Tryb awaryjny i analiza formy odlewniczej ze stopu aluminium

Stopy aluminium odgrywają ważną rolę w nowoczesnym przemyśle wytwórczym. Główne powody są następujące:

(1) Odlewy ciśnieniowe o wysokiej dokładności wymiarowej i dobrej jakości powierzchni.

(2) Wysokie wykorzystanie materiału.

(3) Można wytwarzać odlewy o złożonym kształcie, przezroczystym profilu, głębokiej wnęce i cienkiej ścianie.

(4) Odlewy matryc są gęstsze i mają większą wytrzymałość i twardość.

(5) Wydajność produkcji jest wysoka i łatwo jest zrealizować mechanizację i automatyczną produkcję.

(6) Korzyści ekonomiczne są dobre, a części innych materiałów można bezpośrednio nakładać na części odlewnicze, co pozwala zaoszczędzić cenne materiały. W szczególności przemysł samochodowy zastosował już dużą liczbę części ze stopu aluminium, aby zmniejszyć masę i oszczędzać energię.

Formy do odlewania odgrywają niezwykle ważną rolę w formowaniu stopów aluminium. Temperatura topnienia aluminium wynosi 680 ℃, a ze względu na wysoką temperaturę podczas odlewania ciśnieniowego i wysokie ciśnienie podczas napełniania, żywotność aluminiowej matrycy do odlewania ciśnieniowego jest bardzo niska. Według statystyk, typowymi sposobami awaryjnymi form odlewania ciśnieniowego są: pękanie, pękanie, erozja, przywieranie i odkształcanie.

1. Rozdz

Podczas cyklu każdego odlewania ciśnieniowego, w wyniku intensywnej wymiany ciepła, temperatura formy gwałtownie się zmienia, a wytworzone przez nią naprężenie termiczne powoduje zmęczenie cieplne na powierzchni gniazda formy i tworzy mikropęknięcie. Wraz ze wzrostem czasów cykli odlewania, mikropęknięcia rozszerzają się i tworzą dalej. Jest to główna forma awarii odlewu ze stopu aluminium.

2. Pękanie

W produkcji odlewów ciśnieniowych, oprócz naprężeń termicznych, powstają również inne naprężenia wewnątrz formy spowodowane uderzeniem aluminium o wysokie ciśnienie. Gdy naprężenie przekracza granicę zmęczeniową materiału formy, powstaje pęknięcie, szczególnie ostry kąt koncentracji naprężeń, który jest bardziej podatny na pękanie. Jeśli naprężenie powstające podczas obróbki matrycy nie zostanie całkowicie wyeliminowane, matryca jest łatwiejsza do złamania.

3. Erozja

Ciepło tarcia wytworzone podczas szybkiego napełniania komory przez ciecz aluminiową powoduje, że temperatura powierzchni jamy formy zwróconej do prowadnicy wewnętrznej jest wysoka. Przy silnym uderzeniu ciekłego aluminium warstwa ochronna powierzchni jest łatwo niszczona, a ciecz aluminiowa poddawana jest dalszej reakcji z odsłoniętą metalową osnową, aby wytworzyć twarde związki. W procesie usuwania tych związków łatwo jest odjąć materiał podłoża, więc cykl pogorszy uszkodzenie powierzchni wnęki i spowoduje poważną erozję.

4. Adhezja

Podczas wypełniania ubytku stopu aluminium chwilowa temperatura powierzchni wnęki przekracza 600 ℃. W tym czasie powinowactwo materiału matrycy i cieczy aluminiowej jest silne i przyczepność jest silna.

5. Odkształcenie

W procesie odlewania forma odlewnicza poddawana jest różnorodnym naprężeniom, takim jak siła docisku i przeciwciśnienie. Jeżeli sztywność szablonu jest niewystarczająca, matryca wytworzy odkształcenie zginania pod wpływem długotrwałego działania tych naprężeń.