Egyedi kerék- és tárcsaöntvények | Homoköntési megoldások

A kerék- és tárcsaöntvények a forgó szerkezeti elemek nagy kategóriáját képviselik, amelyeket széles körben alkalmaznak az autófékrendszerekben, mechanikus erőátviteli berendezések, bányászati ​​gépek és tengeri erőművek.

A tipikus termékek közé tartoznak a lendkerekek, féktárcsák, szíjtárcsák, kerekes csomópontok, sebességváltó tárcsák és fékdobok.

Mindezek az alkatrészek azonos szerkezeti jellemzőkkel rendelkeznek, mint a tengelyszimmetrikus forgótestek: vastag központi csomópont, amely kiemelkedő forró pontokat képez, átmeneti összekötő hálók a kerékagyak és a külső felnik között, és vékony falú külső kerületi élek.

A drasztikus falvastagság-különbség kohászati ​​kihívásokat jelent, beleértve a zsugorodási porozitást, amely az agy belsejében koncentrálódik, végfelület vetemedés deformációja, termikus igénybevételű repedések, kihűlési hajlam a vékony részeken, egyenetlen kerületi keménység, salakzárványok és gázpórusok.

A folyamattervezés alapvető filozófiája a megszilárdulási szekvenciák felszállóvezetékeken keresztül történő szabályozásában rejlik, hidegrázás és optimalizált kapuelrendezések az irányított szilárdítás vagy az igény szerinti arányos megszilárdulás megvalósításához.

A homoköntés a közepes és nagy méretű kerekek domináns gyártási útjává vált & tárcsaöntvények kis és közepes tételes gyártási mennyiségekkel a rugalmas szerszámozásnak köszönhetően, alacsony előzetes befektetés és erős alkalmazkodóképesség a változatos geometriákhoz.

1. A kerék- és tárcsaalkatrészek szerkezeti jellemzői és öntési kihívásai

A kerék- és tárcsaöntvények jellemzőek forgó szerkezeti elemek tengelyszimmetrikus geometria jellemzi, nagy különbségek a szelvény vastagságában, és komplex hőátadási viselkedés a megszilárdulás során.

Bár ezek az alkatrészek általában viszonylag egyszerű külső formájúak, belső öntési minőségük nagymértékben függ a geometria közötti kölcsönhatástól, olvadt fém áramlását, és a megszilárdulási szabályozás.

A kerék- és tárcsaöntvények jellemző szerkezeti jellemzői

A kerék- vagy tárcsaöntvény általában három funkcionális régióra osztható: a hub, a lemez/web rész, és a külső perem.

A központi csomópont általában a legvastagabb szakasz, és a tengelyek csatlakozási pontját biztosítja, csapágyak, csavaroz, vagy átviteli rendszerek.

Nagy térfogata és lassú hűtési sebessége miatt, az agy a fő hőforrássá válik a megszilárdulás során.

A folyékony fém ezen a területen tovább olvadt, mint a környező területeken, nagy a zsugorodási hibák kockázata, ha nem biztosítanak elegendő takarmányt.

A lemez vagy webszakasz összeköti az agyat a külső felnivel, és felelős a mechanikai terhelések átviteléért, miközben megtartja a könnyű szerkezetet.

Ez a régió gyakran tartalmaz fokozatos vagy ívelt vastagsági átmeneteket. A nem megfelelő átmenet kialakítása vagy az egyenetlen hűtés maradék feszültségeket generálhat, eloszlás, and hot cracking.

A külső perem jellemzően kisebb keresztmetszeti vastagságú és gyorsabban hűl, mint az agy.

Ennek a területnek a túlzott lehűtése idő előtti megszilárdulást okozhat, mielőtt az agy befejezné az adagolást, belső porozitáshoz és egyenetlen mechanikai tulajdonságokhoz vezet.

A három régió közötti kapcsolat határozza meg az általános öntési viselkedést:

• Az agy hajlamos meleg maradni, és hatékony táplálást igényel.
• A tárcsa kiegyensúlyozott hűtést igényel a deformáció elkerülése érdekében.
• A perem ellenőrzött szilárdítást igényel az idő előtti fagyás elkerülése érdekében.

Ezért, A sikeres öntési tervezésnek szabályozott termikus gradienst kell elérnie a külső régióktól a központi betáplálási zóna felé.

A kerék- és lemezalkatrészek főbb öntési kihívásai

A kerék- és tárcsaöntvények jellemző szerkezetük miatt összetett termikus viselkedést mutatnak vastag agyak, vékony hálók, és külső felnik.

A nagy szelvényvastagság-különbségek egyenetlen megszilárdulást eredményeznek, táplálkozási nehézségek, és a stresszkoncentráció.

Az alábbi táblázat összefoglalja a főbb öntési kihívásokat és a megfelelő szabályozási módszereket.

2. A folyamat általános elrendezése & Válási sémák

A folyamat elrendezése homoköntés kerék és tárcsa alkatrészek kritikus tényező, amely meghatározza a töltési viselkedést, megszilárdulási sorrend, dimenziós pontosság, és a végső casting minőség.

Ellentétben az egyszerű alakú öntvényekkel, kerékalkatrészek jelentős szelvényvastagságbeli különbségeket tartalmaznak a központi csomópont, lemez/web, és külső perem, így különösen fontos az öntési irány és az elválasztási mód kiválasztása.

Vízszintes elválási folyamat (A leggyakoribb megoldás)

A vízszintes leválasztás a legszélesebb körben alkalmazott módszer a kerék- és tárcsaöntéshez, különösen lendkerék, féktárcsák, szíjtárcsa kerekek, kis és közepes méretű hubok, és általános ipari lemezek.

Ebben az elrendezésben, az öntvény vízszintesen van elhelyezve, és az elválasztó síkot általában a tárcsa- vagy szalagszakaszon keresztül választják ki.

Az öntőforma fel van osztva egy felső kötélre és egy alsó ellenállásra, kényelmes mintakivonást tesz lehetővé, magbeépítés, és öntőforma összeszerelés.

Ez a módszer széles körben kompatibilis mindkettővel:

• Zöld homok öntőrendszerek tömeggyártáshoz;
• Gyantakötésű homok eljárások közepes és kis tételes gyártáshoz.

A vízszintes elválás fő előnye az egyszerű folyamatelrendezés, alacsony szerszámbefektetés, és kiváló termelési hatékonyság.

A mag elhelyezése viszonylag egyszerű, így alkalmas központi furatú alkatrészekhez, belső üregek, vagy tengelyrögzítő szerkezetek.

A tipikus kapuelrendezések közé tartozik:

• Központi felső kapu, ahol az olvadt fém behatol az agyterületen keresztül és kifelé áramlik a perem felé;
• Kerületi oldalkapuzás, ahol az olvadt fém egyenletesen jut be a kerület mentén a töltési stabilitás javítása érdekében.

Viszont, A vízszintes formázásnak is vannak bizonyos korlátai. Mivel az öntvény felső és alsó felülete eltérő hőátadási feltételeket tapasztal, a hűtés gyakran aszimmetrikus.

Ez azt eredményezheti:

• Egyenetlen zsugorodás;
• Végoldali vetemedés;
• Maradék stressz;
• Méreteltérés.

Emellett, a formaüreg felső felülete hajlamosabb a gáz és a nem fémes zárványok felfogására, ami okozhat:

• Fúvólyukak;
• Salakzárványok;
• Felszíni hibák.

Ezért, precíziós kritikus kerékalkatrészekhez, A vízszintes elválasztás gyakran további intézkedéseket igényel, például javított légtelenítést, optimalizált kapuzás, és szabályozott hűtés.

Függőleges elválás és függőleges öntési folyamat

A függőleges szétválasztási folyamat függőleges helyzetbe helyezi a kereket vagy a tárcsát, úgy, hogy a forma az alkatrész sugárirányában hasad.

Ezt a módszert elsősorban arra használják nagy pontosságú kerékagyak, nagy teherbírású hajtott kerekek, vasúti alkatrészek, és a nagy forgó alkatrészek kiváló méretstabilitást igényelnek.

Összehasonlítva a vízszintes öntéssel, a függőleges öntés szimmetrikusabb hőkörnyezetet biztosít.

Az öntvény teljes kerülete egyenletesebb hűtési sebességet tapasztal, ami jelentősen csökkenti a hőmérséklet-különbségeket a különböző régiók között.

A fő előnyök közé tartozik:

• Javított kerekség és koncentrikusság;
• Csökkentett deformáció hűtés után;
• Kiegyensúlyozottabb mikroszerkezeti eloszlás;
• Alacsonyabb maradó feszültség.

Mivel az öntvény függőlegesen helyezkedik el, az olvadt fém áramlása is jobban szabályozható, csökkenti a felső és alsó szakaszok közötti egyenetlen töltés kockázatát.

Viszont, A függőleges elválasztás fejlettebb formázási képességet igényel. A fő kihívások közé tartozik:

• Bonyolultabb minta és magkialakítás;
• Magasabb öntőforma összeszerelési követelmények;
• Fokozott nehézségek a nagy formák kezelésében;
• Nagyobb követelmények az emelő- és pozícionáló berendezésekkel szemben.

Ezért, Ezt a módszert általában alkalmazzák gyantahomok gyártási környezetei, különösen közepes volumenű vagy testreszabott nehéz öntvényekhez, nem pedig nagy volumenű automatizált gyártáshoz.

Ferde öntési eljárás (Hibrid optimalizálási módszer)

A ferde öntés egy továbbfejlesztett eljárás, amely a vízszintes öntési elveken alapul.

Öntés közben, a forma szabályozott szögben meg van döntve, jellemzően körül 10°–25°, lehetővé téve az olvadt fém bejutását az üregbe stabilabb körülmények között.

Ez a módszer egyesíti a vízszintes és függőleges öntés előnyeit, mindkettőt javítva:

• Töltési simaság;
• Megszilárdulási irány szabályozás.

A ferde helyzet csökkenti a fém közvetlen hatását a forma felületére, és csökkenti a turbulenciát a töltés során.

Egy időben, elősegíti a kedvezőbb termikus gradienst, segíti az olvadt fémet a kerékagy régió felé.

A ferde öntés különösen alkalmas:

• Öntöttvas kerekek;
• Nagyméretű lemezöntvények;
• Erős agyzsugorodási hajlamú alkatrészek.

Fő előnyei közé tartozik:

• Csökkentett oxidzárvány képződés;
• Javított kerékadagolási hatékonyság;
• Alacsonyabb a zsugorodási porozitás kockázata;
• Jobb méretstabilitás.

Viszont, a ferde öntés további felszerelést vagy rögzítést igényel a formaszög pontos szabályozásához, így alkalmasabb speciális gyártásra, nem pedig szabványos formázósorokra.

3. Homokforma tervezési és gyártási folyamata

A homokformák minősége közvetlenül meghatározza a kitöltési viselkedést, felületi minőség, dimenziós pontosság, valamint a kerék- és tárcsaöntvények belső szilárdsága.

Mivel ezek az összetevők jellemzően kombinálódnak nagy átmérők, vastag agyak, vékony webszakaszok, és összetett hőátadási feltételek, az öntési eljárásnak elegendő szilárdságot kell biztosítania az üreg stabilitásának fenntartásához, miközben megőrzi a jó áteresztőképességet és összecsukhatóságot.

Zöld homokformázás kis és közepes kerékalkatrészek tömeggyártásához

A zöld homokos fröccsöntés az egyik legszélesebb körben használt és leggazdaságosabb módszer kis és közepes méretű kerék- és tárcsaöntvények előállítására, mint például:

• Szíjtárcsák;
• Kis lendkerekek;
• Fékdobok;
• Általános ipari lemezek.

Ez a folyamat szilícium-dioxid homok keverékét használja, bentonit agyag, víz, és szén adalékokkal újrafelhasználható formázóanyag létrehozásához.

Különösen alkalmas automatizált gyártósorokhoz, ahol magas termelékenység és alacsony gyártási költség szükséges.

A zöld homok teljesítménye erősen függ a fizikai tulajdonságaitól. A tipikus szabályozási paraméterek közé tartozik:

Az aktív bentonit és szénadalékok arányát gondosan ellenőrizni kell. A bentonit kötési szilárdságot biztosít, míg a szénpor vagy hasonló széntartalmú adalékok segítenek csökkenteni:

• Fém behatolás;
• Égési hibák;
• Felületi érdesség;
• Gázzal kapcsolatos felületi hibák.

Gyártás közben, a visszanyert homok hőmérsékletét is ellenőrizni kell. A forró újrahasznosított homok negatívan befolyásolhatja a nedvesség eloszlását és csökkentheti a penész minőségét, rossz felületminőséghez és méretbeli instabilitáshoz vezet.

Kerék- és tárcsaöntvényekhez, Általában további légtelenítési intézkedéseket alkalmaznak, mivel a gáz hajlamos az agy és a szalagszakaszok legmagasabb pontjai körül felhalmozódni.

A tipikus megoldások közé tartozik:

• Gyűrűs szellőző hornyok az elválasztó felület mentén;
• Gázszellőző nyílások a forma magas pontjain;
• További szellőző felszállók a zárt üregek felett.

Viszont, A zöld homokformázásnak is vannak korlátai. Mivel a forma viszonylag alacsony merevséggel és közepes méretstabilitással rendelkezik, tipikus méretpontosság kb CT9 - CT11 az öntési tűrésszabványok szerint.

Emellett, a zöld homok formák viszonylag lassú és ellenőrizetlen hűtési jellemzői növelik a zsugorodási hibák kockázatát a vastag agyszakaszokban.

Ezért, a zöld homokot általában nem részesítik előnyben a nagy teherbírású gömbgrafitos vas kerékagyaknál, amelyek szigorú ultrahangos vizsgálatot vagy nagy kifáradási teljesítményt igényelnek.

Önkeményedő műgyanta homokformázás nagy és nagy teljesítményű keréköntvényekhez

Nagy kerékagyokhoz, nagy teherbírású lendkerekek, vasúti alkatrészek, és a szigorú roncsolásmentes vizsgálatot igénylő öntvények, az önkeményedő gyantahomok az előnyben részesített formázási technológia.

A zöld homoktól eltérően, A gyantahomok penészszilárdságot ér el a gyanta és a keményítő közötti kémiai kötés révén, lehetővé teszi nagy és összetett formák gyártását külső tömörítő berendezés nélkül.

A tipikus anyagok közé tartozik:

• 70/140 hálós szilika homok;
• Keramzit homok a jobb hőstabilitás érdekében;
• Furángyanta vagy lúgos fenolgyanta rendszerek.

A gyanta adagolási arányát általában kb 1.0%–1,4%, míg a keményítő adagolását aszerint állítjuk be:

• Környezeti hőmérséklet;
• Nedvesség;
• Szükséges kötési sebesség;
• Gyártási ciklus követelményei.

A műgyanta homok számos fontos előnyt biztosít a kerék- és tárcsaöntvényeknél:

Továbbfejlesztett méretpontosság

A gyanta homokformák nagy merevsége és stabilitása lehetővé teszi, hogy a méretpontosság megközelítőleg elérje CT8–CT9, ami lényegesen jobb, mint a hagyományos zöld homokformázás.

Ez különösen fontos a forgó alkatrészeknél, ahol a méreteltérés befolyásolhatja:

• Kiegyensúlyozott teljesítmény;
• Tengelybeállítás;
• Megmunkálási ráhagyás;
• Élettartam.

Jobb képesség a komplex magokhoz

A nagy keréköntvények gyakran belső üregeket igényelnek, rögzítő lyukak, vagy összetett agyszerkezetek. A gyantahomok lehetővé teszi a termelést:

• Nagy magegységek;
• Vékony és összetett homokmagok;
• Pontos belső átjárók.

Ez kiválóan alkalmassá teszi a testreszabásra, egyrészes, és kisszériás gyártás.

Magasabb felületi minőség

A simább penészüreg felülete csökken:

• Homok tapadása;
• Felületi érdesség;
• Takarítási munkaterhelés;
• Megmunkálási ráhagyás.

Viszont, gyantahomok is bizonyos kihívásokat vet fel.

Mivel a gyanta kötőanyagok öntés közben több gázt termelnek, nem megfelelő folyamatvezérlés okozhat:

• Felszín alatti fúvólyukak;
• Gázporozitás;
• A szénnel kapcsolatos hibák.

Emellett, A gyantahomok formák nagyobb merevséggel és kisebb összecsukhatósággal rendelkeznek, mint a zöld homok. Vastag profilú öntvényekhez, a korlátozott összehúzódás növelheti annak kockázatát:

• Hőfeszültség;
• Forró repedés;
• Maradék feszültségkoncentráció.

Ezért, A gyantahomok eljárások gondos koordinációt igényelnek a formaszilárdság között, emelkedő kialakítás, és a hűtés szabályozása.

Forma bevonat technológia

A formabevonat alapvető szerepet játszik a felületminőség javításában és az öntési hibák megelőzésében, különösen nagy forró szakaszokkal és összetett átmenetekkel rendelkező kerék- és tárcsaalkatrészekhez.

A bevonatok elsődleges célja, hogy védőréteget hozzanak létre az olvadt fém és a homokforma között, csökkenti:

• Homok behatolása;
• Fém-penész reakció;
• Égési hibák;
• Felületi érdesség.

A különböző anyagok különböző bevonatrendszereket igényelnek.

Mert szürke öntöttvas keréköntvények, a grafit alapú bevonatokat általában alkalmazzák, mivel a grafit biztosítja:

• Jó termikus stabilitás;
• Csökkentett fém behatolás;
• Javított felületkezelés.

Mert gömbgrafitos vas és vastag profilú öntvények, az alkohol alapú cirkon porbevonatokat általában előnyben részesítik azok miatt:

• Magas tűzállóság;
• Kiválóan ellenáll az olvadt vas eróziójának;
• Erős védelem a hőforrásoknál.

Egy tipikus eljárás magában foglalja:

1. Az első bevonat felhordása az üreg teljes felületére;
2. Teljes szárítás a nedvesség eltávolítására;
3. Második bevonat alkalmazása a jobb védelem érdekében;
4. Végső ellenőrzés a forma összeszerelése előtt.

Az elégtelen szárítás az öntés során további gázképződést okozhat, míg a túlzott bevonatvastagság csökkentheti az áteresztőképességet és befolyásolhatja az öntési minőséget.

Szellőztetőrendszer kialakítása kerekes és tárcsás homokformákhoz

A gázkezelés kritikus szempont a kerék- és tárcsaöntésnél, mivel forgási geometriájuk természetesen gázfelhalmozódási zónákat hoz létre.

A megfelelően megtervezett szellőzőrendszer általában tartalmazza:

A hatékony szellőző kialakításnak egyensúlyt kell tartania: az elégtelen légtelenítés gázhibákat okoz, míg a túlzott légtelenítés gyengítheti a penészt vagy növelheti a fém behatolási kockázatát.

4. Kapurendszer kialakítása kerék- és tárcsaöntvényekhez

A kapurendszer meghatározó szerepet játszik a belső minőség meghatározásában, dimenziós stabilitás, valamint a kerék- és tárcsaöntvények mechanikai teljesítménye.

Tipikus forgó geometriájuknak köszönhetően – masszív agyaggal, viszonylag vékony webszakaszok, és vékonyabb külső perem – a töltési folyamatot gondosan ellenőrizni kell a turbulencia elkerülése érdekében, oxidelvonó, hideg bezárások, hiányos töltés, és egyenetlen hőmérséklet-eloszlás.

Központi felső kapurendszer: Egyszerű elrendezés erős irányú szilárdítási képességgel

A központi felső kapurendszer a lendkerekek és a viszonylag egyszerű korong alakú öntvények hagyományos megoldásai közé tartozik..

Ebben a kialakításban, az olvadt fém a középső agyterületről lép be, és sugárirányban kifelé áramlik a perem felé a szalagszakaszon keresztül.

Ez az elrendezés természetes hőmérsékleti gradienst biztosít, mivel a központi agy a töltés és a megszilárdulás során melegebb marad, mint a külső perem.

Megfelelően kialakított felszállókkal kombinálva, a rendszer elősegítheti az irányított megszilárdulást a vékonyabb külső részektől az agy felé, lehetővé téve a központi forró pont táplálását.

Viszont, a központi etetési helyzet több lehetséges problémát is felvet.

A kerékagy régiójának magas hőmérsékletű olvadt fémnek való folyamatos kitétele növeli az agy termikus koncentrációját, ami megnövelheti a forró pontot és növelheti a zsugorodási üregek vagy a mikroporozitás kockázatát.

Emellett, a fémáram közvetlen becsapódása a középpontba turbulenciát generálhat a kezdeti töltési szakaszban, növelve az oxidfilm képződésének és a salak beszivárgásának lehetőségét.

A jobb teljesítmény érdekében, a modern kialakítások gyakran tartalmaznak kerámia habszűrőket a kiöntő medencében, több sugárirányú betétet nyújtson ki a központból, és állítsa be az áramlási irányt, hogy megakadályozza a fém közvetlen becsapódását a vékony szalagfelületekre. Ezek a módosítások segítenek csökkenteni a turbulenciát és javítják a belső tisztaságot.

Gyűrűs résoldali kapurendszer: Előnyben részesített megoldás a féktárcsákhoz és a precíziós forgó alkatrészekhez

Féktárcsákhoz, fékdobok, és egyéb kiváló méretpontosságot és dinamikus egyensúlyt igénylő alkatrészek, a gyűrű alakú hasított oldalkapuzást széles körben az egyik leghatékonyabb megoldásnak tartják.

Ebben a konfigurációban, egy kör alakú futószalag van elrendezve az agyterület körül, a kerület mentén egyenletesen elosztott több keskeny bevágással.

Az olvadt fém egyszerre több irányból kerül a formaüregbe, kiegyensúlyozott töltési mintát hoz létre.

Ennek a rendszernek az a fő előnye, hogy képes egyenletes hőmérséklet-eloszlást elérni a teljes kerületen.

Mivel az olvadt fém közel egy időben éri el az öntvény különböző területeit, a termikus gradiensek minimálisak, a maradék feszültség csökkentése, eloszlás, és kerekségi eltérés.

A viszonylag gyengéd töltési viselkedés csökkenti a turbulenciát is a közvetlen felső öntéshez képest. Az alacsonyabb turbulencia kisebb oxidációt jelent, kevesebb beszorult zárvány, és jobb felületi minőség.

Ez különösen alkalmassá teszi a kialakítást olyan fékelemekhez, ahol a megmunkálási ráhagyás korlátozott, és a méretstabilitás kritikus.

A gyűrű alakú kapurendszer az agyak közötti egyenletesebb szilárdulást is támogatja, web, és külső perem.

Helyesen elhelyezett felszállókkal és hűtéssel kombinálva, hatékonyan tudja szabályozni a zsugorodási hibákat a jelentős falvastagság-ingadozású területeken.

Alsó kapurendszer: Kiváló minőségű töltés nagy teherbírású kerékagyokhoz

Nagy és nehéz kerékagyokhoz, hajtott kerekek, és nagy terhelésű ipari alkatrészek, Az alsó kapuzatot gyakran úgy választják ki, hogy a lehető legmagasabb töltési minőséget érjék el.

Alsó kapurendszerben, az olvadt fém a formaüreg alsó részéből lép be, és fokozatosan emelkedik felfelé.

A fémfelület viszonylag stabil marad a töltés során, jelentősen csökkenti a fröccsenést, légi bevonás, és másodlagos oxidáció.

Ennek a módszernek az elsődleges előnye a kiváló áramlásszabályozás. Mivel az olvadt fém simán emelkedik, nem pedig függőlegesen esik, a turbulens áramlás és a homok erózió veszélye jelentősen csökken.

This is particularly important for large castings where even small amounts of oxide inclusions or sand particles can seriously affect fatigue performance.

Viszont, a fenéktöltésnek is vannak korlátai. Mivel az öntvény felső részeit töltik ki utoljára, hőmérsékletük lecsökkenhet a teljes táplálkozás előtt.

Ezért, az alsó kapuzatot gondosan kell kombinálni hatékony felszálló rendszerekkel, szigetelő hüvelyek, és külső lehűtések a megfelelő adagolási nyomás fenntartása és a zsugorodás kompenzálása érdekében a vastag agyrészekben.

Általános tervezési irányelvek a hatékony kapurendszerekhez

Függetlenül az adott kapuzási konfigurációtól, A kerék- és tárcsaöntvény tervezése során számos alapelvet kell követni.

Általában előnyben részesítik a zárt vagy félig zárt kapurendszert, mert csökkenti a turbulenciát és javítja a salakleválasztást.

A tipikus keresztmetszeti kapcsolat a fúvóka között, futó, ingate pedig kb:

Sprue : Futó : Mit szólnál = 1 : 1.2 : 0.8–1

Ez az arány segít fenntartani a fém sebességének stabilitását, miközben elkerüli a túlzott turbulenciát.

A vízszintes futószalagokat ki kell terjeszteni az utolsó nyíláson túlra, hogy salakgyűjtő zónákat képezzenek, lehetővé téve, hogy a szennyeződések távol maradjanak az öntőüregtől.

A csőrendszerbe gyakran kerámia habszűrőket építenek be, hogy tovább javítsák az olvadék tisztaságát.

Szintén fontos a tok alakja. Legyező alakú, hasított, vagy tangenciális bemetszéseket gyakran használnak kerék- és tárcsaöntvényekhez, mivel ezek fokozatosan osztják el az olvadt fémet, és csökkentik a formák felületére gyakorolt ​​közvetlen hatást..

Végül, a leghatékonyabb kaputervezés az, amelyik eléri sima töltelék, szabályozott hőáramlás, és progresszív megszilárdulás a vékony szakaszoktól a tápláló források felé.

A kapuzás közötti kapcsolat optimalizálásával, emelők, hidegrázás, és öntési geometria, a gyártók jelentősen csökkenthetik a zsugorodási porozitást, zárvány, deformáció, és egyéb gyakori hibák a kerék- és tárcsaöntvényeken.

5. Etetőrendszer tervezése: Felkelők és hidegrázás

Az adagolórendszer kritikus tényező a kerék- és tárcsaöntvények belső minőségének meghatározásában.

Jellegzetes felépítésüknek köszönhetően – nagy kerékagyak, vékonyabb hálók, és a külső felnik – ezek az alkatrészek jelentős különbségeket tartalmaznak a szelvényvastagságban.

During solidification, a vastag agyterület tovább folyékony marad, és nagyobb térfogati zsugorodást tapasztal, így rendkívül érzékeny a zsugorodásra és a mikroporozitásra.

Felszálló kialakítás kerék- és tárcsaöntvényekhez

A kerékagy területe általában a fő táplálási cél, mivel ez jelenti a legnagyobb termikus tömeget az öntvényben.

A felszállókat általában az agy felett vagy annak közelében helyezik el, hogy folyékony fémet biztosítsanak a megszilárdulás végső szakaszában.

Mert szürke öntöttvas keréköntvények (HU-GJL-250, HU-GJL-300), az irányított szilárdítást általában alkalmazzák.

Hengeres vagy ovális felszállókat helyeznek el az agy forró pontjainál, modulusukat pedig magasabbra tervezték, mint a betáplálási zóna, így biztosítva, hogy a felszállócső később fagyjon be, mint az öntvény.

Mert gömbgrafitos vas keréköntvények (EN-GJS-450-10, EN-GJS-600-3), az eutektikus megszilárdulás során a grafit expanziója részleges öntápláló képességet biztosít.

Ezért, elkerülhető a túlzott felszálló térfogat. A modern kialakítások általában a kisebb szigetelt felszállókat kombinálják a hideggel, hogy javítsák az öntési hozamot, miközben megőrzik a belső szilárdságot.

Nagy teherbírású, vastag profilú kerékagyokhoz, szigetelt felszállóhüvelyeket vagy exoterm felszállókat gyakran használnak az adagolási idő meghosszabbítására és a zsugorodási hibák csökkentésére.

Chill alkalmazás és megszilárdulás szabályozása

A hidegrázás a helyi lehűlés felgyorsítására és a megszilárdulási minta szabályozására szolgál.

A hőelvonás növelésével a kiválasztott területeken, a hidegrázás csökkenti a forró pontok méretét, és elősegíti a felszálló felé irányuló megszilárdulást.

Kerék- és tárcsaöntvényekhez, hidegrázás főleg körül:

• Hub oldalfalak, ahol hőkoncentráció lép fel.
• Hub-web átmeneti területek.
• Nagy zsugorodási kockázatú helyi vastag szakaszok.

Viszont, a hűtés elhelyezését gondosan optimalizálni kell. A túlzott hűtés a vékony peremterületeken idő előtti megszilárdulást okozhat, félrefutásokat eredményezve, hideg bezárások, vagy egyenetlen keménységű.

Ezért, a hidegrázás általában elkerülhető a vékony részeken, hacsak nincs szükség speciális mikrostruktúra-szabályozásra.

A leghatékonyabb etetési forma általában a kombinációja szigetelt felszállók és megfelelően elhelyezett hidegrázás, ahol a hidegrázás szabályozza a hőáramlást, míg a felszállók biztosítják a végső zsugorodás kompenzációját.

Gyakori etetési hibák és megoldások

A nem megfelelő adagolási tervezés több tipikus öntési hibához vezethet:

6. Olvasztó, Gömbösítési és oltási eljárás gömbgrafitos öntöttvas keréköntvényekhez

A gömbgrafitos vasat széles körben használják nagy teherbírású kerék- és tárcsaöntvényekhez, mivel kiváló szilárdsági kombinációt biztosít, szívósság, fáradtság ellenállás, és kopási teljesítmény.

A szürkeöntvényhez képest, a képlékeny vas gömb alakú grafit csomókat tartalmaz, amelyek jelentősen csökkentik a feszültségkoncentrációt és javítják a mechanikai tulajdonságokat.

Viszont, a stabil gömbgrafitos öntöttvas minőség elérése az olvadás pontos szabályozását igényli, magnézium kezelés, és az oltási folyamatok.

Olvadási folyamat és kémiai szabályozás

Az olvasztási folyamat megalapozza a gömbgrafitos vas minőségét.

Az elektromos indukciós kemencéket gyakran használják, mivel pontos hőmérséklet- és kémiai összetétel-szabályozást biztosítanak.

A keréköntvények tipikus gömbgrafitos vas minőségei közé tartoznak:

• EN-GJS-450-10
• EN-GJS-600-3

Egy tipikus kémiai összetételi tartomány az:

Tipikus hőmérsékletszabályozás:

• Ürítési hőmérséklet: 1500-1550°C
• Öntési hőmérséklet: 1360-1420°C

A kén és a foszfor szigorú ellenőrzése elengedhetetlen, mert a túlzott szint csökkenti a csomósodást és a mechanikai teljesítményt.

Magnézium csomósító kezelés

A magnéziumkezelés a legfontosabb lépés, amely a grafitot pelyhekből gömb alakú csomókká alakítja. A legáltalánosabb módszer az olvadt vashoz hozzáadott magnézium-ferroszilícium ötvözetet alkalmaz.

A kezelés során, a magnézium kénnel és oxigénnel reagál, erős reakciót keltve.

A kezelési hőmérséklet megfelelő szabályozása, ötvözet hozzáadása, és magnézium visszanyerése szükséges a stabil csomós grafit előállításához.

Gyenge nodularizációt okozhat:

• Vermikuláris grafitképződés.
• Csökkentett szakítószilárdság és nyúlás.
• Alacsonyabb fáradtságállóság.

Kiváló minőségű gömbgrafitos vas szerkezetnek kell lennie:

• Magas grafit csomósság.
• Egyenletes grafiteloszlás.
• Szabályozott csomóméret.
• Megfelelő ferrit/perlit mátrix a teljesítménykövetelményeknek megfelelően.

Oltás és grafitfinomítás

Az oltás javítja a grafit gócképződését és stabilizálja a végső mikrostruktúrát. Általában két szakaszban hajtják végre: kezdeti oltás ütögetésekor és másodlagos oltás öntés közben.

Kalciumot tartalmazó ferroszilícium alapú oltóanyagok, bárium, vagy cirkóniumot szoktak használni.

A hatékony oltás segít:

• Növelje a grafit csomók számát.
• Csökkentse a karbidképződést.
• A mechanikai tulajdonságok javítása.
• Egyenletes keménységeloszlás elérése.

Nagy keréköntvényekhez, az oltás különösen fontos, mert a homokformákban való lassú hűtés durva grafithoz és csökkent szilárdsághoz vezethet.

7. Rázkódás, Hűtési és hőkezelési folyamat

A shakeout, hűtés, és a hőkezelési szakaszok fontos szerepet játszanak a méretpontosság megőrzésében, mechanikai tulajdonságok, valamint a kerék- és tárcsaöntvények hosszú távú szervizmegbízhatósága.

Bár az öntési folyamat a megszilárdulás után befejeződik, a hűtés alatti helytelen kezelés vagy a formából való idő előtti eltávolítás maradék feszültséget okozhat, eloszlás, és még repedés is, különösen a nagy átmérőjű alkatrészeknél, egyenetlen falvastagság, és szigorú egyensúlyi követelmények.

Shakeout és Holding Time Control

Öntés és megszilárdulás után, az öntvényeknek elegendő ideig a homokformában kell maradniuk a felrázás előtt.

A homokforma hőszigetelést biztosít, és lehetővé teszi az öntvény fokozatos lehűlését, csökkenti a hőmérséklet-gradienseket a vastag és vékony szakaszok között.

Az idő előtti felrázás túl korán távolítja el ezt a hővédelmet, egyenetlen hűtést okozva és növelve annak kockázatát:

• Maradék hőfeszültség okozta agydeformáció.
• Web torzulás és laposság elvesztése.
• Felületi repedés a nagy igénybevételnek kitett helyeken.

A szükséges tartási idő elsősorban a dobás méretétől függ, falvastagság, anyagtípus, és a penész jellemzői.

A tipikus tartási idők:

Nagy gömbgrafitos öntöttvas kerekekhez, gyakran előnyben részesítik a formán belüli meghosszabbított hűtést, mert a lassú hűtés csökkenti a termikus gradienseket és javítja a méretstabilitást.

Shakeout után, az öntvényekkel óvatosan kell bánni. A nagy kerék- és tárcsaöntvényeket nem szabad egymásra rakni vagy egyenetlen alátámasztás alá helyezni, mivel saját súlyuk maradandó hajlítási deformációt okozhat, miközben a fém még megemelt hőmérsékleten van.

Szabályozott hűtés Shakeout után

A formából való kivétel után, a kerék- és tárcsaöntvényeknek ellenőrzött körülmények között folytatniuk kell a hűtést.

Gyors hűtés, különösen nagy keresztmetszetű gömbgrafitos öntöttvas alkatrészekhez, túlzott hőfeszültséget generálhat az agy és a felni között.

A megfelelő hűtési gyakorlat magában foglalja:

• Kerülje a vízzel vagy erős légárammal történő kényszerhűtést.
• Lehetővé teszi az öntvények természetes lehűlését ellenőrzött környezetben.
• Az öntvények egyenletes alátámasztása a gravitációs torzítás elkerülése érdekében.

Képlékeny vas kerekekhez, a szabályozott hűtés a végső mikroszerkezetet is befolyásolja.

A lassú hűtés elősegíti a grafit növekedését és csökkenti a nemkívánatos karbidok képződését, míg a túlzott hűtési sebesség növelheti a keménységet és csökkentheti a szívósságot.

Stresszoldó hőkezelés

Maradék feszültség keletkezik az öntés során, mert a különböző szakaszok különböző sebességgel húzódnak össze a hűtés során.

A vastag agy, vékony háló, és a külső perem eltérő hőösszehúzódási viselkedést tapasztal, belső feszültséget eredményez, még akkor is, ha nincsenek látható hibák.

Nagy pontosságú kerékalkatrészekhez, főleg féktárcsák, hajtott kerekek, és nagy csomópontok, feszültségmentesítő izzítást általában megmunkálás előtt végeznek.

Egy tipikus stresszoldó folyamat magában foglalja:

• Fűtési hőmérséklet: 500-550°C
• Tartási idő: az öntvény vastagsága és súlya határozza meg
• Ellenőrzött kemencehűtés az új hőterhelés minimalizálása érdekében

Ez a kezelés csökkenti a maradék feszültséget és javítja a megmunkálási stabilitást. Stresszoldás nélkül, az öntvények deformálódhatnak a durva vagy simító megmunkálás során, mivel az anyag eltávolítása felszabadítja a belső feszültséget.

8. Következtetés

A kerék- és tárcsaalkatrészek homoköntése egy rendkívül speciális eljárás, amely gondos koordinációt igényel a formatervezés között, kapuzási technológia, takarmányozási stratégia, kohászat, és a hűtés szabályozása.

A kiváló minőségű keréköntvények előállításának kulcsa nem egyszerűen a teljes töltés elérése, hanem a teljes termikus és folyadékáramlási folyamatot szabályozza:

• A helyes öntési irány kiválasztása;
• Stabil és tiszta töltőrendszerek tervezése;
• Hub termikus hotspotjainak kezelése;
• Hatékony emelők és hűtések alkalmazása;
• A gömbgrafitos vaskohászat irányítása;
• Szimuláció alapú optimalizálás használata.

Megfelelően megtervezett homoköntési eljárásokkal, a gyártók nagy és összetett kerék- és tárcsaöntvényeket tudnak gyártani, kiváló mechanikai tulajdonságokkal, dimenziós pontosság, és hosszú távú szolgáltatási megbízhatóság igényes ipari alkalmazásokhoz.

LangHe – kerék- és tárcsaöntvények professzionális egyedi gyártója Kínában

LangHe egy profi Egyedi kerék- és tárcsaöntvényekre szakosodott kínai gyártó, kiváló minőségű öntési megoldások biztosítása ipari forgó alkatrészekhez, beleértve a lendkerekeket is, féktárcsák, kerekes csomópontok, szíjtárcsák, fogaskeréktárcsák, fékdobok, és nagy teherbírású gépalkatrészek.

Nagy tapasztalattal rendelkezik a homoköntés és a gyanta homoköntési technológiák terén, A LangHe támogatja az ügyfeleket a kezdeti öntési tervezéstől és a folyamatoptimalizálástól a gyártásig, megmunkálás, ellenőrzés, és a végső szállítás.

A LangHe kerék- és tárcsaöntvényeket gyárt sokféle anyagból, beleértve szürke öntöttvas, csillapító vas, szénacél, ötvözött acél, és rozsdamentes acél, megfelel az autóipar követelményeinek, ipari felszerelés, energia, szállítás, és nehézgépes alkalmazások.

Szigorú minőségellenőrzésen keresztül, fejlett gyártási képességek, és testreszabott mérnöki támogatás, LangHe tartós, költséghatékony, és alkalmazás-specifikus öntési megoldások az ügyfelek számára világszerte.

Megbízhatóként egyedi kerék- és tárcsaöntvénygyártó Kínában, A LangHe elkötelezett amellett, hogy segítse a globális ügyfeleket a magasabb termékmegbízhatóság elérésében, optimalizált öntési teljesítmény, valamint csökkentett gyártási költségek a professzionális öntési szakértelem és a folyamatos folyamatinnováció révén.

Egyedi precíziós öntvényekért forduljon hozzánk.