> Новини > Новини от индустрията

Критични характеристики, влияещи върху повърхностното покритие на отливките

2022-10-13

Точността на размерите, при която сега могат да се произвеждат пясъчни отливки, се е доближила до тази на отливките по инвестиционни модели. Технологиите за 3-D пясъчен печат значително подобриха точността на размерите на формите и сърцата, но не успяха да достигнат гладкостта на повърхността на конвенционалните пясъчни отливки, да не говорим за отливките за облицовъчни модели.

Леенето по моделни модели осигурява много гладки части с отлична разделителна способност и точност на размерите. 3-D отпечатаните пясъчни форми и сърцевини могат да осигурят рентабилна алтернатива на леенето по инвестиционни модели, ако процесът може да отговори както на изискванията за размери, така и за повърхност.

Въпреки че са направени много промени и подобрения в областта на леярските консумативи, пясъкът е единственият материал, който остава донякъде постоянен. След копаене и промиване, ако е необходимо, леярските пясъци се класифицират в отделни или двумрежови групи и се съхраняват. Те се комбинират в нормални дистрибуции за изпращане до клиента на леярната. Въпреки че има много различни дистрибуции на мините, пясък с подобен AFS-финота на зърното се доставя в подобни дистрибуции. Повърхностното покритие е неразделна част от спецификациите за качество на отливките. Грубите вътрешни повърхностни покрития на отливките могат да причинят загуба на ефективност както за течности, така и за високоскоростни газове. Такъв е случаят с компонентите на турбокомпресора и всмукателния колектор. Университетът на Северна Айова изследва характеристиките на материала на матрицата, които влияят върху гладкостта на повърхността на отливките. Изследването е проведено върху алуминиеви отливки, но има приложения и значение в черни сплави, които не проявяват дефекти като проникване или дефекти от разтопен пясък. Проучването изследва влиянието на характеристиките на формовъчната среда като финост на пясъка, тип материал и избор на огнеупорно покритие. Целта на проекта беше да се извършат повърхностни покрития за отливане по инвестиция в пясъчни отлети части.

Резултати за пропускливост и повърхностна площ

Пропускливостта на AFS се определя като времето, необходимо на известен обем въздух да премине през стандартна проба при напор от 10 cm воден ъгъл. Просто AFS пропускливостта представлява количеството отворени пространства между зърната на агрегата, което позволява на въздуха да преминава. GFN на материала значително променя пропускливостта до 80 GFN, където тенденцията изглежда се изравнява.

Данните показват, че една и съща грапавост на повърхността може да бъде постигната с всяка форма на частици с различни скорости. Материалите със сферични и кръгли зърна подобряват гладкостта на леене с ускорена скорост в сравнение с ъгловите и суб-ъгловите агрегати.

Резултати за контактен ъгъл на галий

Бяха проведени измервания на контактния ъгъл, за да се измери относителната омокряемост на свързаните формовъчни агрегати с течен метал, като се използва тест с течен галий. Керамичните пясъци имат най-висок контактен ъгъл, докато цирконът и оливинът споделят подобен по-нисък контактен ъгъл. Галият проявява хидрофобно поведение върху всички пясъчни повърхности. Подобен AFS-GFN беше използван за всички проби. Резултатите показват, че контактният ъгъл за видовете пясък зависи силно от формата на зърното на агрегата, както е показано на вторичната ос, а не от основния материал. Керамичните пясъци имат най-кръглата форма, а оливиновите пясъци имат силно ъглова форма. Въпреки че омокряемостта на повърхността на основния агрегат може да играе роля в завършването на повърхността на отливката, обхватът на измерванията на контактния ъгъл в тестовата серия беше подчинен на формата на зърното.

Резултати от грапавост на повърхността от тестови отливки

Резултатите за грапавостта на повърхността бяха измерени с помощта на контактен профилометър. Имаше значително подобрение в гладкостта на повърхността от три сита 44 GFN силициев диоксид до четири сита 67 GFN силициев диоксид. Промените над 67 GFN не показват влияние върху грапавостта на повърхността въпреки вариацията в ширината на разпределение. Спазва се праговата стойност от 185 RMS.

Голямо подобрение в гладкостта може да се наблюдава между 101 и 106 GFN материалите. Пясъкът 106 GFN има над 17% повече материал от 200 меша в разпределението на ситото. Двуслойните материали 115 и 118 GFN доведоха до намаляване на гладкостта. Пясъкът 143 GFN даде показания, подобни на тези на циркона 106 GFN. Праговата стойност е 200 RMS.

Наблюдава се постоянно подобрение в гладкостта на повърхността от 49 GFN хромита с четири екрана до хромита 73 GFN с три екрана, въпреки че разпределението на частиците става по-тясно. 19% увеличение в задържането на 140-меша сито се наблюдава при 73 GFN хромита в сравнение с 49 GFN. Беше показано значително увеличение на гладкостта на леене от хромитните пясъци с три сита 73 GFN към четири сита 77 GFN, независимо от техните сходни числа на финост на зърната. Не се наблюдава промяна в гладкостта между хромитните материали 77 GFN и 99 GFN. Интересното е, че двата пясъка споделят много сходно задържане в ситото с 200 меша. Праговата стойност е 250 RMS.

Има значително подобрение в гладкостта на леене от оливин 78 GFN към оливин 84 GFN въпреки по-тясното разпределение. Увеличение от 15% задържане в 140-меша сито беше видимо в 84 GFN оливин. Има значение между 84 и 85 GFN оливин. Оливинът 85 GFN подобри гладкостта с 50. Оливинът 85 GFN е пясък с три сита с почти 10% задържане в ситото с 200 меша, докато оливинът 84 GFN е просто материал с две сита. Стабилно подобряване на гладкостта може да се наблюдава от 85 GFN оливин до 98 GFN оливин. Разпределението на екрана показва увеличение от 5% задържане в ситото с 200 меша. Не се наблюдава промяна от 98 GFN към 114 GFN оливин въпреки увеличението на задържането на 200 меша от близо 7%.

Може да се наблюдава прагова стойност от 244 RMS.

Резултатите за грапавост на повърхността за отливките, получени от керамични сърцевини, показват леко подобрение между материалите 32 GFN и 41 GFN. Имаше увеличение на задържането на ситото със 70 меша с 34% в пясъка 41 GFN. Наблюдава се значително увеличение на гладкостта между керамиката 41 GFN и 54 GFN. Материалът 54 GFN имаше над 19% по-голямо задържане в ситото със 100 меша в сравнение с материала 41 GFN. Това подобрение се случи въпреки стесняването на разпространението в материала 54 GFN. Най-голямото въздействие върху керамичните резултати се наблюдава между пясъците 54 GFN и 68 GFN. Пясъкът с 68 GFN имаше 15% по-високо задържане в ситото със 140 меша, което разшири разпределението. Въпреки повишението от над 40% задържане в ситото със 140 меша, се наблюдава малко подобрение между материалите 68 GFN и 92 GFN. Праговата стойност е 236 RMS.

Повърхностите, генерирани от 3-D отпечатаните пясъци, са значително по-грапави от уплътнена пясъчна повърхност, използваща същия агрегат. Пробите, отпечатани в ориентация XY, осигуряват най-гладка тестова отливка, докато тези, отпечатани в ориентация XZ и YZ, дават най-груба.

Трамбованият силициев диоксид без покритие 83 GFN силициев пясък води до стойност на грапавостта от 185 RMS. Въпреки че отливките изглеждат по-гладки, огнеупорните покрития увеличават грапавостта на повърхността, измерена от профилометъра. Алуминиевото покритие на алкохолна основа показа най-добра производителност, докато покритието на алкохолна основа от циркон доведе до най-висока грапавост. 83 GFN 3-D отпечатани проби показаха обратния ефект. Докато пробата без покритие се отпечатва в най-благоприятната ориентация на XY, пробата без покритие показва грапавост на леене от 943 RMS. Покритията значително изгладиха повърхността от повърхността без покритие от ниска стойност от 339 до висока стойност от 488 RMS. Изглежда, че повърхностното покритие на пясъците с покритие е донякъде независимо от грапавостта на пясъка на субстрата и зависи силно от състава на огнеупорното покритие. 3-D отпечатаният пясък, въпреки че започва с много по-грапава повърхност, може да бъде значително подобрен с използването на огнеупорни покрития.

Изводи

Наличните в момента агрегати за формоване имат способността да постигнат стойности на грапавост на повърхността под 200 RMS микроинча. Тези стойности са малко в рамките на стойностите, свързани с отливките по моделите. За тестваните материали всеки показа намаляване на грапавостта на отливката с увеличаване на фиността на зърната на агрегата AFS. Това е вярно за всички материали до прагова стойност, при което не се наблюдава по-нататъшно намаляване на грапавостта на отливката с увеличаване на AFS-GFN. Това беше подкрепено от предишни изследвания.

Във всички групи материали ефектът от AFS-GFN е вторичен както спрямо изчислената повърхностна площ, така и спрямо пропускливостта на агрегата. Докато може да се смята, че пропускливостта описва откритите зони на уплътнения пясък, повърхностната площ описва по-добре разпределението на пясъка на екрана и съответното количество фини частици. Както пропускливостта, така и повърхностната площ са пряко свързани с гладкостта на повърхността на отливката. Трябва да се отбележи, че това е вярно за агрегати в рамките на група форми. Въпреки че ъгловите и подъгловите агрегати имат големи повърхностни площи, тяхната пропускливост е висока и показва открита повърхност. Сферичните и заоблени агрегати показват най-гладките повърхности, съчетаващи ниска пропускливост с голяма повърхностна площ.

Първоначално се смяташе, че омокряемостта на повърхността, измерена чрез контактния ъгъл между течния метал и свързания агрегат, е критичен фактор за полученото покритие на отливката. Въпреки че беше показано, че контактният ъгъл на различни материали при подобен AFS-GFN не е пропорционален на грапавостта на отливката, беше потвърдено, че формата на зърното е основен фактор. Липсата на връзка между контактния ъгъл и грапавостта на повърхността на отливката може да се обясни с факта, че формата на зърното се разглежда като основно влияние върху грапавостта на повърхността. Съществува значителна вероятност контактният ъгъл на различни материали да е бил повлиян повече от формата на зърното и произтичащата от това гладкост на повърхността, отколкото само от омокряемостта на материала.

Както при всички измервателни инструменти, артефактите на метода на изпитване могат да повлияят на резултатите до известна степен. Увеличаването на грапавостта на отливката, въпреки че визуално отливките изглеждат по-гладки с нанасянето на огнеупорно покритие, може да се дължи на формата на върховете и вдлъбнатините, създадени с покритията. По дефиниция и измерване, огнеупорните покрития само увеличават грапавостта на повърхността в сравнение с пробите без покритие. Всички огнеупорни покрития бяха много успешни в подобряването на грапавостта на повърхността на 3-D отпечатаните пясъци. Изглежда, че повърхностното покритие на тестовите отливки от покрити проби е донякъде независимо от изходния пясък на субстрата. Покритията имаха голям ефект върху покритието на повърхността, но е необходима допълнителна работа за преразглеждане на покритията, за да се подобрят покритията на отливките.

Редактирано от Santos Wang от Ningbo Zhiye Mechanical Components Co., Ltd.

https://www.zhiyecasting.com

santos@zy-casting.com

86-18958238181

Предишен:ОТЛИВАНЕ НА НЕРЪЖДАЕМА СТОМАНА: ВСИЧКО, КОЕТО ТРЯБВА ДА ЗНАЕТЕ

Следващия:Зеленото леене е посоката на развитие на леярската индустрия на Ningbo Zhiye