Алюминийдің құйма машинасын қолданған кезде кеуектілікті қалай азайтуға болады?

Кеуектілік: Әрбір алюминийдің лақтырылуындағы жасырын шығын

Kopыттылық — алюминийдің жоғары қысымда құйылуындағы сапаның ең ірі мәселесі болып табылады. Копыттылыққа байланысты айыпталу көрсеткіштері шикізаттың пайдасын тез төмендетеді — бір зерттеу нәтижесінде копыттылық алюминийдің суық қалыпқа құюындағы басқа барлық факторларға қарағанда көбірек құйма бұйымдарын айыптауға себеп болады. Қаржылық әсері тез ұлғаяды: құйма бұйымдарының қалдығы, қайта өңдеуге кететін еңбек шығыны, жеткізулердің кешігуі және басқа тұтынушыға ауысуға дайын болатын ренішті тұтынушылар.

Бұл мәселенің негізгі себебі сырттай қарағанда құпия емес. Сұйық алюминийді қалыпқа жоғары жылдамдықпен және қысыммен енгізген кезде ағыс табиғи түрде турбулентті болады. Осы турбуленттілік ауаны ұстап қалады. Металл қатайған кезде осы ұсталған газ көпіршіктері копыттарға айналады. Суыту кезіндегі қысылу да қосымша копыттарды тудырады. Нәтижесінде сырттан қарағанда қалыпты көрінетін бірақ ішкі әлсіздіктері бар бұйым пайда болады, олар қысымға төзімділікті, өңделуге қабілеттілікті және құрылымдық беріктікті бұзуы мүмкін.

Жақсы жаңалық? Кеуектілік — бұл бизнес жүргізудің айналымындағы болмаса болмайтын шығын ретінде қабылдануы керек нәрсе емес. Машина орнатуы, процессті бақылауы және құралдардың конструкциясына дұрыс тәсілмен келген кезде кеуектілікті тіпті қатаң талаптарға сай деңгейге дейін төмендетуге болады.

Машина инъекциялық параметрлерінен бастаңыз

Инъекция фазасы — кеуектілік мәселелерінің көпшілігі пайда болатын орын. Дұрыс инъекция профилін орнату кез-келген жеке реттеуден көп әсер етеді.

Баяу инъекция жылдамдығына ерекше назар аударыңыз. Инъекцияның бастапқы сатысы — металл алғашқы рет инъекциялық гильзаның ішіне кіретін кезде — балқытқа ауа тартылмас үшін жеткілікті баяу қозғалуы керек. Таралған қате — баяу инъекция жылдамдығын тым жоғары орнату, ол гильза қабырғаларына ауа ұстап қалатын толқын тәрізді эффект туғызады. Сол ауа көпшілігі форманың ішіне түседі. Баяу инъекция жылдамдығын 20–30% төмендету кеуектілікті айтарлықтай азайтады, бірақ нақты пайыз гильзаның диаметрі мен бұйымның геометриясына байланысты.

Bavırdyң баяу және тез атудан өту нүктесі де соншалықты маңызды. Егер сіз тым ерте ауыссаңыз, ауа ішке тартылады. Егер сіз тым кеш ауыссаңыз, металл қалыпқа келгенше суытыла бастайды. Ірі бір бөліктен алюминийдің құймаға құйылуы бойынша зерттеулер көрсеткендей, жоғары жылдамдықтағы поршеньнің ауысу орнын бар болғаны 40 мм-ге ғана ығысу құйманың кеуектілігі деңгейінде бақыланатын айырымдарға әкеледі. Осы параметр қаншалықты сезімтал екенін көрсетеді.

Қалыпты толтырғаннан кейін қолданылатын күшейту қысымы — тағы бір қолданылатын реттеу факторы. Тәжірибелердің жоспары әдісін қолданған зерттеулер күшейту қысымын қолданудың құйма үлгілеріндегі кеуектілікті азайтуға, сонымен қатар созылу беріктігі мен ұзаруын жақсартуға маңызды екенін көрсетті. Күшейту қысымын тым төмен қойғанда қысу кеуектілігі пайда болады. Ал оны тым жоғары қойғанда қалыптың шетінен шығу (флэш) немесе машинаға күш түсуі мүмкін. Көбінесе алюминий қорытпалары үшін осы «тәтті нүкте» 80–120 МПа аралығында орналасады, бірақ бөлшекке арналған нақты тексеру міндетті.

Vacuum köмегі ойынды өзгертеді

Қысымға төзімді немесе жылуға төзімді бөлшектер үшін вакуумды көмекпен шағын калыптау құнын төлеуге құны бар. Принципі қарапайым: қалыпты толтырғанға дейін және кезінде қуыстың ішіндегі ауаны сыртқа шығару, сонда қағазға түсетін ауа көлемі азаяды.

Сандар өздерінің сөзін айтады. Бір зерттеу вакуумды шағын калыптау кезінде ақаулы құймалардың үлесін 7,2%-ден 2,9%-ға дейін төмендеткенін көрсетті. Бұл — қабылданбаған құймалардың үлесін екі еседен астам төмендету. Тағы бір зерттеу вакуумды интенсификациялық қысыммен қосып қолданғанда поралылықты азайту арқылы ұзару көрсеткішін одан әрі жақсартқанын көрсетті.

Vacuum деңгейі маңызды. Жоғары vacuum деңгейінде (қуыс ішіндегі қысым 50 mbar немесе одан төмен) жасалатын құйма әдісі ең таза нәтиже береді, бірақ ол күрделірек жүйе мен тығызрақ қалыптың герметизациялануын талап етеді. Орташа vacuum деңгейі (100–200 mbar аралығында) әлдеқайда төмен құнымен қол жетімді жақсартулар ұсынады. Негізгі мәселе — тұрақтылық: vacuum әрбір циклде бірдей уақытта, бірдей күшпен қолданылуы керек, әйтпесе сериялық құймалар арасындағы айырымдар пайдасын жойып жібереді.

Бірақ vacuum — барлық мәселелерді шешетін сиқырлы дәрі емес. Ол нашар құрылған құю жүйесін түзетпейді немесе нашар құю параметрлерін компенсацияламайды. Оны қолайлы құрал ретінде қараңыз — ол жақсы процестік бақылауды тағы да жақсартады, бірақ нашар процестік бақылауды жақсартуға қабілетсіз.

Қуыстың өзінің конструкциясы — көптеген өндіріс басқарушыларының ойлағанынан гөрі көпіршіктіліктің алдын алуға әсер етеді.

Құю орнының конструкциясы, құйғыш каналдарының орналасуы және артық құйманы шығару орындары — бұлардың барлығы ауаның қалай шығарылатынын және балқытылған металл қалай ағатынын анықтайды.

Өте жұқа қақпалар ағысты шектейді және артық жылдамдық туғызады, ол металлды атомға дейін таратады және ауаны ішіне ұстайды. Өте қалың қақпалар жылдамдықты азайтады, бірақ бұйымның бетінің сапасын төмендетеді және цикл уақытын ұзартады. Дұрыс қақпа қалыңдығы толтыру уақыты мен жылдамдықты тепе-теңдікке келтіреді — әдетте алюминий үшін қақпа жылдамдығын 30–60 м/с аралығында ұстайды, бұл қабырға қалыңдығы мен бұйымның күрделілігіне байланысты.

Құйма каналының жобасына да осындай назар аудару керек. Зерттеулер көрсеткендей, құйма каналының көлденең қимасына стратегиялық өзгерістер енгізу — нақтырақ айтсақ, толтыру орындарына жақын орналасқан тарылу аймағын енгізу — кеуектілік ақауларының алдын алуға мүмкіндік береді. Бұл тәсіл ағысты «өлшейді» және металл қуысқа кірер алдында турбуленттілікті азайтады.

Ашықтар мен желдеткіштер — көптеген кемшіліктерді азайтудың ескерілмеген бағаны. Дұрыс орналасқан ашықтар ауа мен ластанған металлды бөлшек ішіне емес, басқа жерге бағыттайды. Желдеткіштер ауаны шығаруға мүмкіндік беретіндей терең болуы керек, бірақ металлды өткізбеуі қажет. Кеңінен қолданылатын ереже: алюминий үшін желдеткіш тереңдігі шамамен 0,05–0,10 мм болуы керек, ал жалпы желдеткіш ауданы көлемі бойынша бөлшек ішінің көлеміне сәйкес келуі тиіс.

Қалыптау құралдарының таңдауының көптеген кемшіліктерге әсері туралы жедел анықтама:

Ұзындығы қысқа құйғыш қапшығы мен плунжердің қолданыстағы күтімі: Қадағаланбаған фактор

Ластанған немесе тозған құйғыш қапшығы — кеуектілік пайда болатын орын. Себебі: балқытылған алюминийді құйғыш қапшығына әр рет құйғанда, бетінде аз мөлшерде тот борпылдығы түзіледі. Осы борпылдық металл құю кезінде алдыңғы жағында иіледі. Егер қапшық регулярлы тазартылмаса, борпылдық жиналады және ағыспен ішіне енеді, нәтижесінде кеуектілік пайда болады.

Плунжердің ұшының күйі де маңызды. Тозған ұш металлдың сыртқа ағуына мүмкіндік береді, сондықтан «сыртқа ағып шығатын» ағыс пайда болады, ол құю профилін бұзады және ауаны қамтитын болады. Плунжер ұштарын тек ағып бастаған кезде емес, белгіленген мерзім бойынша ауыстыру осы проблеманы болдырмақ.

Майысулдық — басқа да айнымалы. Ерітілген алюминиймен тиысу кезінде шот рукавындағы артық майланғыш буға айналады, нәтижесінде кеуектілікке әкелетін газ пайда болады. Аз майланғыш қызуға әкеледі және тозуды жеделдетеді. Дұрыс мөлшер шот рукавының диаметрі мен цикл уақытына байланысты, бірақ жақсы бастапқы нүкте — көрінетін жиналу болмайтындай, жұқа және біркелкі қабат қалдыратын мөлшер.

Орталық Америкадағы бір зауыт осы сабақты қиын жолмен үйренді. Олар 900-тонналық суық камералы машинаға орнатылған автомобильдің беріліс қорабын өндіріп, 8%-дан астам кеуектілікке байланысты башылықтармен күресіп жүрді. Бірнеше апта бойы инъекция параметрлерін реттеуге тырысқаннан кейін нәтиже едәуір төмен болды, содан кейін олар шот рукавын шегеріп, құю тесігінде 0,3 мм тозу жолағын тапты. Рукавын алмастыру және тұрақты майланғыш қолдану режиміне көшу бір ай ішінде башылықтарды 3%-дан төмен деңгейге дейін түсірді. Бұл шара бірнеше мың доллар тұрды. Қалдық пен қайта өңдеуге кеткен шығындардың үнемі оны алты апта ішінде қайтарды.

Қорытпаның таңдалуы және балқыту сапасы

Porosityaға қатысты барлық алюминий қорытпалары бірдей емес. Кремний мөлшері жоғары қорытпалар, мысалы A380 немесе ADC12, жақсы ағады және көбірек тұрақты. Кремний мөлшері төмен қорытпалар, мысалы A356 немесе A357, жақсы механикалық қасиеттерге ие, бірақ қаттыру кезіндегі кему поралығына бейім.

Балқытылған металл сапасы – белгісіз фактор. Сутегі балқытылған алюминийде оңай ериді, ал қаттыру кезінде ерітіндіден шығып кеткен сутегі газды поралықты тудырады. Алюминийдегі сутегінің ерігіштігі металл суыған кезде тез төмендейді, сондықтан балқытқышта болатын кез келген сутегі қаттыру кезінде сыртқа шығуға тырысады. Егер ол сыртқа шыға алмаса, көпіршіктер пайда болады.

Азот немесе аргонмен айналмалы дегазация – стандартты шара. Типтік дегазация циклы 10–15 минутқа созылады және сутегі мөлшерін 0.3–0.4 см³/100 г-ден 0.1–0.15 см³/100 г-ге дейін төмендетеді. Поралықтың айырмашылығы микроскоп астында көрінеді және механикалық қасиеттерде өлшенеді.

Ерітіндінің температурасы да маңызды. Ерітіндіні көп қыздыру сутегінің ерігіштігін арттырады және шлак түзілуін жеделдетеді. Ерітіндіні аз қыздыру оның ағыспауына әкеледі және суық қосылыстардың пайда болу қаупін көтереді. Көптеген алюминий қорытпалары үшін оптималды температура сұйықтық шегінен 50–80°C жоғары болады.

Қашан «жеткілікті» деп есептеуге болады

Мұнда ауыр қабылдауға болатын шындық бар: жоғары қысымда құйылатын бұйымдарда кеуектіліктің толығымен жоғалуы шамамен мүмкін емес, ал нөлдік кеуектілікті көрсету әдетте қате. Солтүстік Америкадағы Құю Ассоциациясы қолданушыларға қолданысқа қажеттіден қатаңырақ кеуектілік шектерін белгілемеуін ұсынады. Кеуектілікті артық нақты көрсету шығындарды көтереді, бірақ нақты пайданы әкелмейді.

Дұрыс тәсіл — қызмет атқаруына қарай қабылданатын кеуектілік деңгейлерін анықтау. Декоративті жағынан өңделген бөлшек гидравликалық клапан денесіне қарағанда кеуектілікті көбірек төзеді. Дәнекерленетін бөлшек дәнекерленбейтін бөлшекке қарағанда нақтырақ бақылауды қажет етеді. Реалистік стандарттарды орнату және оларды жойылатын сынақтар мен рентген тексеруі арқылы растау — артық тексеру мен керексіз қалдықтар циклын болдырмауға көмектеседі.

Өндірістік масштабда бақылау да маңызды. Үлгі бөлшектердің редовы регулярлық көлденең қимасын алу және КТ сканирлеуі проблемалар пайда болғанға дейін тенденцияларды анықтайды. Орташа кеуектіліктің аптада 0,1% артуы шығысқа әкелмеуі мүмкін, бірақ бұл процестегі нәрсенің ауытқып кетуінің белгісі — алдын ала анықтау кейінірек түзетуге қарағанда арзан тұрады.