> Νέα > Νέα του κλάδου

Κρίσιμα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν το φινίρισμα της επιφάνειας των χυτών

2022-10-13

Η ακρίβεια διαστάσεων με την οποία μπορούν πλέον να παραχθούν χύτευση άμμου έχει προσεγγίσει αυτή των επενδυτικών χυτών. Οι τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης με άμμο έχουν βελτιώσει σημαντικά την ακρίβεια των διαστάσεων των καλουπιών και των πυρήνων, αλλά απέτυχαν να ταιριάξουν με την ομαλότητα της επιφάνειας των συμβατικών χυτών άμμου, πόσο μάλλον των επενδυτικών χυτών.

Η χύτευση επενδύσεων παρέχει πολύ λεία εξαρτήματα με εξαιρετική ανάλυση χαρακτηριστικών και ακρίβεια διαστάσεων. Τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα καλούπια άμμου και πυρήνες μπορεί να παρέχουν μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση στη χύτευση επένδυσης, εάν η διαδικασία μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις τόσο των διαστάσεων όσο και της επιφάνειας.

Αν και έχουν γίνει πολλές αλλαγές και βελτιώσεις στον τομέα των αναλώσιμων χυτηρίων, η άμμος είναι το μόνο υλικό που έχει μείνει κάπως σταθερό. Μετά την εξόρυξη και το πλύσιμο, εάν απαιτείται, η άμμος χυτηρίου ταξινομείται σε μεμονωμένες ομάδες ή ομάδες δύο ματιών και αποθηκεύεται. Συνδυάζονται σε κανονικές διανομές για αποστολή στον πελάτη του χυτηρίου. Αν και υπάρχουν πολλές διαφορετικές κατανομές ορυχείων, άμμος παρόμοιου αριθμού λεπτότητας κόκκων AFS παρέχεται σε παρόμοιες κατανομές. Το φινίρισμα επιφάνειας αποτελεί αναπόσπαστο μέρος των προδιαγραφών ποιότητας χύτευσης. Τα τραχιά φινιρίσματα εσωτερικής επιφάνειας στα χυτά υλικά μπορούν να προκαλέσουν απώλεια απόδοσης τόσο για τα υγρά όσο και για τα αέρια υψηλής ταχύτητας. Αυτό συμβαίνει με τα εξαρτήματα του υπερσυμπιεστή και της πολλαπλής εισαγωγής. Το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Αϊόβα έχει διερευνήσει τα χαρακτηριστικά του υλικού καλουπιού που επηρεάζουν την ομαλότητα της επιφάνειας για τα χυτά. Η έρευνα διεξήχθη σε προϊόντα χύτευσης αλουμινίου, αλλά έχει εφαρμογές και συνάφεια σε σιδηρούχα κράματα που δεν παρουσιάζουν ελαττώματα όπως ελαττώματα διείσδυσης ή λιωμένης άμμου. Η μελέτη διερευνά την επίδραση των χαρακτηριστικών των μέσων χύτευσης όπως η λεπτότητα της άμμου, ο τύπος υλικού και η επιλογή πυρίμαχης επίστρωσης. Στόχος του έργου ήταν να πραγματοποιηθούν επενδύσεις χύτευσης επιφανειών σε χυτά μέρη με άμμο.

Διαπερατότητα και Αποτελέσματα Επιφανείας

Η διαπερατότητα AFS ορίζεται ως ο χρόνος που χρειάζεται για να περάσει ένας γνωστός όγκος αέρα μέσα από ένα τυπικό δείγμα σε κεφαλή 10 cm νερού. Απλώς, η διαπερατότητα AFS αντιπροσωπεύει την ποσότητα των ανοιχτών χώρων μεταξύ των αδρανών κόκκων που επιτρέπει στον αέρα να περάσει. Το GFN ενός υλικού αλλάζει σημαντικά τη διαπερατότητα μέχρι τα 80 GFN, όπου η τάση φαίνεται να ισοπεδώνεται.

Τα δεδομένα δείχνουν ότι η ίδια τραχύτητα επιφάνειας μπορεί να επιτευχθεί με οποιοδήποτε σχήμα σωματιδίου με διαφορετικούς ρυθμούς. Τα σφαιρικά και στρογγυλά υλικά κόκκων βελτιώνουν την ομαλότητα της χύτευσης με επιταχυνόμενο ρυθμό σε σύγκριση με τα γωνιακά και υπογωνιακά αδρανή.

Αποτελέσματα γωνίας επαφής γαλλίου

Διεξήχθησαν μετρήσεις γωνίας επαφής για τη μέτρηση της σχετικής διαβρεξιμότητας των συνδεδεμένων συσσωματωμάτων χύτευσης με υγρό μέταλλο χρησιμοποιώντας μια δοκιμή υγρού γαλλίου. Η κεραμική άμμος είχε την υψηλότερη γωνία επαφής ενώ το ζιρκόνιο και η ολιβίνη είχαν παρόμοια χαμηλότερη γωνία επαφής. Το γάλλιο εμφάνισε υδρόφοβη συμπεριφορά σε όλες τις επιφάνειες άμμου. Ένα παρόμοιο AFS-GFN χρησιμοποιήθηκε για όλα τα δείγματα. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η γωνία επαφής για τους τύπους άμμου εξαρτιόταν σε μεγάλο βαθμό από το σχήμα των κόκκων του αδρανούς, όπως φαίνεται στον δευτερεύοντα άξονα, παρά από το βασικό υλικό. Οι κεραμικές άμμοι είχαν το πιο στρογγυλό σχήμα και οι ολιβινικές άμμοι παρουσίαζαν ένα πολύ γωνιακό σχήμα. Ενώ η διαβρεξιμότητα της επιφάνειας του βασικού αδρανούς μπορεί να παίζει ρόλο στο φινίρισμα της επιφάνειας χύτευσης, το εύρος των μετρήσεων της γωνίας επαφής στη σειρά δοκιμής ήταν υποδεέστερο του σχήματος κόκκου.

Αποτελέσματα τραχύτητας επιφάνειας από δοκιμαστικά χυτά

Τα αποτελέσματα της τραχύτητας της επιφάνειας μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα προφίλόμετρο επαφής. Υπήρξε σημαντική βελτίωση στην ομαλότητα της επιφάνειας από το πυρίτιο 44 GFN τριών οθονών έως το πυρίτιο 67 GFN με τέσσερις οθόνες. Οι αλλαγές πέραν του 67 GFN δεν έδειξαν επίδραση στην τραχύτητα της επιφάνειας παρά τη διακύμανση στο πλάτος κατανομής. Τηρείται η τιμή κατωφλίου των 185 RMS.

Μια μεγάλη βελτίωση στην ομαλότητα μπορεί να παρατηρηθεί μεταξύ των υλικών 101 και 106 GFN. Η άμμος 106 GFN έχει πάνω από 17% περισσότερο υλικό 200 mesh στην κατανομή της οθόνης. Τα υλικά δύο οθόνης 115 και 118 GFN οδήγησαν σε μείωση της ομαλότητας. Η άμμος 143 GFN οδήγησε σε παρόμοιες μετρήσεις με το ζιργκόν 106 GFN. Η τιμή κατωφλίου είναι 200 RMS.

Παρατηρήθηκε μια σταθερή βελτίωση στην ομαλότητα της επιφάνειας από τον χρωμίτη 49 GFN τεσσάρων οθονών στον χρωμίτη 73 GFN τριών οθονών, παρά το γεγονός ότι η κατανομή των σωματιδίων έγινε στενότερη. Μια αύξηση 19% στη συγκράτηση της οθόνης 140 mesh παρατηρήθηκε στον χρωμίτη 73 GFN σε σύγκριση με τον 49 GFN. Σημαντική αύξηση στην ομαλότητα χύτευσης παρουσιάστηκε από τις άμμους χρωμίτη 73 GFN τριών οθονών στις χρωμιτικές άμμους 77 GFN τεσσάρων παραθύρων, ανεξάρτητα από τους παρόμοιους αριθμούς λεπτότητας κόκκων. Δεν παρατηρήθηκε αλλαγή στην ομαλότητα μεταξύ των υλικών χρωμίτη 77 GFN και 99 GFN. Είναι ενδιαφέρον ότι οι δύο άμμοι μοιράζονταν μια πολύ παρόμοια συγκράτηση στην οθόνη των 200 mesh. Η τιμή κατωφλίου είναι 250 RMS.

Υπάρχει σημαντική βελτίωση στην ομαλότητα της χύτευσης από την ολιβίνη 78 GFN στην ολιβίνη 84 GFN παρά τη στενότερη κατανομή. Μια αύξηση 15% κατακράτησης στην οθόνη 140 mesh ήταν ορατή στην ολιβίνη 84 GFN. Υπάρχει σημασία μεταξύ της ολιβίνης 84 και 85 GFN. Η ολιβίνη 85 GFN βελτίωσε την ομαλότητα κατά 50. Η ολιβίνη 85 GFN είναι μια άμμος τριών οθονών με σχεδόν 10% συγκράτηση στην οθόνη των 200 mesh, ενώ η ολιβίνη 84 GFN είναι απλώς ένα υλικό δύο οθόνης. Μια σταθερή βελτίωση στην απαλότητα μπορεί να παρατηρηθεί από την ολιβίνη 85 GFN στην ολιβίνη 98 GFN. Η κατανομή της οθόνης δείχνει μια αύξηση 5% διατήρησης στην οθόνη 200 mesh. Δεν παρατηρήθηκε αλλαγή από την ολιβίνη 98 GFN στην ολιβίνη 114 GFN παρά την αύξηση της κατακράτησης 200 mesh κατά σχεδόν 7%.

Μπορεί να παρατηρηθεί μια τιμή κατωφλίου 244 RMS.

Τα αποτελέσματα της τραχύτητας της επιφάνειας για τα χυτά που λαμβάνονται από κεραμικούς πυρήνες δείχνουν ελαφρά βελτίωση μεταξύ των υλικών 32 GFN και 41 GFN. Υπήρξε μια αύξηση στη διατήρηση της οθόνης 70 mesh κατά 34% στην άμμο 41 GFN. Μια σημαντική αύξηση στην ομαλότητα παρατηρήθηκε μεταξύ των κεραμικών 41 GFN και 54 GFN. Το υλικό 54 GFN είχε πάνω από 19% μεγαλύτερη συγκράτηση στην οθόνη των 100 mesh σε σύγκριση με το υλικό 41 GFN. Αυτή η βελτίωση συνέβη παρά τη μείωση της κατανομής στο υλικό 54 GFN. Ο μεγαλύτερος αντίκτυπος στα κεραμικά αποτελέσματα παρατηρήθηκε μεταξύ των άμμων 54 GFN και 68 GFN. Η άμμος 68 GFN είχε 15% υψηλότερη συγκράτηση στην οθόνη 140 mesh που διεύρυνε την κατανομή. Παρά την αύξηση της διατήρησης πάνω από 40% στην οθόνη 140 mesh, παρατηρήθηκε μικρή βελτίωση μεταξύ των υλικών 68 GFN και 92 GFN. Η τιμή κατωφλίου είναι 236 RMS.

Οι επιφάνειες που δημιουργούνται από τις τρισδιάστατες εκτυπωμένες άμμους είναι σημαντικά πιο τραχιές από μια επιφάνεια με άμμο που χρησιμοποιεί το ίδιο αδρανή. Τα δείγματα που εκτυπώθηκαν με προσανατολισμό XY παρείχαν την πιο ομαλή επιφάνεια χύτευσης δοκιμής, ενώ αυτά που τυπώθηκαν με προσανατολισμό XZ και YZ είχαν ως αποτέλεσμα την πιο τραχιά.

Η άμμος διοξειδίου του πυριτίου χωρίς επίστρωση 83 GFN οδήγησε σε τιμή τραχύτητας 185 RMS. Αν και τα χυτά φαίνονται πιο λεία, οι πυρίμαχες επικαλύψεις αύξησαν την τραχύτητα της επιφάνειας όπως μετρήθηκε από το προφιλόμετρο. Η επίστρωση αλουμίνας με βάση την αλκοόλη παρουσίασε την καλύτερη απόδοση ενώ η επίστρωση ζιργκόν με βάση την αλκοόλη είχε την υψηλότερη τραχύτητα. Τα 83 εκτυπωμένα δείγματα GFN 3-D έδειξαν το αντίθετο αποτέλεσμα. Ενώ το μη επικαλυμμένο δείγμα τυπώθηκε με τον πιο ευνοϊκό προσανατολισμό του XY, το μη επικαλυμμένο δείγμα εμφάνισε τραχύτητα χύτευσης 943 RMS. Οι επικαλύψεις εξομάλυναν την επιφάνεια ουσιαστικά από το φινίρισμα της μη επικαλυμμένης επιφάνειας από το χαμηλό των 339 στο υψηλό των 488 RMS. Φαίνεται ότι το φινίρισμα της επιφάνειας της επικαλυμμένης άμμου είναι κάπως ανεξάρτητο από την τραχύτητα της άμμου του υποστρώματος και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση της πυρίμαχης επίστρωσης. Η τρισδιάστατη εκτυπωμένη άμμος, αν και ξεκινά με πολύ πιο τραχύ φινίρισμα επιφάνειας, μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με τη χρήση πυρίμαχων επιστρώσεων.

συμπεράσματα

Τα επί του παρόντος διαθέσιμα αδρανή χύτευσης έχουν την ικανότητα να επιτυγχάνουν τιμές τραχύτητας επιφάνειας μικρότερες από 200 RMS μικροίντσες. Αυτές οι αξίες είναι ελαφρώς εντός των τιμών που σχετίζονται με τις επενδύσεις χύτευσης. Για τα υλικά που δοκιμάστηκαν, το καθένα εμφάνισε μείωση στην τραχύτητα χύτευσης με αυξανόμενη λεπτότητα κόκκων αδρανών AFS. Αυτό ίσχυε με όλα τα υλικά μέχρι μια τιμή κατωφλίου, οπότε δεν παρατηρήθηκε περαιτέρω μείωση της τραχύτητας χύτευσης με την αύξηση του AFS-GFN. Αυτό υποστηρίχθηκε από προηγούμενες έρευνες.

Σε όλες τις ομάδες υλικών, η επίδραση του AFS-GFN ήταν δευτερεύουσα τόσο στην υπολογισμένη επιφάνεια όσο και στη διαπερατότητα των αδρανών. Ενώ η διαπερατότητα μπορεί να θεωρηθεί ότι περιγράφει τις ανοιχτές περιοχές της συμπυκνωμένης άμμου, η επιφάνεια της επιφάνειας περιγράφει καλύτερα την κατανομή της άμμου και την αντίστοιχη ποσότητα λεπτών σωματιδίων. Τόσο η διαπερατότητα όσο και η επιφάνεια σχετίζονταν άμεσα με την ομαλότητα της επιφάνειας χύτευσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό ίσχυε για τα αδρανή μέσα σε μια ομάδα σχήματος. Αν και τα γωνιακά και υπογωνιακά αδρανή είχαν υψηλά εμβαδά επιφάνειας, η διαπερατότητά τους ήταν υψηλή και έδειχνε ανοιχτή επιφάνεια. Τα σφαιρικά και στρογγυλεμένα αδρανή παρουσίασαν τις πιο λείες επιφάνειες συνδυάζοντας χαμηλή διαπερατότητα με υψηλή επιφάνεια.

Αρχικά πιστευόταν ότι η διαβρεξιμότητα της επιφάνειας, όπως μετρήθηκε από τη γωνία επαφής μεταξύ του υγρού μετάλλου και του συνδεδεμένου αδρανούς, ήταν ένας κρίσιμος παράγοντας στο φινίρισμα της επιφάνειας χύτευσης που προέκυψε. Ενώ αποδείχθηκε ότι η γωνία επαφής σε διάφορα υλικά σε παρόμοια AFS-GFN δεν ήταν ανάλογη με την τραχύτητα χύτευσης, επιβεβαιώθηκε ότι το σχήμα των κόκκων ήταν ένας σημαντικός παράγοντας. Η απουσία σχέσης μεταξύ της γωνίας επαφής και της τραχύτητας της επιφάνειας χύτευσης μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι το σχήμα των κόκκων θεωρήθηκε σημαντική επιρροή στην τραχύτητα της επιφάνειας. Υπάρχει μια σημαντική πιθανότητα ότι η γωνία επαφής διαφόρων υλικών επηρεάστηκε περισσότερο από το σχήμα των κόκκων και την προκύπτουσα ομαλότητα της επιφάνειας παρά από τη διαβρεξιμότητα μόνο του υλικού.

Όπως συμβαίνει με όλα τα όργανα μέτρησης, τα τεχνουργήματα της μεθόδου δοκιμής μπορεί να επηρεάσουν τα αποτελέσματα σε κάποιο βαθμό. Η αύξηση της τραχύτητας χύτευσης, αν και οπτικά τα χυτά έμοιαζαν πιο ομαλά με την εφαρμογή πυρίμαχης επίστρωσης, μπορεί να οφείλεται στο σχήμα των κορυφών και των κοιλάδων που δημιουργούνται με τις επικαλύψεις. Εξ ορισμού και μέτρησης, οι πυρίμαχες επικαλύψεις αύξησαν μόνο την τραχύτητα της επιφάνειας σε σχέση με τα μη επικαλυμμένα δείγματα. Όλες οι πυρίμαχες επιστρώσεις ήταν πολύ επιτυχημένες στη βελτίωση της τραχύτητας της επιφάνειας των 3-D εκτυπωμένων άμμων. Φάνηκε ότι το φινίρισμα της επιφάνειας των δοκιμαστικών χυτών από επικαλυμμένα δείγματα ήταν κάπως ανεξάρτητο από την άμμο του υποστρώματος έναρξης. Οι επικαλύψεις είχαν σημαντική επίδραση στο φινίρισμα της επιφάνειας, αλλά απαιτείται περαιτέρω εργασία για την αναθεώρηση των επικαλύψεων για τη βελτίωση των φινιρισμάτων χύτευσης.

Επιμέλεια από τον Santos Wang από την Ningbo Zhiye Mechanical Components Co.,Ltd.

https://www.zhiyecasting.com

santos@zy-casting.com

86-18958238181

Προηγούμενος:ΧΥΤΟ ΑΝΟΞΕΙΔΩΤΟ: ΟΛΑ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΓΝΩΡΙΖΕΤΕ

Επόμενο:Η πράσινη χύτευση είναι η κατεύθυνση της ανάπτυξης της βιομηχανίας χυτηρίων Ningbo Zhiye