Proiectarea sistemului de turnare și plasarea Ingate în turnarea cu spumă pierdută

Proiectarea sistemului de turnare și plasarea Ingate în turnarea cu spumă pierdută

1. Solidificare direcțională: Plasarea ingate la punctele fierbinți

Dirijarea fierului topit la temperatură înaltă direct în punctele fierbinți groase menține temperaturile ridicate în aceste zone și stabilește un gradient de temperatură de „secțiunile subțiri se solidifică mai întâi, secțiunile groase se solidifică în ultimul rând”. Acest lucru facilitează hrănirea eficientă în combinație cu ridicători și este teoretic ideal pentru compensarea contracției.

Cu toate acestea: Ingate-ul nu trebuie niciodată plasat direct în centrul punctului fierbinte geometric. În schimb, ar trebui să fie poziționat în zona adiacentă cu pereți groși, permițând ridicătorului să finalizeze hrănirea finală. Poziționarea ingate-ului direct în centrul punctului fierbinte va mări și mai mult masa termică a punctului fierbinte, exacerbând astfel riscul de contracție a porozității.

Desigur, fezabilitatea acestei abordări depinde de structura specifică a turnării. În practică, piesele turnate prezintă adesea geometrii complexe și grosimi diferite ale peretelui. Prin urmare, atunci când se proiectează sistemul de porți, efectele interactive ale mai multor factori trebuie luate în considerare în mod cuprinzător.

2. Solidificare simultană: ingate multiple dispersate la pereți subțiri

Prioritizarea fluxului de fier topit în secțiunile cu pereți subțiri crește temperatura acestora, în timp ce secțiunile groase experimentează în mod natural o răcire relativ mai rapidă. Acest lucru îngustează gradientul de temperatură de-a lungul turnării, promovând solidificarea simultană. Această abordare reduce stresul termic, deformarea și fisurarea, făcându-l potrivit pentru piese turnate cu variații minime ale grosimii peretelui care nu necesită strict solidificare direcțională.

Notă crucială: Principiul solidificării simultane în turnarea cu spumă pierdută nu poate fi copiat direct din turnarea tradițională cu nisip; este supus unor constrângeri stricte de frontieră.

În turnarea spumei pierdute, metalul umple matrița în timp ce spuma se descompune și absoarbe simultan căldura. Câmpul de flux de umplere modifică direct câmpul termic. În plus, constrângerile inevitabile includ aplicarea presiunii negative, natura rigidă, necedabilă a nisipului uscat nelegat și flotarea reziduurilor de carbon.

2.1 Ingrese în punctele fierbinți: argumente pro și contra pentru hrănire

Avantaje: Fierul topit la temperaturi ridicate este introdus în secțiunile groase, menținând temperaturile locale ridicate și stabilind condiții pentru solidificarea direcțională. Sistemul de deschidere poate acționa ca un canal temporar de alimentare.

2.2.Riscuri specifice în turnarea cu spumă pierdută:

2.2.1 Descompunerea masivă a spumei la secțiuni groase absoarbe căldură semnificativă. Dacă ritmul de umplere este nepotrivit, temperatura din secțiunile groase poate să nu crească, împiedicând stabilirea unui gradient eficient. Acest lucru doar mărește punctul fierbinte și agravează porozitatea de contracție.

2.2.2 Fierul topit care afectează direct spuma cu pereți gros poate eroda cu ușurință stratul, ceea ce duce la defecte de incluziune de nisip.

2.2.3 Fonta ductilă se solidifică într-un mod pastos. Dacă ingate-ul se solidifică prea devreme și întrerupe canalul de alimentare, porozitatea de contracție va apărea în continuare chiar dacă ingate-ul este plasat la punctul fierbinte.

Orientări practice: Pentru a obține solidificarea direcțională prin alimentare în apropierea punctului fierbinte în turnarea cu spumă pierdută, acordați prioritate unei conexiuni în serie a colțului și a ingatei (fierul topit curge prin coloană înainte de a intra în turnare). Evitați utilizarea unei singure ingate cu secțiune transversală mare, îndreptată direct către punctul fierbinte.

3. Ingate multiple dispersate la pereți subțiri pentru solidificare simultană

Avantaje: Alimentarea în mai multe puncte din pereți subțiri asigură un câmp de temperatură general uniform, minimizând diferențele de temperatură, stresul termic și deformarea. Este foarte potrivit pentru piese turnate din fontă gri cu grosimi de perete relativ uniforme.

Riscuri specifice în turnarea cu spumă pierdută:

3.1 Dacă hrănirea are loc la pereții subțiri și fierul topit curge către punctul fierbinte gros, secțiunea groasă se va solidifica adesea ultima. Zonele terminale vor acumula reziduuri de descompunere a spumei și fier topit la temperatură joasă. Punctul fierbinte nu primește nici fier la temperatură ridicată, nici alimentație adecvată, rezultând o combinație de porozitate de contracție și incluziuni/pliuri de carbon.

3.2 Spălarea continuă a stratului de acoperire în locuri cu pereți subțiri îl poate deteriora cu ușurință, cauzând defecte de incluziune de nisip.

4.Principii pentru determinarea plasării ingatelor în turnarea cu spumă pierdută

4.1 Urmărirea solidificării direcționale (piese turnate groase din fontă ductilă, cerințe stricte fără contracție)

Teorie: Introduceți fier topit lângă secțiuni groase/puncte fierbinți.

4.2 Execuție practică:

4.2.1 Poziționați ingatele în zona cu pereți groși adiacent punctului fierbinte; nu le plasați direct în centrul punctului fierbinte geometric.

4.2.2 Acordați prioritate direcționării fierului topit prin montant înainte ca acesta să intre în turnare.

4.2.3 Pentru piese turnate înalte, acordați prioritate umplerii în trepte. Acest lucru asigură umplerea cu metal de jos în sus, permițând reziduurilor de carbon și gazelor să se ridice în capcane de zgură sau de ridicare.

4.2.4 Evitați strict ingatele unice, supradimensionate. Utilizați mai multe ingate dispersate pentru a reduce supraîncălzirea și eroziunea locală.

Punctele fierbinți trebuie să fie asociate cu ascensoare sau frisoane. Bazându-ne exclusiv pe plasarea înghețului la punctul fierbinte este insuficientă pentru a elimina contracția din fonta ductilă.

4.2.5. Urmărirea solidificării simultane (grosime uniformă a peretelui, prioritatea controlului tensiunii/deformației, contracție locală minoră acceptabilă)

4.3.Teorie: Alimentare dispersată în mai multe puncte la pereți subțiri.

Distribuiți mai multe ingate cu secțiune transversală mică în zonele cu pereți subțiri pentru a scurta calea de umplere.

Punctele fierbinți groase de la capetele îndepărtate ale turnării trebuie să fie asociate cu frisoane pentru a accelera răcirea și a contracara acumularea de zgură rece din umplerea terminalului.

Nu forțați solidificarea pură simultană pe piese turnate cu variații drastice de grosime, deoarece aceasta va duce la defecte necontrolabile la punctele fierbinți groase.

4.4. Constrângeri universale dure pentru toate condițiile (specifice spumei pierdute, înlocuind teoria solidificării)

Ingates nu trebuie să se confrunte niciodată cu colțurile ascuțite ale pereților subțiri de spumă pentru a preveni prăbușirea stratului de acoperire.

Ingates ar trebui să fie plasate de preferință pe suprafețe prelucrate. Nu așezați niciodată ingate pe suprafețe de etanșare, împerechere sau filetate.

Câmpul de curgere de umplere trebuie să asigure că reziduurile de descompunere migrează către punctul cel mai înalt al turnării, cu capcane de zgură poziționate în aceste puncte înalte. Chiar dacă alimentarea cu puncte fierbinți este teoretic adecvată, planul trebuie abandonat dacă face ca zgura să fie prinsă în corpul de turnare.

Secțiunea transversală ingate nu trebuie să fie prea mică (pentru a preveni solidificarea prematură în timpul etapei de alimentare, care blochează canalul de alimentare), nici prea mare (pentru a evita supraîncălzirea locală).

5.Rezumat

Solidificarea direcțională beneficiază de plasarea ingatelor lângă punctele fierbinți pentru a facilita hrănirea, în timp ce solidificarea simultană se bazează pe alimentarea în mai multe puncte la pereți subțiri pentru a minimiza gradienții termici și stresul.

Cu toate acestea, turnarea cu spumă pierdută nu poate replica mecanic practicile de turnare cu nisip. Plasarea unui ingate direct la un punct fierbinte nu elimină automat contracția, iar alimentarea la pereți subțiri nu garantează în mod inerent solidificarea simultană. Inginerii trebuie să facă compromisuri cuprinzătoare, luând în considerare câmpul de curgere de umplere, descompunerea spumei și evacuarea zgurii, presiunea negativă și integrarea ascensoarelor și a frigurilor. În multe scenarii, este necesară o soluție compromisă, echilibrată.