طراحی سیستم گیتینگ ریخته گری & راهنمای معیارهای ارزشیابی

در ریخته گری دقیق, سیستم دروازه راه کاملی است که فلز مذاب را از ملاقه یا دهانه کوره به داخل حفره قالب هدایت می کند..

سیستم دروازه فقط یک "کانال ریختن" نیست. این شبکه رگ های خونی ریخته گری است. ثبات جریان را کنترل می کند, به دام افتادن سرباره, تخلیه گاز, دنباله پر کردن, و تغذیه.

اگر سیستم دروازه اشتباه است, ریخته گری تخلخل را نشان می دهد, سوراخ های سرباره, خلوت های سرد, خطوط جریان, سوء هاضمه, یا انقباض - مهم نیست که بقیه مراحل چقدر خوب باشد.

این راهنما معیارهای ارزیابی را که من در طبقه مغازه استفاده می کنم ارائه می دهد.

1. سیستم گیتینگ ریخته گری چیست؟?

سیستم دریچه ای ریخته گری شبکه ای از کانال ها است که فلز مذاب را از ملاقه ریختن یا نازل کوره به داخل حفره قالب هدایت می کند..

نحوه ورود فلز را کنترل می کند, جریان می یابد, و حفره را قبل از شروع انجماد پر می کند.

در مهندسی ریخته گری عملی, سیستم دروازه ای بسیار شبیه به شبکه گردشی یک ریخته گری عمل می کند: طراحی آن به طور مستقیم بر پایداری پر کردن تأثیر می گذارد, کنترل شمول, تخلیه گاز, شرایط تغذیه, و کیفیت کلی ریخته گری.

یک سیستم دروازه ای که به درستی طراحی شده باشد، کاری بیش از ارائه فلز مذاب کافی است.

باید سرعت جریان را تنظیم کند, تلاطم را به حداقل برسانید, از ورود مواد اکسید و سرباره به داخل حفره جلوگیری کنید, یک توالی پر کردن مناسب را فراهم کنید, و از قطع پیش از موعد مسیر تغذیه خودداری کنید.

این الزامات از اهمیت ویژه ای برخوردار است سرمایه گذاری سرمایه گذاری, که در آن پوسته سرامیکی نازک باید در برابر ضربه حرارتی و مکانیکی فلز مذاب مقاومت کند.

طراحی نامناسب دریچه می تواند روکش پوسته را فرسایش دهد, اجزای سرامیکی را معرفی کنید, یا باعث تلاطم موضعی شود.

برای ریخته گری شن و ماسه, سرعت فلز بیش از حد ممکن است سطح قالب را فرسایش دهد, ایجاد آخال های شن و ماسه, و دقت ابعاد را به خطر می اندازد.

از دیدگاه مهندسی ریخته گری, چهار تابع اساسی یک سیستم دروازه را تعریف می کند:

• تثبیت جریان: فلز مذاب را به آرامی تحویل دهید, بدون تلاطم بیش از حد, پاشیدن, یا حباب هوا.
• کنترل شمول: جلوگیری از سرباره, اکسید, ذرات نسوز, و سایر آلاینده ها از ورود به ریخته گری.
• تخلیه گاز: اجازه دهید هوای جابجا شده و گازهای قالب در حین پر کردن خارج شوند.
• پر کردن و تغذیه کنترل شده: حفره را به ترتیب مناسب پر کنید و در حین انجماد شرایط تغذیه مورد نیاز را حفظ کنید.

وقتی این توابع با هم کار می کنند, خطر تخلخل گاز, اجزاء سرباره, خلوت های سرد, سوء هاضمه, علائم جریان, و عیوب ریخته گری مرتبط را می توان به میزان قابل توجهی کاهش داد.

2. اجزای اصلی یک سیستم گیتینگ ریخته گری

یک سیستم دروازه معمولی از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: حوضچه ریختن, اسپرو, دونده, و خوردن.

هر جزء یک عملکرد مجزا دارد, و ابعاد و موقعیت نسبی آنها باید به عنوان یک سیستم یکپارچه در نظر گرفته شود.

حوضچه ریختن (جام ریختن)

حوضچه ریختن فلز مذاب را از ملاقه یا کوره دریافت می کند و آن را به داخل اسپرو هدایت می کند.. نقطه ورود پایداری را فراهم می کند و به حفظ جریان فلزی پیوسته در حین ریختن کمک می کند.

توابع اصلی آن عبارتند از:

• کاهش ضربه مستقیم و پاشیدن بیش از حد به هنگام ورود فلز مذاب به سیستم دروازه.
• حفظ یک سر فلزی نسبتاً پایدار در بالای ورودی اسپرو.
• اجازه دادن به برخی از آلاینده‌های شناور بزرگ در نزدیکی سطح باقی می‌مانند نه اینکه بلافاصله وارد اسپرو شوند.
• پشتیبانی از ریختن مداوم و کاهش خطر آسپیراسیون هوا.

یک حوضچه ریختن با طراحی ضعیف ممکن است باعث ایجاد جریان آشفته شود, تحویل متناوب فلز, و حباب هوا.

بنابراین، هندسه آن باید از جریان روان به داخل اسپرو بدون ایجاد محدودیت های غیر ضروری پشتیبانی کند.

اسپرو

اسپرو گذرگاه عمودی است که فلز مذاب را از حوضچه ریختن به رانر حمل می کند. این سر متالواستاتیک را ایجاد می کند که فلز را از طریق سیستم دروازه عبور می دهد.

یک اسپرو که به درستی طراحی شده باشد، معمولاً مخروطی است, با سطح مقطع بزرگتر در بالا و مقطع کوچکتر به سمت پایین.

این هندسه به پر باقی ماندن اسپرو در حین ریختن کمک می کند و خطر کشیده شدن هوا به داخل جریان فلزی را کاهش می دهد..

ملاحظات کلیدی طراحی شامل:

• مخروطی: سطح مقطع باید به طور مناسب در امتداد جهت جریان کاهش یابد تا با افزایش سرعت فلز سازگار شود.
• ارتفاع اسپرو: سر متالواستاتیک موجود بر سرعت جریان و رفتار پر شدن تأثیر می گذارد.
• خوب اسپری کنید: یک چاه با اندازه مناسب می تواند ضربه و تلاطم فلز وارد شده به رانر را کاهش دهد.
• تداوم جریان: از تغییرات ناگهانی در مقطع یا انتقال شدید باید اجتناب شود.

یک اسپرو بزرگ یا ضعیف ممکن است آسپیراسیون هوا و جریان ناپایدار را تشویق کند. یک اسپرو کم اندازه می تواند عرضه فلز را محدود کند و به پر شدن ناقص کمک کند.

دونده

رانر کانال افقی یا نزدیک به افقی است که فلز مذاب را از اسپرو به یک یا چند ورودی توزیع می کند..

همچنین به عنوان یک مکان مهم برای کنترل حرکت سرباره عمل می کند, اکسید, و سایر اجزاء.

دونده سه عملکرد اصلی را انجام می دهد:

1. فلز مذاب را در ورودی های مختلف یا حفره های قالب توزیع می کند.
2. به تثبیت جریان قبل از ورود فلز به قالب کمک می کند.
3. فضا و شرایط جریان را فراهم می کند که از جداسازی و حفظ اجزای غیرفلزی خاص پشتیبانی می کند.

طراحی دونده باید سطح مقطع را در نظر بگیرد, طول, جهت جریان, هندسه انشعاب, و موقعیت ingates.

تغییرات ناگهانی در جهت یا مقطع می تواند باعث ایجاد تلاطم شده و احتمال تشکیل لایه اکسیدی را افزایش دهد.

جایی که مناسب است, پسوندهای دونده, تله های سرباره, فیلتر, و سایر ویژگی‌های کنترل گنجاندن می‌توانند تمیزی را بهبود بخشند.

هر چند, یک دونده نباید به عنوان یک مانع مطلق در برابر همه موارد در نظر گرفته شود. اثربخشی آن به آلیاژ بستگی دارد, ریختن دما, سرعت جریان, هندسه دروازه, و ماهیت آلاینده ها.

چطور؟

ورودی گذرگاه نهایی است که فلز مذاب از طریق آن وارد حفره قالب می شود. تأثیر مستقیمی بر سرعت پر شدن دارد, جهت جریان, دنباله پر کردن, و توزیع حرارتی درون ریخته گری.

بر خلاف اسپرو و ​​رانر, که عمدتاً فلز را حمل و توزیع می کنند, ورودی نحوه تعامل فلز با هندسه ریخته گری واقعی را تعیین می کند.

ملاحظات مهم طراحی عبارتند از:

• سطح مقطع ورودی ورودی: میزان و سرعت ورود فلز به داخل حفره را کنترل می کند.
• مکان ورودی: ناحیه پر شدن اولیه را تعیین می کند و روی توالی پر شدن کلی تأثیر می گذارد.
• جهت بگیرید: باید از تاثیر مستقیم بر بخش های نازک قالب جلوگیری کرد, هسته, و سطوح پوسته سرامیکی آسیب پذیر.
• ضخامت ورودی: بر خنک کننده محلی و مدت زمان اتصال بین سیستم ریخته گری و دروازه تأثیر می گذارد.
• مقدار ورودی: ممکن است برای توزیع یکنواخت فلز در قطعات ریخته گری بزرگ یا پیچیده، دریچه های متعدد لازم باشد.

برای ریخته گری های سرمایه گذاری پیچیده, دریچه ها اغلب در نزدیکی بخش های ضخیم تر یا مناطق انتخابی قرار می گیرند که فلز می تواند بدون آسیب رساندن به پوسته سرامیکی وارد شود..

هر چند, آرایش نهایی باید رفتار پر شدن را با نیازهای انجماد و تغذیه متعادل کند.

3. اصول طراحی کلیدی یک سیستم دروازه موثر

یک سیستم دروازه ای باید به عنوان یک سیستم کنترل جریان و انجماد-حمایت کامل ارزیابی شود. طرحی که به سرعت قالب را پر می کند، لزوما طرح خوبی نیست.

سرعت بیش از حد ممکن است تلاطم و درگیری ایجاد کند, در حالی که سرعت ناکافی ممکن است باعث یخ زدن زودرس و پر شدن ناقص شود.

اصول زیر یک چارچوب عملی برای طراحی سیستم دروازه ارائه می دهد.

از صاف بودن اطمینان حاصل کنید, جریان فلزی پایدار

اولین نیاز این است که فلز مذاب را با سرعت کنترل شده و حداقل تلاطم به داخل حفره قالب برسانید..

جریان ناپایدار می تواند مشکلات متعددی ایجاد کند:

• حباب هوا و تشکیل فیلم اکسید.
• پاشیدن و اکسیداسیون ثانویه.
• فرسایش پوسته قالب یا سرامیک.
• اجزای شن و ماسه, اجزاء سرامیک, و نقص سطح.
• پر شدن ناهموار و اختلاف دمای موضعی.

در ریخته گری شن و ماسه, فلز با سرعت بالا می تواند سطح قالب را فرسایش دهد و ذرات ماسه را به داخل حفره منتقل کند.

در ریخته گری سرمایه گذاری, یک جریان فلزی متمرکز ممکن است به پوشش سرامیکی آسیب برساند, به ویژه در گوشه های تیز یا بخش های پوسته نازک.

برای بهبود پایداری جریان, مهندسان باید از تغییرات ناگهانی مقطعی اجتناب کنند, چرخش های تیز غیر ضروری, دریچه های با موقعیت نامناسب, و سرعت محلی بیش از حد.

انتقال صاف بین اسپرو, دونده, و ingate به کاهش جدایی و تاثیر جریان کمک می کند.

همچنین مهم است که بدانیم تلاطم تنها با سرعت ورودی تعیین نمی شود.

خواص آلیاژی, هندسه دروازه, چیدمان قالب, ارتفاع ریختن, و تعامل بین جریان ورودی و دیواره‌های حفره همگی بر الگوی جریان واقعی تأثیر می‌گذارند.

کنترل سرباره و گنجاندن قابل اعتماد را ارائه دهید

سرباره و آخال های غیر فلزی می توانند کیفیت ریخته گری را به میزان قابل توجهی کاهش دهند, به ویژه در قطعاتی که نیاز به سفتی فشار دارند, مقاومت در برابر خستگی, یا یک سطح ماشینکاری شده تمیز.

رانر اغلب محل اصلی برای ویژگی‌های کنترل گنجاندن است زیرا فرصتی را برای جداسازی آلاینده‌ها قبل از رسیدن فلز به ورودی‌ها فراهم می‌کند..

اقدامات متداول طراحی شامل:

• فراهم کردن حجم کافی برای تثبیت جریان و جداسازی درگیر.
• استفاده از اکستنشن های دونده یا تله های سرباره برای جمع آوری آلاینده ها.
• دریچه ها را طوری قرار دهید که سرباره شناور را مستقیماً به داخل حفره نکشند.
• استفاده از فیلترهای فوم سرامیکی یا سایر روش های فیلتراسیون مناسب در صورت لزوم.
• اجتناب از تلاطم ریختن بیش از حد که می تواند اکسیدهای سطحی را بشکند و آنها را به داخل فلز منتقل کند.

اثربخشی کنترل سرباره به چگالی بستگی دارد, اندازه, و رفتار اجزاء.

ذرات بزرگ سرباره شناور ممکن است نسبتاً به راحتی حفظ شوند, در حالی که جداسازی اکسیدهای ریز و اجزای معلق دشوارتر است.

از این رو, طراحی دروازه باید با عملیات مذاب همراه باشد, تمیزی ملاقه, و تمرین ریختن.

یک توالی پر کردن منطقی ایجاد کنید

توالی پر کردن تعیین می کند که فلز مذاب چگونه به مناطق مختلف قالب می رسد. یک سیستم خوب طراحی شده باید حفره را به طور کامل پر کند قبل از اینکه انجماد موضعی بیش از حد مانع از جریان بیشتر شود.

چندین دستورالعمل عملی معمولا در نظر گرفته می شود:

• مناطق دور را بدون ترک آنها تا آخر پر کنید: چیدمان دروازه باید از جدا شدن بخش های دوردست یا صعب العبور جلوگیری کند.
• بخش های نازکی را که احتمال انجماد زودرس وجود دارد، در اولویت قرار دهید: دیواره های نازک به سرعت گرما را از دست می دهند و به دمای پر شدن و ظرفیت جریان کافی نیاز دارند.
• از تداخل جریان غیر ضروری خودداری کنید: جریان های متعدد نباید به گونه ای برخورد کنند که هوا را به دام بیندازند یا لایه های اکسیدی ایجاد کنند.
• شرایط حرارتی مناسب را حفظ کنید: فرآیند پر کردن باید به اندازه کافی سریع باشد تا از بسته شدن سرد و اشتباه جلوگیری شود, اما نه آنقدر سریع که تلاطم شدیدی ایجاد کند.
• پر کردن را با تغذیه هماهنگ کنید: سیستم های دروازه و تغذیه باید با هم طراحی شوند تا از توالی انجماد مورد نظر پشتیبانی کنند.

اصل سنتی "قطعات نازک و دور را با اطمینان پر کنید, سپس اجازه دهید مناطق ضخیم تر جامد شوند و به درستی تغذیه شوند.» مفید است, اما نباید به عنوان یک توالی ثابت جهانی در نظر گرفته شود.

سفارش واقعی پر کردن به هندسه ریخته گری بستگی دارد, مکان یابی, ویژگی های آلیاژ, دمای قالب, و شرایط حرارتی فرآیند.

برای ریخته گری های پیچیده, شبیه سازی جریان می تواند به شناسایی پر شدن ناقص کمک کند, برخورد جریان, گیر افتادن هوا, و توزیع دما نامطلوب قبل از شروع ساخت ابزار یا قالب.

تخلیه موثر گاز را حفظ کنید

همانطور که فلز مذاب وارد حفره قالب می شود, هوای موجود را جابجا می کند. علاوه بر این, رطوبت, کلاسورها, پوشش, و سایر مواد قالب ممکن است در دمای بالا گاز تولید کنند.

اگر این گازها نتوانند به طور موثر فرار کنند, آنها ممکن است به دام افتاده و تخلخل گاز ایجاد کنند, سوراخ, یا عیوب سطحی.

بنابراین یک طراحی دروازه موثر باید از مسدود کردن مسیرهای خروج گاز طبیعی جلوگیری کند. بسته به فرآیند قالب, تخلیه گاز ممکن است متکی باشد:

• شکاف های خط جدایی و کانال های تهویه طراحی شده.
• دریچه های اختصاصی در نقاط مرتفع و بن بست های حفره ای.
• ماسه نفوذ پذیر یا ساختارهای پوسته-قالبی مناسب.
• دریچه های اصلی به درستی طراحی شده اند.
• الگوهای پرکن کنترل شده که از آب بندی زودرس مسیرهای فرار جلوگیری می کند.

در ریخته گری سرمایه گذاری, نفوذپذیری پوسته سرامیکی و پیکربندی قالب بر انتشار گاز تأثیر می گذارد. طرح دروازه نباید فلز را مجبور کند که مسیرهای تهویه مهم را خیلی زود ببندد.

یک نکته مهندسی کلیدی این است که نقص گاز همیشه به تنهایی ناشی از تهویه ناکافی نیست.

رطوبت, تجزیه بیش از حد بایندر, کیفیت ذوب ضعیف, و پر شدن آشفته نیز می تواند کمک کند. پیشگیری موثر از نقص مستلزم ارزیابی کل فرآیند قالب گیری و ریختن است.

هماهنگی طراحی دروازه با انجماد و تغذیه

یکی از مهمترین الزامات این است که سیستم دروازه نباید با توالی انجماد مورد نظر تداخل داشته باشد.

در طول خنک شدن, مقاطع ضخیم معمولاً گرما را بیشتر از مقاطع نازک حفظ می کنند.

اگر فلز مایع کافی در طول انجماد در دسترس نباشد، این مناطق ضخیم‌تر ممکن است به نقاط داغ تبدیل شوند که در آن حفره‌های انقباض یا تخلخل انقباض ایجاد می‌شود..

هدف طراحی ریخته گری صدا باید اطمینان حاصل شود:

• نقاط داغ ریخته گری اصلی پس از بخش های اطراف جامد می شوند.
• رایزرها یا سایر منابع تغذیه به اندازه کافی مایع باقی می مانند تا انقباض انجماد را جبران کنند.
• کانال های تغذیه تا زمانی که بخش های بحرانی انجماد کامل نشده اند باز می مانند.
• انجماد در داخل، مناطقی را که هنوز نیاز به تغذیه دارند، به طور پیش از موعد جدا نمی کند.

برای ریخته گری شن و ماسه معمولی و سرمایه گذاری, رابطه بین مدول ریخته گری, مدول رایزر, چند بعد, و شرایط خنک کننده محلی باید به دقت ارزیابی شود.

هدف سنتی باز نگه داشتن مسیر تغذیه ضروری است, اما این بیانیه که سیستم دروازه همیشه باید کندتر از ریخته گری خنک شود، بسیار گسترده است. رفتار حرارتی مورد نیاز به عملکرد هر بخش بستگی دارد.

یک دونده ممکن است طوری طراحی شود که نسبتاً زود جامد شود تا جداسازی را ساده کند و عملکرد را بهبود بخشد, در حالی که یک ورودی یا اتصال تغذیه خاص ممکن است برای پشتیبانی از تغذیه نیاز به مدت بیشتری مایع بماند.

طراحی صحیح به الگوی انجماد ریخته گری و موقعیت منابع تغذیه آن بستگی دارد.

به همین دلیل, طراحی دروازه و طراحی بالابر هرگز نباید به عنوان وظایف کاملاً مستقل در نظر گرفته شوند.

بازده فلز و کیفیت ریخته گری را متعادل کنید

یک سیستم دروازه ای فلزی را مصرف می کند که بخشی از ریخته گری تمام شده نمی شود.

دونده های بیش از حد بزرگ, زرنگ, و ingates باعث افزایش مصرف مواد می شود, هزینه های ذوب, و کار برش یا تکمیل پایین دست.

هر چند, کاهش ابعاد دروازه صرفاً برای بهبود عملکرد می تواند مشکلات جدی پر کردن و کیفیت ایجاد کند.

یک سیستم بهینه باید متعادل باشد:

• ظرفیت جریان کافی.
• پر کردن قابل اطمینان بخش های نازک و پیچیده.
• کنترل شمول موثر.
• رفتار انجماد و تغذیه مناسب.
• سهولت در برداشتن دروازه و ماشینکاری بعدی.
• استفاده از فلز و هزینه تولید.

برای تولید با حجم بالا, حتی یک بهبود کوچک در عملکرد فلز می تواند صرفه جویی قابل توجهی ایجاد کند.

با این وجود, بهینه سازی عملکرد باید پس از ایجاد کیفیت ریخته گری پایدار انجام شود.

یک سیستم دروازه ای با بازده بالا که خطاهای تکرار شونده را تولید می کند, اجزاء, یا نقص انقباض از نظر اقتصادی کارآمد نیست.

4. چگونه می توان ارزیابی کرد که آیا یک سیستم گیتینگ به درستی طراحی شده است یا خیر

یک سیستم دروازه ای باید با استفاده از نتایج ریخته گری و مشاهدات فرآیند ارزیابی شود.

هیچ نقص واحدی به طور خودکار ثابت نمی کند که سیستم دروازه ای مسئول است, اما نقص های مکرر در مکان های ثابت اغلب نشان دهنده یک مشکل طراحی یا کنترل فرآیند است.

معیارهای زیر یک چارچوب بازرسی عملی را ارائه می دهند.

آشفتگی, فرسایش, و عیوب ضربه فلزی

علائم معمولی:

• علائم فرسایش یا الگوهای جریان نامنظم بر روی سطوح ریخته گری داخلی.
• شستشو با شن و ماسه, جراح, یا آخال های شن و ماسه محلی در ریخته گری شن و ماسه.
• فرسایش پوسته سرامیکی, لایه برداری کت صورت, یا آسیب موضعی پوسته در ریخته گری های سرمایه گذاری.
• نفوذ فلز, سطوح خشن, یا برآمدگی های فلزی نامنظم.
• نقص های مکرر در نزدیکی ورودی یا در مکان هایی که مستقیماً در معرض جریان ورودی هستند.

علل احتمالی:

• سرعت ورود بیش از حد.
• ورودی درست در مقابل دیوار قالب یا هسته آسیب پذیر قرار دارد.
• تغییرات ناگهانی در جهت جریان.
• انتقال های اسپرو به دونده با طراحی ضعیف.
• استحکام قالب یا پوسته سرامیکی ناکافی است.

ارزیابی: اگر فرسایش یا نقص ضربه به طور مکرر در نزدیکی منطقه ورودی فلز رخ دهد, موقعیت ورودی را بررسی کنید, جهت جریان, و سرعت محلی.

جهت گیری ingate تجدید نظر شده, منطقه جریان بزرگتر, یا ویژگی مناسب کنترل ضربه ممکن است به کاهش مشکل کمک کند.

اجزاء سرباره, فیلم های اکسید, و آلودگی غیر فلزی

علائم معمولی:

• لکه های سیاه یا آخال های تیره روی سطوح ریخته گری.
• ذرات سرباره یا اکسید پس از ماشینکاری در معرض قرار می گیرند.
• آخال های غیر فلزی که در طول بازرسی رادیوگرافی یا متالوگرافی شناسایی می شوند.
• مکرر نقایص انکلوژن در نواحی نزدیک ورودی یا در امتداد مسیر جریان فلز.

علل احتمالی:

• حجم ناکافی دونده یا هندسه تله سرباره ناکارآمد.
• ترتیب نادرست دونده به ورودی.
• تلاطم بیش از حد و اکسیداسیون ثانویه.
• تمیز کردن مذاب یا حذف ناکافی سرباره.
• ملاقه ضعیف یا تمرین ریختن.

ارزیابی: ادغام های مکرر سرباره یا اکسید نشان می دهد که هم سیستم دروازه و هم فرآیند رسیدگی به مذاب نیاز به بررسی دارند..

بررسی کنید که آیا رانر تثبیت جریان کافی را فراهم می کند یا خیر, آیا ورودی ها فلز را از یک منطقه آلوده می کشند, و اینکه آیا فیلتراسیون یا بهبود عملیات مذاب ضروری است.

یک دونده کوتاه مدت, به خودی خود, کنترل ضعیف سرباره را ثابت نمی کند. کارایی آن را باید بر اساس هندسه آن قضاوت کرد, الگوی جریان, و رفتار گنجاندن واقعی آلیاژ.

تخلخل گاز و نقایص به دام افتاده-گاز

علائم معمولی:

• منافذ گرد یا سوراخ‌هایی در داخل قالب ریخته‌گری.
• نقص های مربوط به گاز در نزدیکی بن بست های حفره متمرکز شده است.
• تخلخل در انتقال بین مقاطع ضخیم و نازک.
• سوراخ های سطحی مکرر یا حفره های گاز زیرسطحی.

علل احتمالی:

• تخلیه ناکافی قالب یا مسدود شدن مسیرهای خروج گاز.
• سرعت پر شدن بیش از حد و حباب هوا.
• جهت ورودی که باعث آب بندی زودرس مسیرهای هواگیری می شود.
• رطوبت بیش از حد قالب یا تولید گاز.
• کیفیت مذاب ضعیف یا گاز زدایی ناکافی, که در آن قابل اجرا است.

ارزیابی: اولی, شناسایی مورفولوژی و توزیع منافذ. منافذ گرد ممکن است نشان دهنده نقص های مربوط به گاز باشد, در حالی که حفره های نامنظم ممکن است نشان دهنده انقباض یا دلایل دیگر باشد.

سپس مکان های تهویه را بررسی کنید, دنباله پر کردن, نفوذپذیری قالب, و درمان ذوب.

بدون بررسی شرایط انجماد، هر منافذی را که نزدیک یک بخش ضخیم است به سیستم دروازه نسبت ندهید.

خلوت های سرد, علائم جریان, و Misruns

علائم معمولی:

• بخش های نازک یا مناطق دور افتاده پر نشده باقی می مانند.
• خطوط قابل مشاهده که در آن دو جریان فلزی بدون ذوب مناسب به هم می رسند.
• علائم جریان ناپیوسته یا درزهای سطحی.
• پر کردن ناقص در دیوارهای نازک, کانال های باریک, یا گوشه های پیچیده.

علل احتمالی:

• سطح مقطع دروازه کافی نیست.
• پر شدن بیش از حد کند.
• دمای پایین ریختن یا افت بیش از حد دما.
• موقعیت دهی ضعیف یا توالی پر کردن نامناسب.
• زمان ریختن ناکافی یا تحویل فلز ناپایدار.

ارزیابی: کل زمان پر شدن را مرور کنید, چند بعد, درجه حرارت, و مسیر جریان.

اگر فلز قبل از رسیدن به آخرین ناحیه پر شده گرمای زیادی را از دست بدهد, سیستم دروازه ممکن است به مسیر جریان مستقیم تری نیاز داشته باشد, ورودی های اضافی, یا ظرفیت جریان بیشتر.

هر چند, صرفاً افزایش سرعت ورود همیشه راه حل صحیحی نیست. سرعت بیش از حد می تواند تلاطم ایجاد کند, اکسیداسیون, و فرسایش قالب.

هدف دستیابی به ظرفیت پرکننده کافی بدون به خطر انداختن پایداری جریان است.

تخلخل انقباضی و حفره های انقباضی

علائم معمولی:

• حفره های انقباض یا تخلخل پراکنده در مقاطع ضخیم.
• نقص انقباض مکرر در اطراف نقاط داغ.
• تخلخل نزدیک به انتقال ضخیم به نازک.
• عیوبی که پس از تغییر دمای ریختن باقی می مانند اما از الگوی انجماد ثابت پیروی می کنند.

علل احتمالی:

• اندازه رایزر یا ظرفیت تغذیه نامناسب.
• تداوم مسیر تغذیه ضعیف.
• ورود زودرس یا انجماد در کانال تغذیه.
• موقعیت‌های بلند کردن و ورودی نادرست.
• هندسه ریخته گری نامطلوب یا نقاط داغ جدا شده.

ارزیابی: اگر عیوب انقباض به طور مکرر در همان بخش ضخیم رخ دهد, الگوی انجماد محلی را به جای افزایش فضای دروازه بررسی کنید.

رایزر باید فلز مایع کافی برای جبران انقباض فراهم کند, و مسیر تغذیه باید تا زمانی که نقطه داغ بحرانی جامد شود، موثر باقی بماند.

برای ریخته گری های پیچیده, شبیه سازی انجماد و تجزیه و تحلیل مدول مبتنی بر مقطع می تواند به تعیین اینکه آیا مشکل از سیستم تغذیه نشات می گیرد یا خیر کمک می کند, هندسه ریخته گری, یا شرایط خنک کننده محلی.

نشتی فلز, پاشیدن, و ریختن ناپایدار

علائم معمولی:

• فلز مذاب از قالب یا پوسته خارج می شود.
• پاشیدن در اطراف حوضچه ریختن یا اسپرو رخ می دهد.
• جریان فلز متناوب یا به طور مشهودی ناپایدار می شود.
• اکسیداسیون بیش از حد, دود, یا در هنگام ریختن آشفتگی سطحی ایجاد می شود.

علل احتمالی:

• نسبت های نادرست اسپرو و ​​ingate.
• مخروطی ضعیف اسپرو یا پر کردن ناکافی اسپرو.
• یکپارچگی مونتاژ قالب ناکافی است.
• نرخ ریختن یا ارتفاع ریختن متناقض.
• مقاومت جریان بیش از حد یا تغییرات ناگهانی در هندسه کانال.

ارزیابی: فرآیند ریختن کامل را مشاهده کنید, نه فقط انتخاب نهایی.

بررسی کنید که آیا اسپرو پر باقی می ماند, آیا فلز به طور مداوم وارد رانر می شود, و اینکه آیا میزان ریختن با ظرفیت جریان طراحی شده مطابقت دارد یا خیر.

نشت فلز همچنین ممکن است به دلیل مونتاژ قالب یا مشکلات یکپارچگی پوسته باشد, بنابراین هندسه دروازه نباید تنها علت ممکن در نظر گرفته شود.

5. ملاحظات طراحی سیستم گیتینگ عملی برای ریخته گری سرمایه گذاری

اگرچه اصول اولیه طراحی سیستم دروازه ای در فرآیندهای مختلف ریخته گری اعمال می شود, ریخته گری سرمایه گذاری نیاز به توجه بیشتری به یکپارچگی پوسته سرامیکی دارد, معابر باریک, و رفتار حرارتی قالب پوسته.

از پوسته سرامیکی در هنگام پر کردن محافظت کنید

پوسته های ریخته گری سرمایه گذاری در مقایسه با قالب های شنی معمولی نسبتا نازک هستند.

روکش سطح اولیه ای را فراهم می کند که هندسه ریخته گری را بازتولید می کند, بنابراین ضربه با سرعت بالا موضعی می تواند باعث فرسایش شود, ترک, یا آسیب کت صورت.

برای کاهش این خطر:

• از هدایت جریان ورودی مستقیم به سمت دیواره های پوسته نازک خودداری کنید.
• از جهت گیری های ورودی مناسب و انتقال جریان صاف استفاده کنید.
• از جریان غیر ضروری فلز غلیظ خودداری کنید.
• هنگام قرار دادن دروازه ها، استحکام و ضخامت پوسته سرامیکی را در نظر بگیرید.
• ارزیابی کنید که آیا درخت دروازه اجازه پر شدن پایدار بدون ضربه فلزی بیش از حد را می دهد یا خیر.

برای ریخته گری سرمایه گذاری فولاد ضد زنگ, این ملاحظات به ویژه مهم هستند زیرا دمای ریزش بالا فشار حرارتی قابل توجهی را بر روی پوسته سرامیکی وارد می کند..

ابعاد ورودی را با هندسه ریخته گری مطابقت دهید

ریخته گری های سرمایه گذاری اغلب دارای دیواره های نازکی هستند, معابر پیچیده, و ضخامت های مقطع متفاوت. یک دریچه منفرد ممکن است پر کردن یکنواخت در کل حفره ایجاد نکند.

برای قطعاتی با مسیرهای جریان طولانی یا چند بخش نازک, چندین ورودی ممکن است به کاهش فاصله پر شدن و کاهش دما کمک کند.

برای اجزای ضخیم تر, محل مصرف نیز باید از شرایط تغذیه مطلوب پشتیبانی کند و از جداسازی نقاط داغ اجتناب کند.

شماره, اندازه, و موقعیت دریچه ها باید با توجه به هندسه ریخته گری تعیین شود, ویژگی های آلیاژ, ریختن دما, و الزامات تولید به جای اعمال یک نسبت ثابت برای هر قطعه.

درخت دروازه را به عنوان یک سیستم کامل در نظر بگیرید

ریخته‌گری سرمایه‌گذاری معمولاً از یک ساختار درختی برای اتصال چندین الگوی موم به یک اسپرو مرکزی استفاده می‌کند. طرح باید فلز مذاب را به طور مداوم در تمام الگوها توزیع کند.

درخت دروازه نامتعادل ممکن است باعث شود که برخی از حفره ها زودتر از بقیه پر شوند, در حالی که الگوهای راه دور ممکن است از دست دادن دمای بیشتر یا تامین ناکافی فلز را تجربه کنند.

در حین ارزیابی, در نظر گرفتن:

• فاصله بین الگوهای فردی و اسپرو مرکزی.
• تعداد و موقعیت ورودی ها در هر الگو.
• تفاوت در اندازه ریخته گری و ضخامت دیواره.
• دنباله پر شدن در سراسر درخت.
• وضعیت حرارتی پوسته سرامیکی.
• سهولت بریدن دروازه ها و تکمیل قطعات ریخته گری.

یک درخت متعادل، قوام پر شدن را بهبود می بخشد, تغییرات بین ریخته گری را کاهش می دهد, و از تولید دسته ای پایدارتر پشتیبانی می کند.

عملکرد تغذیه تعادل و حذف گیت

در ریخته گری سرمایه گذاری, دریچه ها باید جریان فلز کافی را فراهم کنند و همچنین امکان حذف عملی پس از انجماد را فراهم کنند.

دهانه بیش از حد نازک ممکن است خیلی زود یخ بزند و تغذیه را محدود کند. یک دریچه ضخیم غیر ضروری می تواند مصرف فلز و کار حذف دروازه را افزایش دهد, و ممکن است یک منطقه تکمیل محلی بزرگتر باقی بماند.

طراحی مناسب باید هم کیفیت ریخته گری و هم عملیات پایین دستی را در نظر بگیرد, از جمله برش, سنگ زنی, ماشینکاری CNC, و پایان سطح.

6. نحوه بهینه سازی و اعتبارسنجی یک سیستم گیتینگ

یک سیستم دروازه ای قابل اعتماد باید از طریق ترکیبی از محاسبات مهندسی ایجاد شود, شبیه سازی ریخته گری, تولید آزمایشی, و تجزیه و تحلیل نقص.

پله 1: هندسه ریخته گری را تجزیه و تحلیل کنید

از خود بازیگری شروع کنید, نه سیستم دروازه. مدل سه بعدی را مرور کنید, وزن ریخته گری, توزیع ضخامت دیوار, ابعاد بحرانی, معابر داخلی, و نقاط داغ بالقوه.

بخش های نازکی را که ممکن است زود یخ بزنند شناسایی کنید, مناطق ضخیم که نیاز به تغذیه دارند, و مناطق آسیب پذیر در برابر ضربه مستقیم فلز.

پله 2: استراتژی پر کردن و تغذیه را تعیین کنید

مکان های ورودی مناسب را انتخاب کنید و تعیین کنید که فلز مذاب چگونه باید وارد حفره شود و از طریق آن حرکت کند.

طرح باید به پر شدن کامل بدون تلاطم بیش از حد برسد و باید مسیرهای تغذیه موثر را به نقاط داغ بحرانی حفظ کند..

پله 3: ابعاد دروازه را محاسبه کنید

زمان ریختن مورد نیاز را تخمین بزنید, کل مساحت دروازه, ابعاد اسپرو, ابعاد دونده, و مقاطع را وارد کنید.

محاسبات باید خواص آلیاژ را در نظر بگیرند, حجم ریخته گری, سر متالواستاتیک, شرایط قالب, و الزامات تولید.

پله 4: جریان و رفتار انجماد را ارزیابی کنید

برای ریخته گری های پیچیده یا با ارزش بالا, شبیه سازی ریخته گری می تواند به پیش بینی کمک کند:

• دنباله پر کردن و سرعت جریان.
• گیر افتادن هوا بالقوه و تشکیل فیلم اکسید.
• پر کردن ناقص و مکان های سرد بسته.
• توزیع دما در حین پر کردن.
• نقاط داغ و مناطق انقباض پیش بینی شده.
• اثربخشی رایزر و تداوم مسیر تغذیه.

نتایج شبیه سازی باید توسط مهندسین ریخته گری با تجربه تفسیر شود. یک انیمیشن پرکننده بصری صاف به طور خودکار فلز تمیز یا ریخته گری بدون نقص را تضمین نمی کند.

پله 5: اجرای آزمایشی ریخته گری و بازرسی نتایج

پس از ایجاد طرح اولیه, تولید آزمایشی را تحت شرایط ریزش کنترل شده انجام دهید.

ریخته گری را با استفاده از روش های بازرسی مناسب ارزیابی کنید, مانند:

• بازرسی بصری برای فرسایش سطح, علائم جریان, و پر شدن ناقص.
• آزمایش رادیوگرافی برای تخلخل داخلی و آخال.
• تست نفوذ نافذ برای عیوب شکستن سطح.
• تست اولتراسونیک در جایی که مواد و هندسه اجازه می دهد.
• بررسی متالوگرافی برای شناسایی انقباض, اجزاء, و ناهنجاری های ریزساختاری.
• بازرسی ابعادی برای بررسی سازگاری ریخته گری.

روش بازرسی باید با نوع نقص مطابقت داشته باشد, مادی, هندسه ریخته گری, و الزامات قابل اجرا مشتری.

پله 6: طراحی را بر اساس توزیع نقص اصلاح کنید

مکان را ثبت کنید, فرکانس, و شدت عیوب. اگر نقص به طور مکرر در همان منطقه رخ دهد, توزیع آنها را با طرح دروازه و الگوی انجماد مقایسه کنید.

به عنوان مثال:

• فرسایش در نزدیکی ورودی ممکن است نشان دهنده سرعت موضعی بیش از حد یا ضربه مستقیم فلز باشد.
• ادغام‌های مکرر در طول مسیر جریان ممکن است نشان‌دهنده کنترل ناکافی گنجاندن یا تمیزی ذوب باشد..
• اشتباه در بخش های نازک دور ممکن است نشان دهنده ظرفیت پر کردن ناکافی یا کاهش بیش از حد دما باشد.
• انقباض در بخش های ضخیم ممکن است نشان دهنده تغذیه ناکافی به جای ناکافی بودن مساحت کل دروازه باشد.

یک یا چند متغیر مرتبط را تنظیم کنید و نتیجه را از طریق آزمایش کنترل شده دیگری تأیید کنید.

این رویکرد موثرتر از تغییر چندین پارامتر به طور همزمان بدون شناسایی اثرات فردی آنهاست.

7. چرا طراحی سیستم گیتینگ برای کیفیت ریخته گری نهایی مهم است؟

طراحی سیستم دروازه به طور مستقیم بر پایداری تأثیر می گذارد, ثبات, و عملکرد اقتصادی تولید ریخته گری.

یک سیستم خوب طراحی شده تلاطم غیر ضروری فلز را کاهش می دهد, کنترل شمول را بهبود می بخشد, از تخلیه گاز پشتیبانی می کند, و شرایط پر شدن و تغذیه مناسب را حفظ می کند.

برای ریخته گری سرمایه گذاری دقیق, این الزامات به دلیل هندسه های پیچیده اهمیت بیشتری پیدا می کنند, دیوارهای نازک, و محدودیت های پوسته سرامیکی فضای کمتری را برای تغییرات فرآیند باقی می گذارد.

فولاد ضد زنگ, فولاد, فولاد آلیاژ, و سایر آلیاژهای مهندسی نیز سیالیت متفاوتی دارند, رفتار اکسیداسیون, و خصوصیات انجماد.

بنابراین سیستم های دروازه آنها باید مطابق با آلیاژ خاص و هندسه ریخته گری طراحی شوند.

در صنعت لانگه, طراحی سیستم دروازه به جای یک جزییات ابزار جداگانه، بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند ریخته گری سرمایه گذاری در نظر گرفته می شود.

از ارزیابی اولیه مدل سه بعدی و موقعیت یابی تا تجزیه و تحلیل پر کردن قالب, ریخته گری آزمایشی, و بازرسی عیوب, هر مرحله برای دستیابی به تولید پایدار و کیفیت ریخته گری ثابت بررسی می شود.

آیا در حال توسعه بدنه شیرهای فولادی ضد زنگ, اجزای پمپ, قطعات تجهیزات صنعتی, یا دیگر ریخته گری های دقیق سفارشی, یک سیستم دروازه ای موثر به کاهش تخلخل کمک می کند, اجزاء, سوء هاضمه, و ضایعات غیر ضروری مواد.

با لانگ تماس بگیرید برای بحث در مورد نیازهای ریخته گری سرمایه گذاری سفارشی خود و ایجاد راه حل دروازه ای متناسب با هندسه قطعه شما, مادی, و اهداف تولید.

8. پایان

یک سیستم دروازه ای خوب، ریخته گری با پر شدن پایدار تولید می کند, نگهداری سرباره قابل اعتماد, تهویه صاف, انجماد متوالی, چند نقص, و بازده بالا.

یک سیستم دروازه ای بد، ریخته گری تولید می کند که شسته می شوند, مسدود شده است, آهسته, یا آشفته - با تخلخل, سوراخ های سرباره, خلوت های سرد, انقباض, و نقص های فرسایشی که در دسته ها ظاهر می شوند.

سیستم دروازه یک جزئیات جانبی نیست. این اولین تصمیم فرآیندی است که تعیین می کند آیا قالب می تواند به درستی پر شود و آیا قالب ریخته گری می تواند به خوبی جامد شود..

قبل از ریختن در مورد سیستم قضاوت کنید. اگر سیستم معیارها را نپذیرد, سیستم را تعمیر کنید - نه دمای ریختن, نه شن, نه اپراتور.

در تجربه من, ریخته گری هایی که طراحی دروازه را کنترل می کنند کیفیت ثابتی را تولید می کنند. آنهایی که دروازه‌سازی را به‌عنوان یک مرحله «قلاب کردن و ریختن» در نظر می‌گیرند، روزهای خود را به دنبال نقص می‌گذرانند. تفاوت شانس نیست. این رشته طراحی است.

 

متداول

چهار جزء اصلی یک سیستم دروازه ریخته گری چیست؟?

حوضچه ریختن, اسپرو, دونده, و خوردن.

چهار وظیفه اصلی طراحی دروازه چیست؟?

جریان پایدار, نگهداری سرباره, دریچه, و پر کردن متوالی.

چه اتفاقی می افتد اگر ingate خیلی زود سفت شود?

مسیر تغذیه را از رایزر به بخش های سنگین ریخته گری قطع می کند, ایجاد تخلخل انقباضی.

چگونه بفهمم که سیستم دروازه ایجاد تلاطم می کند؟?

به دنبال علائم شستشو باشید, امواج, باله های فلزی, چسبندگی شن و ماسه, پوسته پوسته شدن, یا لبه های شکسته روی ریخته گری.

q7: یادگاری برای ارزیابی دروازه ای چیست؟?

جریان ثابت, حتی توزیع کنید, مشت نگه دار, تخلیه کردن, سریع خنک, آخرین تغذیه.

آیا می توانم با افزایش دمای ریختن یک سیستم دروازه ای بد را تعمیر کنم؟?

هیچ. دمای بالاتر ممکن است به پر شدن موقت کمک کند, اما تلاطم را برطرف نمی کند, نگهداری سرباره, دریچه, یا مشکلات تغذیه. طراحی دروازه را تعمیر کنید.