمایه گذاری است. اما برای آن دسته موتور، جعبه گیربکس یا محفظه پمپ بزرگی که قابلیت اطمینان کلیدی است و حجم آن متوسط است، اغلب هوشمندانه ترین انتخاب است. این نیاز به احترام به متغیرهای فرآیند دارد. آنها را به درستی دریافت کنید، و قطعاتی شبیه به شبکه را با حداقل ماشینکاری و خواص عالی تولید می کنید. آنها را اشتباه بگیرید، و شما یک راه بسیار گران قیمت برای ساخت قراضه دارید.
در پایان، موفقیت به مهندسی فرآیند با تجربه و کنترل دقیق بستگی دارد. روی کاغذ ساده به نظر می رسد - فقط فشار کم - اما شیطان، مثل همیشه، در جزئیات است. مغازه‌هایی که این کار را به خوبی انجام می‌دهند، مغازه‌هایی که به یک جزء مهم اعتماد می‌کنید، آن‌هایی هستند که ساعت‌ها را ثبت کرده‌اند، از اشتباه‌ها درس گرفته‌اند، و درک عمیق و تقریباً شهودی از نحوه رفتار فلز تحت فشار ملایم و مداوم ایجاد کرده‌اند.
