Проектирование системы заливки и размещение затвора при литье по выплавляемым моделям

Проектирование системы заливки и размещение затвора при литье по выплавляемым моделям

1. Направленное затвердевание: размещение затвора в горячих точках

Направление высокотемпературного расплавленного железа непосредственно в толстые горячие точки поддерживает повышенную температуру в этих областях и устанавливает температурный градиент: «тонкие секции затвердевают первыми, толстые секции затвердевают последними». Это обеспечивает эффективную подачу в сочетании со стояками и теоретически идеально подходит для компенсации усадки.

Однако: ворота никогда не следует размещать непосредственно в центре геометрической горячей точки. Вместо этого его следует расположить в прилегающей толстостенной зоне, чтобы стояк мог завершить окончательную подачу. Расположение затвора непосредственно в центре горячей точки еще больше увеличит тепловую массу горячей точки, тем самым усугубляя риск усадочной пористости.

Естественно, целесообразность такого подхода зависит от конкретной структуры отливки. На практике отливки часто имеют сложную геометрию и разную толщину стенок. Поэтому при проектировании воротной системы необходимо всесторонне учитывать интерактивное воздействие множества факторов.

2. Одновременное затвердевание: несколько рассредоточенных заготовок на тонких стенках.

Приоритет потока расплавленного железа в тонкостенные секции повышает их температуру, в то время как толстые секции, естественно, охлаждаются относительно быстрее. Это сужает температурный градиент по отливке, способствуя одновременному затвердеванию. Этот подход снижает термическое напряжение, деформацию и растрескивание, что делает его пригодным для отливок с минимальными изменениями толщины стенок, которые не требуют строго направленного затвердевания.

Важное примечание: принцип одновременного затвердевания при литье по выплавляемым моделям не может быть напрямую скопирован из традиционного литья в песчаные формы; на него распространяются строгие граничные ограничения.

При литье по выплавляемым моделям металл заполняет форму, а пена одновременно разлагается и поглощает тепло. Поле заполняющего потока напрямую изменяет тепловое поле. Кроме того, неизбежные ограничения включают применение отрицательного давления, жесткую, неподатливую природу несвязанного сухого песка и флотацию углеродных остатков.

2.1 Заселение в горячих точках: плюсы и минусы кормления

Преимущества: В толстые секции вводится высокотемпературный расплав железа, поддерживающий локальные высокие температуры и создающий условия для направленного затвердевания. Система ворот может действовать как временный канал подачи.

2.2.Специфические риски при литье по выплавляемым моделям:

2.2.1 Массивное разложение пены на толстых участках поглощает значительное количество тепла. Если ритм наполнения не совпадает, температура в толстых срезах может не повышаться, что препятствует установлению эффективного градиента. Это просто увеличивает горячую точку и ухудшает усадочную пористость.

2.2.2 Расплавленное железо, непосредственно воздействующее на толстостенный пенопласт, может легко разрушить покрытие, что приведет к появлению дефектов песчаных включений.

2.2.3 Ковкий чугун затвердевает в пастообразной форме. Если затвор затвердевает слишком рано и перерезает канал подачи, усадочная пористость все равно будет возникать, даже если затвор будет помещен в горячую точку.

Практические рекомендации: Чтобы добиться направленного затвердевания за счет подачи вблизи горячей точки при литье по выплавляемым моделям, отдайте предпочтение последовательному соединению стояка и впускного отверстия (расплавленный чугун течет через стояк перед входом в отливку). Избегайте использования одного затвора с большим поперечным сечением, направленного прямо на горячую точку.

3. Множественные рассредоточенные затворы на тонких стенках для одновременного затвердевания.

Преимущества: Многоточечная подача из тонких стенок обеспечивает однородное общее температурное поле, сводя к минимуму разницу температур, термические напряжения и деформации. Он отлично подходит для отливок из серого чугуна с относительно одинаковой толщиной стенок.

Конкретные риски при литье по выплавляемым моделям:

3.1 Если подача происходит при тонких стенках и расплавленный чугун течет к толстой горячей точке, толстая часть часто затвердевает последней. В терминальных зонах будут накапливаться остатки разложения пены и низкотемпературный расплавленный чугун. В горячую точку не поступает ни высокотемпературное железо, ни надлежащая подача, что приводит к сочетанию усадочной пористости и углеродных включений/складок.

3.2. Постоянная промывка покрытия в местах с тонкими стенками может легко повредить его, вызывая дефекты с включениями песка.

4.Принципы определения размещения затвора при литье по выплавляемым моделям

4.1. Обеспечение направленной кристаллизации (толстые отливки из ковкого чугуна, строгие требования к безусадке)

Теория: Поместите расплавленный чугун вблизи толстых участков/горячих точек.

4.2 Практическое исполнение:

4.2.1Расположить затворы в толстостенной зоне, прилегающей к горячей точке; не размещайте их непосредственно в центре геометрической горячей точки.

4.2.2 Уделяйте приоритетное внимание прохождению расплавленного чугуна через стояк до того, как он попадет в отливку.

4.2.3. Для высоких отливок отдавайте предпочтение нижнему литнику и ступенчатому заполнению. Это обеспечивает заполнение металла снизу вверх, позволяя остаткам углерода и газам подниматься в стояк или шлакоуловители.

4.2.4 Строго избегайте одиночных, слишком больших вставок. Используйте несколько диспергированных заливок, чтобы уменьшить локальный перегрев и эрозию.

Горячие точки должны сочетаться с стояками или холодами. Полагаться исключительно на размещение затвора в горячей точке недостаточно для устранения усадки ковкого чугуна.

4.2.5.Обеспечение одновременного затвердевания (равномерная толщина стенок, приоритет контроля напряжения/деформации, допустимая незначительная локальная усадка)

4.3.Теория: Многоточечная дисперсная подача при тонких стенках.

Распределите несколько заготовок малого сечения по участкам с тонкими стенками, чтобы сократить путь заполнения.

Толстые горячие точки на дальних концах отливки должны сочетаться с холодами для ускорения охлаждения и противодействия накоплению холодного шлака при завалке терминала.

Не форсируйте одновременную кристаллизацию отливок с резкими изменениями толщины, так как это приведет к неконтролируемым дефектам в горячих точках большой толщины.

4.4. Универсальные жесткие ограничения для всех условий (специфические потери пены, замена теории затвердевания)

Во избежание обрушения покрытия ворота ни в коем случае не должны быть обращены к острым углам тонких пенопластовых стен.

Затворы желательно размещать на обработанных поверхностях. Никогда не размещайте детали на уплотнительных, сопрягаемых или резьбовых поверхностях.

Поле потока заполнения должно обеспечивать миграцию остатков разложения к самой высокой точке отливки, при этом в этих высоких точках должны быть расположены шлакоуловители. Даже если подача из горячей точки теоретически подходит, от этого плана следует отказаться, если она приводит к застреванию шлака в отливке.

Сечение входного отверстия не должно быть ни слишком маленьким (во избежание преждевременного затвердевания на этапе подачи, которое блокирует канал подачи), ни слишком большим (во избежание локального перегрева).

5.Резюме

Направленная затвердевание выгодна за счет размещения литника рядом с горячими точками для облегчения подачи, тогда как одновременное затвердевание основано на многоточечной подаче у тонких стенок, чтобы минимизировать температурные градиенты и напряжения.

Однако литье по выплавляемым моделям не может механически воспроизвести практику литья в песок. Размещение затвора непосредственно в горячей точке не устраняет автоматически усадку, а подача на тонкие стенки по своей сути не гарантирует одновременного затвердевания. Инженеры должны найти комплексный компромисс, принимая во внимание поле потока заполнения, разложение пены и эвакуацию шлака, отрицательное давление, а также интеграцию стояков и охладителей. Во многих сценариях требуется компромиссное, сбалансированное решение.