22 типа дефектов литья под давлением: причины и профилактика

Дом » 22 типа дефектов литья под давлением: причины и профилактика

Литье под давлением — эффективный процесс изготовления сложных металлических деталей, но такие дефекты, как пористость, усадка и образование «холодных» швов, могут привести к снижению качества и увеличению затрат. В этой статье описаны распространённые типы дефектов, причины их возникновения и методы их предотвращения, которые помогут вам оптимизировать процесс. процесс литья под давлением.

Распространенные типы дефектов литья под давлением

Понимание распространённых дефектов литья под давлением крайне важно для производителей высококачественных компонентов. Эти дефекты могут проявляться в различных формах, каждый из которых имеет уникальные причины и характеристики, влияющие на качество, функциональность и внешний вид компонента. Ниже представлены 22 распространённых типа дефектов.

Отверстия

Порции (отверстия) — это небольшие круглые пустоты, образующиеся в затвердевшем металле из-за скопившихся пузырьков, которые могут появляться как на поверхности, так и внутри металла. Эти поры не только снижают прочность материала, но и портят его внешний вид.

ПричиныОбразование пор обусловлено главным образом выделением растворённых газов (например, водорода) из расплавленного металла при охлаждении. Высокая влажность или неправильные процессы плавки могут усугубить это явление, особенно при литье алюминия под давлением.

Профилактика и решения: Чтобы уменьшить возникновение проколов, можно предпринять следующие меры:

Используйте технологию роторной дегазации для удаления газов из расплавленного металла.
Строго контролируйте температуру плавления в пределах 650-700°C.
Перед использованием убедитесь, что форма полностью сухая.

Подземная отдушина

Подповерхностные газовые раковины – это газовые карманы, образующиеся под поверхностью отливки, которые трудно обнаружить из-за их скрытого характера. Этот дефект может привести к внутренним дефектам отливки, потенциально вызывая усталостное разрушение и другие проблемы.

Причины: Подповерхностные газовые раковины обычно образуются из-за того, что газы, попавшие в расплавленный металл при затвердевании, не могут полностью выйти наружу. При литье цинка под давлением быстрое охлаждение усугубляет это явление, и неправильное проектирование вентиляционных отверстий является основной причиной таких дефектов.

Профилактика и решения: Для эффективного снижения вероятности образования подземных газовых раковин можно принять следующие меры:

Оптимизируйте конструкцию вентиляционной системы, чтобы обеспечить плавный отвод газа.
Используйте моделирование с помощью вычислительной гидродинамики (CFD) для моделирования течения металла, заранее прогнозируя и решая проблемы, связанные с скоплением газа.
Регулярно проверяйте вентиляцию формы, чтобы убедиться в отсутствии засоров в вентиляционных каналах.

Открытые отверстия

Открытые раковины — это видимые поры на поверхности отливки, похожие на раковины. Хотя эти дефекты легко обнаружить, они могут негативно повлиять на внешний вид отливки и её коррозионную стойкость.

Причины: Открытые раковины образуются главным образом из-за газов (таких как кислород или водород), выделяющихся из расплавленного металла при охлаждении. Кроме того, эта проблема может быть вызвана чрезмерно высокой скоростью впрыска или неправильными процессами плавки, особенно часто встречающимися при литье алюминия под давлением.

Профилактика и решения: Чтобы уменьшить возникновение открытых отверстий, можно предпринять следующие меры:

Провести дегазацию металла для удаления газов из расплавленного металла.
Контролируйте параметры впрыска и оптимизируйте профили скорости, чтобы обеспечить равномерное заполнение формы металлом.
Избегайте использования чрезмерного количества смазочных материалов для уменьшения количества газов.

Открытая усадка

Открытая усадка – это углубления или пустоты на поверхности, образующиеся при затвердевании отливки и непосредственно выходящие на поверхность. Этот дефект не только ухудшает внешний вид отливки, но и отрицательно влияет на точность размеров.

Причины: Основной причиной открытой усадки является недостаточная компенсация сокращения объёма жидкого металла при затвердевании. Неравномерное охлаждение, особенно в толстостенных алюминиевых деталях, ещё больше усугубляет эту проблему.

Профилактика и решения: Для эффективного снижения возникновения открытой усадки можно предпринять следующие меры:

Оптимизируйте толщину стенки детали на этапе проектирования, чтобы обеспечить однородность и уменьшить колебания охлаждения.
Стратегически расположите охлаждающие каналы, чтобы обеспечить достаточную компенсацию усадки при затвердевании жидкого металла.
Используйте инструменты моделирования (например, программное обеспечение для моделирования литья), чтобы прогнозировать потенциальные проблемы в процессе затвердевания и заранее оптимизировать конструкцию.

Закрытая усадка

Закрытая усадка подразумевает образование внутренних пустот или микроскопических усадочных пор внутри отливки, которые невидимы, но существенно ослабляют структурную целостность и прочность.

Причины: Основной причиной закрытой усадки является уменьшение объёма при кристаллизации металла, когда горячие точки не получают своевременного восполнения металла. Это явление особенно часто встречается в изолированных толстых участках при литье цинка под давлением.

Профилактика и решения: Для эффективного контроля возникновения закрытой усадки можно предпринять следующие меры:

Применяйте усиление давления (например, вторичное давление), чтобы обеспечить достаточное заполнение горячих точек во время затвердевания.
Используйте инструменты моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) для прогнозирования закономерностей затвердевания, заблаговременного выявления и решения потенциальных проблем.
Избегайте изолированных толстых участков на этапе проектирования и оптимизируйте геометрию детали, чтобы обеспечить равномерное охлаждение и подачу.

Стрижки и мойки

Подтёки и заусенцы представляют собой излишки металла на поверхности отливки, часто имеющие вид невысоких выступов. Этот дефект образуется в результате эрозии поверхности формы расплавленным металлом под высоким давлением.

Причины: Основными причинами порезов и сколов являются чрезмерно быстрое течение металла под высоким давлением, приводящее к эрозии поверхности формы. Кроме того, недостаточное покрытие формы при литье тонкостенных деталей из цинка под давлением усугубляет эту проблему.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения порезов и порезов можно предпринять следующие меры:

Оптимизируйте покрытия форм для повышения устойчивости к эрозии.
Уменьшите скорость впрыска, чтобы минимизировать воздействие потока металла на форму.
Выбирайте материалы пресс-форм с более высокой коррозионной стойкостью, чтобы увеличить срок службы и стабильность пресс-формы.

Слияние

Сплавление — это образование тонких хрупких пленок на поверхности отливки в результате сплавления частиц песка или примесей с металлом. Этот дефект не только ухудшает качество поверхности отливки, но и может снизить её общее качество.

Причины: Основная причина плавления — загрязнение формы или химические реакции при высоких температурах. При литье под давлением остатки разделительных составов также могут вызывать эту проблему, особенно в условиях высокотемпературной плавки.

Профилактика и решения: Для эффективного снижения возникновения дефектов сплавления можно предпринять следующие меры:

Тщательно очистите форму, чтобы на ее поверхности не осталось никаких загрязнений.
Используйте высококачественные разделительные составы, чтобы снизить вероятность химических реакций.
Регулярно проверяйте источники загрязнения в процессе производства и своевременно устраняйте потенциальные опасности.

Закончиться

Вытекание — это вытекание жидкого металла из формы, приводящее к неполным или отсутствующим формам отливки. Этот дефект не только приводит к перерасходу материала, но и существенно снижает эффективность производства.

Причины: Основными причинами биения являются плохое уплотнение формы или недостаточное усилие зажима, что особенно часто встречается на этапе литья алюминия под высоким давлением. Неточное выравнивание формы или проблемы с системой уплотнения могут усугубить это явление.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов, связанных с биением, можно предпринять следующие меры:

Увеличьте силу зажима формы, чтобы обеспечить надежное закрытие во время фазы высокого давления.
Регулярно проверяйте совмещение пресс-формы, чтобы обеспечить точное соответствие всех ее частей.
Используйте автоматизированные системы герметизации для повышения надежности и однородности герметизации.

Набухает

Вздутия представляют собой гладкие выступы на вертикальных поверхностях отливки, вызывающие изменение её формы. Этот дефект не только ухудшает внешний вид отливки, но и может негативно сказаться на точности размеров.

Причины: Основными причинами вздутий являются деформация формы под высоким давлением или неравномерное распределение давления. При литье цинка под давлением быстрое заполнение формы ещё больше усугубляет эту проблему, увеличивая локальное давление на форму.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов вздутия можно предпринять следующие меры:

Укрепить конструкцию пресс-формы, чтобы повысить прочность на сжатие и снизить риск деформации.
Контролируйте скорость наполнения, чтобы избежать чрезмерного местного давления из-за быстрого наполнения.
Обеспечьте равномерное распределение давления и оптимизируйте параметры впрыска для снижения концентрации напряжений.

Капли

Капли – это выступы, образующиеся на поверхности отливки после попадания частиц песка или примесей в расплавленный металл, обычно на верхней поверхности. Этот дефект ухудшает внешний вид отливки и качество её поверхности.

Причины: Основная причина образования капель — загрязнение отслоившимися частицами в форме или отслоение частиц из-за вибрации во время производства. Хотя при литье под давлением это явление встречается реже, оно всё же требует особого внимания, особенно при высокоточном литье.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов падения можно предпринять следующие меры:

Предварительно обработайте форму, чтобы удалить свободные частицы и обеспечить чистоту ее поверхности.
Используйте системы фильтрации во время потока расплавленного металла для удаления возможных примесей.
Уменьшите источники вибрации на производственной линии, чтобы снизить риск отслоения частиц.

Крысиные хвосты, вены и пряжки

«Крысиные хвосты», прожилки и складки — это трещины или линии, образующиеся на поверхности отливки вследствие коробления формы (деформации изгиба), в тяжёлых случаях образующие заметные морщины. Эти дефекты не только портят внешний вид отливки, но и могут снизить качество её поверхности.

Причины: Основными причинами этих дефектов являются деформации пресс-формы из-за термических напряжений при высоких температурах, особенно когда основание пресс-формы покрыто расплавленным металлом. Это явление ещё больше усугубляется в условиях высоких температур.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения этих дефектов можно предпринять следующие меры:

Равномерно нагревайте форму, чтобы избежать локального перегрева, приводящего к концентрации термических напряжений.
Оптимизируйте систему охлаждения, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры в пресс-форме и снизить вероятность термической деформации.
Выбирайте материалы форм с более высокой термостойкостью, чтобы повысить устойчивость к деформации в условиях высоких температур.

Проникновение металла

Проникновение металла в форму — это проникновение жидкого металла в мельчайшие щели на поверхности формы и его застывание, приводящее к образованию шероховатостей на поверхности отливки. Этот дефект существенно влияет на качество поверхности и внешний вид отливки.

Причины: Основными причинами проникновения металла являются повреждение поверхности формы или избыточное давление, приводящее к просачиванию жидкого металла в щели формы. Это явление особенно распространено при литье цинка под давлением, особенно в условиях высокого давления.

Профилактика и решения: Для эффективного снижения вероятности проникновения металла можно принять следующие меры:

Регулярно проводите техническое обслуживание формы, чтобы устранить повреждения поверхности и обеспечить ее гладкость без трещин.
Контролируйте давление впрыска, чтобы избежать чрезмерного давления, приводящего к проникновению металла в зазоры формы.
Нанесите высококачественные поверхностные покрытия, чтобы повысить устойчивость поверхности формы к проникновению.

Горячий разрыв/трещина

Горячий надрыв/трещина – это разветвлённые трещины, образующиеся в отливке при затвердевании из-за усадочных напряжений. Этот дефект значительно снижает прочность и надёжность отливки, особенно в условиях высоких напряжений.

Причины: Основными причинами горячих трещин являются внутренние напряжения, возникающие вследствие усадочных напряжений, и неравномерное охлаждение при затвердевании металла. При литье алюминия под давлением быстрое охлаждение ещё больше усугубляет эту проблему, увеличивая вероятность образования трещин.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов горячего разрыва можно предпринять следующие меры:

Внедрите прогрессивное охлаждение и оптимизируйте кривые охлаждения, чтобы снизить концентрацию напряжений во время охлаждения.
Оптимизируйте состав сплава, выбрав материалы с лучшей трещиностойкостью, чтобы снизить чувствительность к трещинам.
Используйте инструменты моделирования для прогнозирования распределения напряжений, заранее определяя и устраняя потенциальные риски возникновения трещин.

Горячие/жесткие точки

Горячие/твёрдые точки — это локальные области в отливке с более высокой твёрдостью, чем окружающие области. Эти области затрудняют последующую обработку, увеличивая износ инструмента и снижая эффективность обработки.

Причины: Основными причинами образования горячих/твёрдых пятен являются изменения структуры металла, вызванные локальным быстрым охлаждением или перепадами температур. Это явление обычно вызвано неравномерной конструкцией системы охлаждения или неправильной компоновкой охлаждающих каналов.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения образования горячих/твердых пятен можно предпринять следующие меры:

Разработайте равномерную систему охлаждения, чтобы обеспечить одинаковую скорость охлаждения во всех частях отливки.
Стратегически размещайте охлаждающие каналы, чтобы оптимизировать пути охлаждения и уменьшить локальные градиенты температур.
Контролируйте распределение тепла в отливке и оперативно корректируйте параметры охлаждения, чтобы избежать быстрого локального охлаждения.

Гореть

Пригар – это наросты, образующиеся в результате химических реакций между металлом и поверхностью формы. Этот дефект не только ухудшает качество поверхности отливки, но и сокращает срок службы формы.

Причины: Основной причиной пригара является несовместимость металла и материалов формы при высоких температурах, особенно при длительном контакте металла с формой. Это явление особенно распространено в процессах высокотемпературного литья.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов при ожогах можно предпринять следующие меры:

Используйте термостойкие покрытия, чтобы уменьшить прямой контакт между металлом и поверхностью формы, снижая тем самым вероятность химических реакций.
Контролируйте время контакта металла с формой, чтобы избежать длительного контакта при высоких температурах, приводящего к пригоранию.
Выбирайте материалы формы, лучше совместимые с металлом, чтобы снизить возникновение химических реакций.

Холодное закрытие/перекрытие

Под «холодным смыканием» понимаются линейные или трещиноподобные дефекты, образующиеся в отливке, при которых потоки металла не сплавляются полностью. Этот дефект не только ухудшает внешний вид отливки, но и может ослабить её структурную целостность.

Причины: Основными причинами холодного затвора/затвора являются недостаточная температура металла или турбулентность потока, препятствующая полному сплавлению струй металла. Кроме того, эту проблему усугубляет ненадлежащая конструкция проточного тракта.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов холодного закрытия/перекрытия можно предпринять следующие меры:

Поддерживайте соответствующую температуру металла, чтобы обеспечить хорошую текучесть и избежать проблем с плавлением из-за низкой температуры.
Проектируйте пути ламинарного потока, чтобы уменьшить турбулентность и обеспечить плавный поток металла.
Используйте инструменты моделирования CFD (вычислительной гидродинамики) для оптимизации путей потока металла, заранее выявляя и решая потенциальные проблемы потока.

Ошибки

Недоливы — это пустоты, образующиеся при неполном заполнении полости формы жидким металлом. Этот дефект приводит к получению неполных отливок, не соответствующих проектным требованиям.

Причины: Основными причинами неисправностей являются низкая температура металла или его плохая текучесть, что приводит к затвердеванию при заливке. Кроме того, неправильная конструкция литниковой системы ограничивает поток металла, увеличивая риск неисправностей.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов, связанных с неправильным запуском, можно предпринять следующие меры:

Увеличьте температуру заливки металла, чтобы обеспечить достаточную текучесть для заполнения полости формы.
Оптимизировать конструкцию литниковой системы, чтобы уменьшить сопротивление потоку и обеспечить равномерное заполнение формы металлом.
Используйте инструменты моделирования для анализа и оптимизации путей заливки металла, заранее выявляя и устраняя потенциальные проблемы с заливкой.

Холодные выстрелы

Под «холодными брызгами» понимают твердые частицы, образующиеся из-за разбрызгивания во время заливки, которые внедряются в отливку, приводя к дефектам поверхности и неровностям структуры.

Причины: Основной причиной появления холодных литьевых дефектов является разбрызгивание металла во время заливки, когда образующиеся металлические частицы внедряются в поверхность отливки после затвердевания. Высокоскоростная инжекция усиливает разбрызгивание, увеличивая вероятность появления холодных литьевых дефектов.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов, связанных с холодной дробью, можно предпринять следующие меры:

Контролируйте скорость впрыска, чтобы избежать чрезмерной скорости, приводящей к разбрызгиванию металла.
Внедрить системы фильтрации в литниковую систему для улавливания твердых частиц, образующихся при разбрызгивании.
Обеспечьте плавный процесс заливки, чтобы уменьшить турбулентность и разбрызгивание потока металла.

Шлаковые включения (корка)

Шлаковые включения (пленки) – это металлические налёты, образующиеся на поверхности отливки из-за застрявшего шлака или оксидов, приводящие к неровностям. Этот дефект не только ухудшает внешний вид отливки, но и может снизить её механические свойства.

Причины: Основной причиной образования шлаковых включений/пленок является загрязненный расплавленный металл, содержащий неочищенный шлак или оксиды. Во время заливки эти примеси попадают в отливку, образуя поверхностные дефекты.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов, связанных со шлаковыми включениями/пленкой, можно предпринять следующие меры:

Используйте системы фильтрации во время потока расплавленного металла для удаления шлака и оксидов, обеспечивая чистоту металла.
Проведите дегазацию для снижения содержания газа и примесей в расплавленном металле.
Строго контролируйте чистоту расплавленного металла, чтобы не допустить попадания примесей в литниковую систему.

Сдвиг/несоответствие

Смещение/несоответствие – это дефект смещения отливки, вызванный неправильным совмещением формы. Этот дефект влияет на точность размеров и однородность внешнего вида отливки, особенно в производстве с высокими требованиями к точности.

Причины: Основными причинами смещения/несоответствия являются смещение пресс-формы во время установки или эксплуатации, а также ошибки при её установке. Кроме того, вибрация во время производства может привести к смещению пресс-формы, что может привести к проблемам со смещением.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов смещения/несоответствия можно предпринять следующие меры:

Обеспечьте точное выравнивание пресс-форм, используя высокоточные инструменты и методы выравнивания.
В конструкцию пресс-формы следует встраивать механизмы блокировки, чтобы исключить смещение в процессе производства.
Внедрение автоматизированных систем установки для снижения количества ошибок, связанных с человеческим фактором, и повышения точности и единообразия установки пресс-форм.

Вспышка, плавник и заусенцы

Заусенцы, граты и облои представляют собой избыточные выступы металла на линии разъема отливки. Эти дефекты не только ухудшают внешний вид отливки, но и увеличивают трудоёмкость последующей обработки.

Причины: Основными причинами появления заусенцев, облоя и заусенцев являются недостаточное усилие зажима пресс-формы или утечка металла по линии разъема под высоким давлением. Кроме того, износ или повреждение линии разъема усугубляют эти дефекты.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения образования заусенцев, облоя и заусенцев можно предпринять следующие меры:

Оптимизируйте усилие зажима формы, чтобы обеспечить плотное прилегание линии разъема и предотвратить утечку металла.
Регулярно обслуживайте и ремонтируйте линию разъема, чтобы избежать нарушения герметичности из-за износа или повреждения.
Контролируйте давление впрыска, чтобы избежать чрезмерного давления, приводящего к переливу металла через линию разъема.

Деформация

Коробление — это изменение формы отливки после затвердевания, вызванное неравномерным напряжением или остаточным тепловыделением. Этот дефект может привести к отклонениям размеров отливки, что влияет на её сборку и функциональность.

Причины: Основными причинами коробления являются неравномерное распределение напряжений при охлаждении или влияние остаточного тепла. Различия в скорости охлаждения приводят к неравномерной усадке в различных зонах отливки, что приводит к изменению её формы.

Профилактика и решения: Для эффективного предотвращения дефектов коробления можно предпринять следующие меры:

Достигните равномерного охлаждения за счет оптимизации конструкции системы охлаждения для снижения концентрации напряжений во время охлаждения.
Добавьте опорные конструкции в конструкцию отливки для повышения устойчивости формы.
Для снятия остаточных напряжений и восстановления стабильности формы отливки используйте постобработку методом отжига.

Заключение

Для минимизации дефектов литья необходим комплексный подход, сочетающий материаловедение и технологическую разработку. Ключ к производству высококачественных литьевых изделий заключается в комплексных стратегиях контроля дефектов на протяжении всего производственного цикла. Это включает в себя углубленный анализ конструкции, оптимизацию параметров процесса и строгий контроль для обеспечения стабильного качества продукции.

Как один из ведущих производители литья под давлением, 1ТП1Т Мы применяем системный подход к глубокому анализу взаимосвязи между дефектами литья, такими как пористость и усадка. Мы понимаем, что корректировки, направленные на предотвращение одного дефекта, могут повлиять на возникновение других. Сотрудничая с нами, вы получите выгоду от нашего опыта в предотвращении дефектов, передовых производственных технологий и стремления поставлять компоненты, соответствующие самым строгим стандартам качества.

Обращайтесь к нам немедленно, чтобы получить профессиональные услуги по обработке деталей и помочь вашим изделиям достичь более высоких стандартов качества!

Часто задаваемые вопросы

Какие типы дефектов наиболее распространены при литье под давлением?

К распространённым дефектам литья под давлением относятся пористость (например, точечные раковины и подповерхностные газовые пузыри), усадка (например, открытая и закрытая усадка), холодные зазоры, облой и горячие трещины. Эти дефекты часто возникают из-за несоответствия параметров процесса, таких как проблемы с контролем температуры или давления, что приводит к ухудшению прочности и внешнего вида изделия. Раннее выявление и оптимизация процесса позволяют эффективно снизить частоту их возникновения.

Как эффективно предотвратить дефекты пористости?

Ключ к предотвращение пористости оптимизирует обработку расплавленного металла, например, с помощью методов дегазации и вакуумного литья под давлением для удаления растворенных газов. Одновременно с этим необходимо обеспечить эффективные системы вентиляции для уменьшения газоудержания.

Какова основная причина возникновения усадочных дефектов?

Дефекты усадки в основном вызваны изменениями объёма при затвердевании металла и неравномерным охлаждением, часто возникающими в толстостенных областях. Исключение изолированных утолщённых участков при проектировании и использование программного обеспечения для моделирования для прогнозирования закономерностей затвердевания могут значительно снизить остроту проблемы.

Как избежать дефектов холодного закрытия?

Холодные затворы возникают из-за недостаточного расплавления потоков металла, обычно из-за низких температур или чрезмерной турбулентности. Стратегии предотвращения включают поддержание температуры расплава, оптимизацию литниковых систем для ламинарного течения и регулировку скорости впрыска.

Каково решение проблемы дефектов вспышки?

Облой возникает из-за недостаточного усилия смыкания или износа пресс-формы, что приводит к избыточному переливу металла. Решения включают регулярное обслуживание пресс-формы, точный расчёт усилия смыкания и контроль давления впрыска.