1. مقدمه
ریخته گری با فشار بالا (HPDC) در خط مقدم تولید دقیق فلز قرار دارد.
در HPDC, ریخته گری فلز مذاب را در فشارهای تا 200 MPA در قالب فولادی قابل استفاده مجدد (مردن), پیچیده, قطعات نزدیک به شکل در چند ثانیه.
از زمان تجاری سازی آن در اوایل قرن بیستم-که توسط اولین قطعات مردانه آلومینیومی Alcoa در دهه 1930-و ظهور سرماخوردگی به دست آمده است- و ماشین های اتاق گرم در دهه 1950,
HPDC صنایع را از خودرو گرفته تا الکترونیک مصرفی متحول کرده است.
امروز, تاپ های بازار بازیگران جهانی Die دلار 60 میلیارد سالانه, با حساب HPDC بیش از 70 % از بازیگران غیر آهنی.
این مقاله به بررسی اصول HPDC می پردازد, گردش کار, مواد, برنامه, و روندهای آینده, تجهیز مهندسین و تصمیم گیرندگان به درک عمیق از روند.
2. ریخته گری با فشار بالا چیست?
ریخته گری با فشار بالا آلیاژ مذاب را با سرعت و فشار زیاد به قالب فولادی تزریق می کند.
یک پیستون شلیک شده در یک محفظه فشار ، فلز را از طریق یک سیستم شیروانی به داخل قالب بسته مجبور می کند. ضامن هیدرولیک یا مکانیکی سپس نیمی از آنها را در برابر نیروهای تزریق می چسباند.
پس از یک دوره جامد کوتاه - اغلب 2-10 ثانیه- دستگاه باز می شود, ریخته گری را بیرون می کشد, فلز اضافی را برطرف می کند, و چرخه را تکرار می کند 20-60 ثانیه.
HPDC به تحمل های محکم دست می یابد (± 0.05 میلی متر) و سطح ریز به پایان می رسد (RA 0.8-1.6 میکرومتر), آن را برای تولید با حجم بالا از سبک وزن ایده آل می کند, اجزای پیچیده.
3. اصول اساسی بازیگران با فشار بالا
ترمودینامیک & پویایی سیال
HPDC با دمای بالا ترکیب می شود (به عنوان مثال, 700-780 درجه سانتیگراد برای آلیاژهای آلومینیومی) با فشار تزریق بالا.
سرعت فلزی حاصل (تا 30 ام‌اس) پر کردن سریع قالب در داخل 20-50 میلی ثانیه, کاهش تعطیل های سرد.
طراحان شیب های حرارتی را تعادل می کنند - بین فلز داغ و قالب خنک کننده (200-350 درجه سانتیگراد)- برای کنترل جبهه های جامد سازی و جلوگیری از نقص.
طراحی: دروازه, دریچه, & دونده
مهندسان سیستم های دروازه بان را بهینه می کنند, دونده, دروازه - برای جریان چند لایه. آنها دریچه هایی را در نقاط بلند استراتژیک قرار می دهند تا هوای و گازهای به دام افتاده را خسته کنند.
مقطع مناسب دونده (به عنوان مثال, 10-50 میلی متر مربع برای آلومینیوم) از زمان پر کردن یکنواخت اطمینان حاصل کنید و تلاطم را به حداقل برسانید.
مدیریت حرارتی: گرمایش & خنک کننده
کنترل حرارتی مؤثر از کانال های خنک کننده کنفورماسی یا حفره های تعبیه شده برای استخراج گرما در 5-15 کیلو وات / o سطح قالب.
دمای مرگ در اطراف تثبیت می شود 200-250 درجه سانتیگراد در حین کار پایدار, حفظ دقت بعدی و زندگی قالب (50,000-200،000 چرخه).
4. ریخته گری با فشار بالا (HPDC) گردش کار پردازش
ذوب آلیاژ و درمان فلز
اولی, ریخته گری ها یک کوره القایی یا بنزین را با ضایعات تمیز یا ضایعات بازیافت شده شارژ می کنند.
آنها دما را به نقاط خاص آلیاژ می رسانند-700 درجه سانتیگراد برای آلومینیوم A380, 450 درجه سانتیگراد برای Forner 3 روی, یا 650 درجه سانتیگراد برای منیزیم AZ91D - در داخل 5 ° C برای اطمینان از سیالیت مداوم.
در حین ذوب شدن, تکنسین ها قرص های دفع کننده را معرفی می کنند یا از یک Degasser دوار برای نوار هیدروژن استفاده می کنند, قطع تخلخل تا 30 %.
آنها همچنین برای تنظیم ترکیب ، شار یا آلیاژهای اصلی اضافه می کنند (به عنوان مثال, پالایش سیلیکون در آلومینیوم به 7 % برای پر کردن بهتر) قبل از اینکه Dross را از بالای کوره بکشید.
مکانیزم پیستون شات: سرد- در مقابل. ماشین های اتاق گرم
طرف دیگر, این فرآیند بر اساس آلیاژ منحرف می شود:
- محفظه سرد HPDC
-
- مودب مالت مودن را درون یک آستین شلیک شده با آب خنک می کند.
- یک پیستون هیدرولیکی رانده شده سپس فلز را از طریق غده و به سمت قالب تسریع می کند.
- این تنظیم آلیاژهای درجه حرارت بالا را کنترل می کند (الومینیوم, مس) و حجم شلیک از 50 به 2,000 سانتی متر مربع.
- محفظه داغ HPDC
-
- سیلندر تزریق مستقیماً در ذوب غوطه ور می شود.
- یک پیستون فلز را به داخل محفظه می کشاند و سپس آن را به داخل قالب می کشد.
- آلیاژهای روی و منیزیم - در زیر مخلوط می شوند 450 درجه سانتیگراد- حجم تا 200 سانتی متر مربع با زمان چرخه زیر 20 حرف.
هر دو سیستم سرعت تزریق را تولید می کنند 10-30 متر بر ثانیه و فشارهای شدید از 10–100 MPa برای بسته بندی ویژگی های خوب و جبران انقباض.
دینامیک پر کردن قالب: انتقال, تشدید, و استحکام
هنگامی که پیستون شات سکته مغزی خود را شروع می کند, فلز از طریق سیستم شیروانی به داخل حفره مرده می رود.
مهندسان دونده و دروازه را طراحی می کنند - 10-50 میلی متر مربع مقطعی-برای ارتقاء جریان لمیناری, به حداقل رساندن تلاطم و گرفتاری اکسید.
بلافاصله پس از پر کردن, دستگاه تشدید یا فشار را برای آن اعمال می کند 2-5 ثانیه.
این مرحله فلز اضافی را به مناطق پیمانکاری مجبور می کند و از حواسش جلوگیری می کند زیرا جامد کردن ریخته گری.
کانال های خنک کننده کنفورماسی در گرمای عصاره مرده تا 15 kw / o, کارگردانی جامد سازی از دنده های نازک به سمت داخل به کارفرمایان ضخیم تر و در نهایت به سمت راست.
تخلیه, پیرایش, و عملیات پس از بازی
پس از تثبیت- از نظر معمول 2-10 ثانیه برای اکثر دیوارهای آلومینیومی - پلاستیک ها جدا از هم هستند. پین های اگزکتور سپس قسمت را آزاد کنید, و دستگاه برای چرخه بعدی بسته می شود.
در این مرحله, ریخته گری خام دروازه ها را حفظ می کند, دونده, و فلش. پرس های تریم خودکار یا اره های CNC این ویژگی ها را حذف می کنند 5-15 ثانیه, بازپس گیری بیش از حد 90 % از فلز اضافی برای یادآوری.
بالاخره, قطعات ممکن است تحت انفجار شلیک شوند, ماشینکاری CNC از سطوح بحرانی (به 0.02 میلی متر), و درمان حرارتی اختیاری - مانند پیری T6 در 155 درجه سانتیگراد- برای بهینه سازی خواص مکانیکی قبل از حمل و نقل.
5. آلیاژهای ریخته گری با فشار بالا رایج
ریخته گری با فشار بالا (HPDC) با آلیاژهای غیر آهنی که سیالیت را با هم ترکیب می کنند ، برتری دارند, قدرت, و مقاومت در برابر خوردگی.
مهندسان اغلب آلومینیوم را مشخص می کنند, روی, و آلیاژهای منیزیم برای HPDC - هر خانواده ای که پروفایل های دارایی مجزا و مزایای کاربردی را ارائه می دهند.
آلیاژهای آلومینیوم
آلومینیوم بر HPDC به خاطر آن تسلط دارد سبک وزن, قدرت مکانیکی خوب, وت مقاومت در برابر خوردگی. سه کلاس ابتدایی شامل:
A380
- ترکیب: 9–12 % وت, 3-4 % مس, 0.5 % مگس, تعادل
- دامنه ذوب: 580-640 درجه سانتیگراد
- تراکم: 2.65 g/cm³
- استحکام کششی: 260-300 MPa
- کشیدگی: 2–5 %
- برنامه: براکت های موتور اتومبیل, محورهای گیربکس, بدنهای پمپ
A356
- ترکیب: 6–7 % وت, 0.3 % مگس, ردیابی FE/CU, تعادل
- دامنه ذوب: 600-650 درجه سانتیگراد
- تراکم: 2.68 g/cm³
- استحکام کششی (t6): 300–350 MPa
- کشیدگی (t6): 7–10 %
- برنامه: محفظه های تخلیه حرارتی, اجزای هوافضا ساختاری, سینک های گرمای LED
ADC12 (او استاندارد)
- ترکیب: 10–13 % وت, 2-3 % مس, 0.5 % مگس, تعادل
- دامنه ذوب: 575-635 درجه سانتیگراد
- تراکم: 2.68 g/cm³
- استحکام کششی: 230-270 MPa
- کشیدگی: 2-4 %
- برنامه: محفظه های الکترونیکی, قطعات لوازم خانگی, چرخ های ریخته گری
آلیاژهای روی
آلیاژهای روی تحویل می دهند سیالیت بسیار بالا وت تولید مثل جزئیات خوب در دمای ذوب پایین. نمرات محبوب شامل:
بارها 3
- ترکیب: 4 % با هم, 0.04 % مگس, 0.03 % مس, تعادل روی
- نقطه ذوب: ~ 385 درجه سانتیگراد
- تراکم: 6.6 g/cm³
- استحکام کششی: 280 MPA
- کشیدگی: 2 %
- برنامه: چرخ دنده های دقیق, سخت افزار تزئینی کوچک, محل اتصال
بارها 5
- ترکیب: 1 % با هم, 0.1 % مگس, 0.7 % مس, تعادل روی
- نقطه ذوب: ~ 390 درجه سانتیگراد
- تراکم: 6.7 g/cm³
- استحکام کششی: 310 MPA
- کشیدگی: 1.5 %
- برنامه: اجزای مقاوم در برابر سایش, سخت افزار امنیتی, قفل
آلیاژهای منیزیم
آلیاژهای منیزیم سبکترین تراکم ساختاری و خواص میرایی خوب. نمرات کلیدی شامل:
AZ91D
- ترکیب: 9 % با هم, 1 % روی, 0.2 % منگنه, تعادل MG
- دامنه ذوب: 630-650 درجه سانتیگراد
- تراکم: 1.81 g/cm³
- استحکام کششی: 200 MPA
- کشیدگی: 2 %
- برنامه: خانه های الکترونیکی, بدنهای دوربین, چرخ های فرمان خودرو
am60b
- ترکیب: 6 % با هم, 0.13 % منگنه, تعادل MG
- دامنه ذوب: 615-635 درجه سانتیگراد
- تراکم: 1.78 g/cm³
- استحکام کششی: 240 MPA
- کشیدگی: 7 %
- برنامه: براکت های هوافضا, تجهیزات ورزشی, قطعات ساختاری سبک وزن
در حال ظهور & آلیاژهای ویژه
پیشرفت های اخیر HPDC را به حوزه های عملکرد بالاتر سوق می دهد:
آلومینیوم غنی از سیلیکون (به عنوان مثال, Silafont-36)
- اگر محتوا است: ~ 36 % برای گسترش حرارتی کم
- کاربرد: بلوک موتور, سرهای سیلندر با حداقل اعوجاج حرارتی
آلیاژهای فلزی نیمه جامد
- برای کاهش تخلخل و بهبود خصوصیات مکانیکی بین حالت های مایع و جامد حرکت کنید, به خصوص در طرح های پیچیده دیوار نازک.
6. مزایا & محدودیت های ریخته گری با فشار بالا
مزایا
سرعت چرخه بی نظیر
با تزریق فلز مذاب در فشارهای تا 200 MPA, HPDC قطعات را به همان اندازه پر می کند 20-60 ثانیه در هر چرخه.
در نتیجه, یک دستگاه واحد می تواند تولید کند 1,000+ براکت های آلومینیومی کوچک در هر شیفت, کاهش چشمگیر زمان سرب در مقایسه با شن و ماسه یا ریخته گری سرمایه گذاری.
دقت بعدی استثنایی
ترکیبی از فولاد با دقت ماشین و پر شدن با سرعت بالا تحمل به همان اندازه محکم است 0.02-0.05 میلی متر.
در نتیجه, قطعات اغلب فقط نیاز دارند 0.2-0.5 میلی متر سهام ماشینکاری - به 40 % کمتر از اجزای گرانشی-رنگ آمیزی زباله های مادی و نیروی کار پس از فرآیند.
بخش های دیواری بسیار نازک
فشارهای بالای تزریق HPDC ضخامت دیواره را به پایین می رساند 0.5 میلی متر در آلیاژهای روی و 1 میلی متر در آلیاژهای آلومینیومی.
این قابلیت از طرح های سبک وزن پشتیبانی می کند - با کاهش وزن بخشی توسط 10-20 %و ادغام درج های هموار را تسهیل می کند (به عنوان مثال, اتصال دهنده های نخ شده) در یک عمل.
پایان سطح برتر
سطوح می میرند RA 0.8-1.6 میکرومتر آن کیفیت را مستقیماً به ریخته گری منتقل کنید, غالباً از بین بردن یا صیقل دادن ثانویه.
چنین اتمام صاف همچنین چسبندگی آبکاری را بهبود می بخشد و خطر خوردگی را کاهش می دهد.
یکپارچگی مکانیکی بالا
سریع, جامد پر و کنترل شده تحت فشار یک ریزساختار ریز دانه با حداقل تخلخل تولید می کند.
به عنوان مثال, ریخته گری های آلومینیومی A380 می توانند به نقاط قوت کششی برسند 260-300 MPa و کشیدگی از 3–5 %, رقابت با بسیاری از قسمت های جعلی.
عملکرد محکم
زیرا HPDC فلز را تحت فشار زیاد به هر حفره ای مجبور می کند, ریخته گری ها نفوذپذیری نزدیک صفر را نشان می دهند.
این خاصیت این روند را برای خانه های هیدرولیک ایده آل می کند, بدنهای, و سایر اجزای انتقال سیال.
اتوماسیون & کارایی کار
خطوط HPDC مدرن حذف قسمت رباتیک را ادغام می کنند, مطبوعات پیرایش, و بازرسی درون خطی, دستیابی به 80 % کاهش کار دستی.
اتوماسیون زمان چرخه مداوم و کیفیت قابل تکرار را تضمین می کند, پایین آمدن هزینه های کار در هر بخشی.
محدودیت ها
سرمایه گذاری با ابزار بالا
یک مرگ دقیق برای HPDC به طور معمول هزینه می کند 20،000-150،000 دلار, با زمان سرب 6-12 هفته.
برای تولید در زیر 5,000 قسمت, این هزینه های مقدماتی ممکن است از راندمان هر واحد روند فراتر رود.
محدودیت های آلیاژ و هندسه
HPDC با آلومینیوم عالی است, روی, و آلیاژهای منیزیم اما با فلزات با ذوب بالا به چالش کشیده می شوند (فولاد, مس) به دلیل فرسایش قالب و خستگی حرارتی.
علاوه بر این, زیر بندهای پیچیده, حفره های داخلی عمیق, و ضخامت دیواره متغیر اغلب به هسته های قابل جمع شدن یا مجامع چند بخشی نیاز دارد, افزودن پیچیدگی و هزینه طراحی.
تخلخل و گازهای به دام افتاده
اگرچه HPDC تخلخل را در مقایسه با روش های گرانشی به حداقل می رساند, در صورت عدم بهینه سازی دروازه و تهویه ، پر شدن سرعت می تواند هوا و اکسیدها را به دام بیندازد.
نظارت بر فرآیند فشرده (به عنوان مثال, دما, سنسورهای فشار) برای تشخیص و تصحیح مسائل تخلخل ضروری است.
پیچیدگی ماشین & نگهدار
دستگاه های HPDC هیدرولیک را ترکیب می کنند, پنوماتیک, و سیستم های مکانیکی با دقت بالا.
در نتیجه, آنها نیاز به نگهداری پیشگیرانه سخت دارند - 10,000-20،000 چرخه - برای ارزیابی مجدد پروفایل های تزریق, مهر و موم ها را جایگزین کنید, و مرمت می میرد, اضافه کردن به سربار عملیاتی.
اندازه قسمت محدود
در حالی که برای قطعات کوچک و متوسط ایده آل است (چند گرم تا 10 کیلوگرم پوند), HPDC برای بازیگران بسیار بزرگ اقتصادی کمتری رشد می کند (> 20 کلوت) به دلیل زمان جامد سازی طولانی تر و حجم تزریق فلزی بالاتر,
جایی که ریخته گری ماسه یا روشهای کم فشار ممکن است کارآمدتر باشد.
7. برنامه های ریخته گری با فشار بالا
صنعت خودرو
- محورهای گیربکس
- براکت های موتور & محفظه پمپاژ
- فرمان ساختاری & قطعات تعلیق
لوازم الکترونیکی مصرفی & لوازم
- شاسی لپ تاپ & قاب های تلفن هوشمند
- سینک های گرمای LED & محوطه منبع تغذیه
- کنترل لوازم خانگی
هوافضا
- براکت های ساختاری & بلوک های نصب شده
- محرک محرک & هوا
- وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) قاب
تجهیزات پزشکی & ابزار دقیق
- دسته ابزار جراحی
- محفظه تجهیزات تشخیصی
- منیفولدهای تحویل سیال
8. تجهیزات و ابزار ریخته گری با فشار بالا
ریخته گری با فشار بالا (HPDC) برای مهار سرعت و دقت آن ، ماشین آلات و ابزار دقیق را می طلبد.
از انتخاب سکوی دستگاه گرفته تا طراحی و نگهداری از فولاد می میرد, هر عنصر نقش محوری را در کیفیت جزئی ایفا می کند, زمان چرخه, و کل هزینه مالکیت.
زیر, ما تجهیزات کلیدی و ملاحظات ابزار برای عملیات HPDC را شرح می دهیم.
انواع دستگاه ریخته گری
دستگاه های HPDC در دو دسته اصلی قرار می گیرند, با مکانیسم های تزریق آنها و ظرفیت های شلیک متمایز است:
| نوع ماشین | حجم (سانتی متر مربع) | نیرو (خندق) | بهترین برای |
|---|---|---|---|
| محفل سرد | 100 - 2,000 | 500 - 5,000 | آلومینیوم, آلیاژهای مس |
| محفل داغ | 20 - 200 | 200 - 1,000 | روی, آلیاژهای منیزیم |
- ماشین های سرد نیاز به لاستیک خارجی فلز مذاب در یک آستین شلیک دارد.
تحمل درجه حرارت بالا آنها (تا 800 درجه سانتیگراد) آنها را برای آلیاژهای آلومینیوم و مس ایده آل می کند. - ماشین های اتاق گرم مکانیسم تزریق را مستقیماً در ذوب غوطه ور کنید, فعال کردن زمان چرخه به اندازه کوتاه 15-30 ثانیه برای قطعات روی اما محدود کردن استفاده در آلیاژهای کم ذوب (< 450 درجه سانتیگراد).
طراحی قالب
طراحی قالب موفق ساخت و ساز قوی را با کنترل حرارتی و هندسه دقیق متعادل می کند:
- انتخاب مواد: مهندسان فولادهایی مانند را مشخص می کنند H13 یا 2344 برای ترکیب سختی آنها (48-52 HRC) و مقاومت در برابر خستگی حرارتی.
- مدارهای خنک کننده: خنک کننده کنفورماسی - اغلب از طریق تولید افزودنی- اقدامات 10-20 کیلو وات / o گرما, کاهش زمان چرخه تا 20 % و به حداقل رساندن نقاط داغ.
- دروازه & دریچه: مقطع مناسب دروازه (10-50 میلی متر مربع برای آلومینیوم) و خرد (0.2-0.5 میلی متر) از پر کردن لمینار و فرار سریع گاز اطمینان حاصل کنید, تخلخل.
- پیش نویس & خطوط فراق: طراحان ترکیب می کنند 1-3 درجه پیش نویس زاویه ها و خطوط فراق استراتژیک برای سهولت در خارج کردن و جلوگیری از فلاش.
با تکرار شبیه سازی قالب و تجزیه و تحلیل حرارتی, تیم ها می توانند دینامیک پر شده و جامد را بهینه کنند, رانندگی نرخ موفقیت گذر اول در بالا 90 %.
تولید, پوشش, و حفظ
هزینه های دقیق مرگ 20،000-150،000 دلار اما می تواند تولید کند 50,000–200،000 ریخته گری با مراقبت مناسب. شیوه های مهم شامل شامل:
- روکش سطحی: پوشش های نسوز (گرافیت یا مبتنی بر زیرکون) با کاهش سایش و شوک حرارتی زندگی خود را گسترش دهید.
نرخ کاربرد از 10-30 میکرومتر تعادل بین عملکرد آزادی و وفاداری ابعادی را بزنید. - جلا دادن & مرمت: پولیش برنامه ریزی شده - 10,000-20،000 عکس - سختی و صافی استیل (رگ < 0.8 μM), پایداری ظاهر ثابت.
- مدیریت دوچرخه سواری حرارتی: نظارت خودکار دما (ترموکوپل ها در درج های قالب) و چرخه های پیش گرم کنترل شده (200-350 درجه سانتیگراد) از ترک خوردگی و سوء استفاده در فولاد ابزار جلوگیری کنید.
پایبندی به یک برنامه نگهداری پیشگیرانه دقیق ، خرابی بدون برنامه ریزی توسط 30–50 % و تحمل را در طول تولید طولانی حفظ می کند.
ادغام اتوماسیون و روباتیک
خطوط HPDC مدرن اتوماسیون اهرم برای افزایش بهره وری و ثبات:
- ریختن رباتیک & دست زدن به شات: دستمال های خودکار یا Tundishes همگام سازی درجه حرارت و زمان بندی, کاهش خطای انسانی در زایمان ذوب.
- استخراج جزئی & انتقال: روبات های مفصلی ریخته گری های داغ را حذف می کنند, آنها را به مطبوعات تر و تمیز منتقل کنید, و آنها را در ایستگاه های بازرسی بارگذاری کنید. 30 ثانیه.
- بازرسی با کیفیت درون خط: سیستم های دید یکپارچه و واحدهای اشعه ایکس در زمان واقعی لکه های سطح یا تخلخل داخلی را تشخیص می دهند, فعال کردن اقدامات اصلاحی فوری.
با بستن حلقه بازخورد بین سنسورهای دستگاه, داده های وضعیت مرگ, و تجزیه و تحلیل تولید,
تولید کنندگان می رسند اثربخشی تجهیزات کلی (ایه) بالا 85 %- یک معیار مهم در صنعت 4.0 محیط.
9. کیفیت & کنترل نقص
حفظ کیفیت استثنایی در لولا ریخته گری با فشار بالا بر پیشگیری از نقص سخت, نظارت بر فرآیند در زمان واقعی, و پروتکل های بازرسی کامل.
نقص های معمولی و کاهش آنها
| نقص | علت | استراتژی کنترل |
|---|---|---|
| تخلخل گاز | هیدروژن حل شده یا گرفتار هوا در حین پر کردن | از Degassing Rotary استفاده کنید; طراحی دروازه را برای جریان لمینار بهینه کنید |
| حفره های کوچک شدن | تغذیه ناکافی از فلز انقباض | شدت محلی را اضافه کنید; در بخش های ضخیم می توان آنها را افزایش داد |
| خلوت های سرد | انجماد فلز زودرس یا سرعت کم پر | سرعت شلیک را افزایش دهید (> 20 ام‌اس); قبل از گرم شدن به > 200 درجه سانتیگراد |
| فلاش | نیروی بستن کشته کافی | سیلندرهای گیره را کالیبره کنید (به طور معمول 1.0-1.5 kn/cm²) |
| پارگی گرم | استرس حرارتی در مناطق بیش از حد ضخیم یا محدود | انتقال ضخامت دیوار; کانال های خنک کننده را اضافه کنید |
| برز & باله | پوشیدن یا سوء استفاده از آن | بررسی های پیشگیرانه تعمیر و نگهداری و تراز را اجرا کنید |
نظارت بر فرآیند در زمان واقعی
ادغام سنسورها و تجزیه و تحلیل ها کنترل نقص فعال را امکان پذیر می کند:
- ترموکوپل های آستین شات: دمای فلز را در آستین پیگیری کنید (± 2 درجه سانتیگراد) برای اطمینان از سیالیت مداوم.
- مبدل فشار: فشار تشدید را اندازه گیری کنید (10–100 MPa) در قالب برای تأیید عملکرد بسته بندی.
- دوربین های با سرعت بالا: ضبط وقایع را در 1,000 fps, آشکار کردن تلاطم یا تشکیل سرد سرد.
- چوب های چرخه زمان: فواصل باز/بسته و شات را کنترل کنید تا انحراف هایی را که با نقص در ارتباط است تشخیص دهید.
پیوند این جریان داده ها در یک صنعت 4.0 داشبورد هشدار می دهد که اپراتورها به شرایط خارج از مشخصه-اجازه تنظیم فوری و جلوگیری از قراضه.
آزمایش غیر مخرب (NDT)
روشهای NDT بدون آسیب رساندن به قطعات ، یکپارچگی داخلی را تأیید می کنند:
- رادیوگرافی اشعه ایکس: تخلخل زیرسطحی را مشخص می کند (> 0.5 میلی متر) و اجزاء در ریخته گری های ساختاری.
- تست اولتراسونیک: نقص مسطح و اشکهای داغ را تشخیص می دهد; حساسیت می رسد 0.2 وضوح MM در آلومینیوم.
- بازرسی پیرتر رنگ: شکاف های سطح یا تعطیل های سرد را در مناطق آب بندی بحرانی برجسته می کند.
- تست جاری ادی: تغییرات سختی سطح و ریزگردها را در دیواره های نازک ارزیابی می کند.
ریخته گری ها اغلب 5-10 رزرو می کنند % قطعات برای 100 % NDT هنگام تهیه هوافضا بحرانی یا مؤلفه های پزشکی.
10. مقایسه با سایر روشهای ریخته گری
ریخته گری با فشار بالا (HPDC) یک طاقچه منحصر به فرد در بین فن آوری های تشکیل دهنده فلز اشغال می کند.
با تقابل HPDC با ریخته گری گرانش, ریخته گری کم فشار, وت سرمایه گذاری سرمایه گذاری, ما می توانیم نقاط قوت و تجارت هر فرآیند را مشخص کنیم و به مهندسان کمک کنیم تا روش بهینه را برای قطعات خود انتخاب کنند.
ریخته گری با فشار بالا در مقابل. ریخته گری گرانش
| نشان | HPDC | ریخته گری گرانش |
|---|---|---|
| مکانیسم پر کردن | زیر 10-200 MPa تزریق شده است | ریخته شده توسط گرانش به تنهایی (1 جف) |
| زمان چرخه | 20-60 ثانیه | 60-180 ثانیه |
| ضخامت دیواری | 0.5-3 میلی متر | ≥ 3 میلی متر |
| تحمل | 0.02-0.05 میلی متر | 0.1-0.5 میلی متر |
| پایان سطح | RA 0.8-1.6 میکرومتر | RA 1.6-3.2 میکرومتر |
| هزینه ابزاری & زندگی | $20 k -150 k; 50 چرخه K -200 K | $5 k -50 k; 500–2 000 چرخه |
| بهترین برای | با حجم زیاد, دیواره, قطعات پیچیده | حجم متوسط, بخش های ضخیم تر, هندسه ساده تر |
بینش: HPDC برای دستیابی به دیواره های نازک تر و تحمل محکم تر ، فلز را با فشار زیاد تزریق می کند, در حالی که ریخته گری گرانش سرعت و جزئیات را برای پایین آمدن هزینه های ابزار و ماشینهای ساده تر معامله می کند.
ریخته گری با فشار بالا (HPDC) در مقابل. ریخته گری کم فشار (LPDC)
| نشان | HPDC | LPDC |
|---|---|---|
| سطح فشار | 10–200 MPa | 0.3-1.5 بار |
| کنترل جریان | پر کردن سریع با تلاطم احتمالی | آهسته, پر کردن کنترل شده تلاطم را به حداقل می رساند |
| تخلخل | کم مصرف (به دروازه بهینه نیاز دارد) | خیلی کم (پر کردن ثابت باعث کاهش گرفتگی گاز می شود) |
| قابلیت دیوار نازک | عالی (به سمت 0.5 میلی متر) | خوب (≥ 2 میلی متر) |
| زمان چرخه | 20-60 ثانیه | 60–120 s |
| پیچیدگی ابزاری | عالی (دقت, خنک کننده همبستگی) | معتاد (طراحی قالب ساده تر) |
| بهترین برای | پیچیده, قطعات با حجم بالا با دیوار نازک | بزرگ, قطعات ساختاری بحرانی با نیازهای تخلخل کم |
بینش: LPDC کنترل تخلخل برتر و پر کردن ملایم را فراهم می کند, آن را برای اجزای ساختاری ایده آل می کند, در حالی که HPDC در دیواره های فوق العاده نازک و توان بالا برتری دارد.
ریخته گری با فشار بالا در مقابل. ریخته گری سرمایه گذاری
| نشان | HPDC | ریخته گری سرمایه گذاری |
|---|---|---|
| نوع قالب | فولاد قابل استفاده مجدد می میرد | پوسته سرامیکی یک بار |
| شرح & پیچیدگی | عالی, اما زیربناهای محدود | بسیار بالا - نشانگر, هندسه های دیواری نازک |
| پایان سطح | RA 0.8-1.6 میکرومتر | RA 0.8-3.2 میکرومتر |
| تحمل | 0.02-0.05 میلی متر | 0.05-0.1 میلی متر |
| هزینه ابزاری & زمان پیشرو | عالی ($20 k -150 k; 6-12 هفته) | متوسط ($5 k -50 k; 2-4 هفته) |
| زمان چرخه | 20-60 ثانیه | 24-48 ساعت در هر دسته |
| بهترین برای | با حجم بسیار زیاد, قطعات فلزی نازک | کم- با حجم متوسط, قطعات بسیار دقیق |
بینش: سرمایه گذاری سرمایه گذاری بهتر از HPDC در پیچیدگی هندسی و انعطاف پذیری دسته ای کوچک است. هر چند, HPDC زمان چرخه به شدت کوتاهتر و هزینه های هر بخشی را در مقیاس پایین تر می کند.
11. پایان
ریخته گری با فشار بالا سرعت بی نظیر را ارائه می دهد, دقت, و مقرون به صرفه بودن برای اجزای غیر آهنی در چشم انداز تولید رقابتی امروز.
با تسلط بر ترمودینامیک آن, طراحی, رفتار مادی, و فرصت های اتوماسیون, مهندسان می توانند از HPDC برای تولید سبک استفاده کنند, قطعات با کارایی بالا در مقیاس.
به عنوان شبیه سازی دیجیتال و ابزار افزودنی بالغ, HPDC به تکامل خود ادامه خواهد داد - تثبیت نقش استراتژیک خود در سراسر خودرو, هوا و فضا, الکترونیک, و فراتر از آن.
در صنعت لانگه, ما در استفاده از این تکنیک های پیشرفته برای بهینه سازی طرح های مؤلفه خود آماده هستیم تا با شما شریک شویم, انتخاب مواد, و گردش کار تولید.
اطمینان از اینکه پروژه بعدی شما از هر معیار عملکرد و پایداری فراتر رود.
متداول
HPDC به چه تحمل های معمولی و پایان سطح می رسد?
- تحمل های بعدی: 0.02-0.05 میلی متر
- پایان سطح: RA 0.8-1.6 میکرومتر
چرا کانال های خنک کننده کنفورماسی مهم هستند?
خنک کننده کنفورماسی-که غالباً به داخل قالب چاپ شده است-گرما را به طور یکنواخت گرما می کند, کاهش زمان چرخه تا 20 %, به حداقل رساندن استرس حرارتی, و اطمینان از کیفیت بخشی مداوم در طول طولانی (50,000+ چرخه).
محدودیت های اصلی HPDC چیست?
- هزینه ابزار بالا ($20 000–150 000 توسط)
- محدودیت های آلیاژ (محدود به آلومینیوم, روی, منیزیم)
- محدودیت های طراحی برای زیرپوش های عمیق یا تغییرات شدید دیواری
مقاله: www.rapiddirect.com/blog/what-is-high-pressure-die-casting/
