- English
- Español
- Português
- русский
- Français
- 日本語
- Deutsch
- tiếng Việt
- Italiano
- Nederlands
- ภาษาไทย
- Polski
- 한국어
- Svenska
- magyar
- Malay
- বাংলা ভাষার
- Dansk
- Suomi
- हिन्दी
- Pilipino
- Türkçe
- Gaeilge
- العربية
- Indonesia
- Norsk
- تمل
- český
- ελληνικά
- український
- Javanese
- فارسی
- தமிழ்
- తెలుగు
- नेपाली
- Burmese
- български
- ລາວ
- Latine
- Қазақша
- Euskal
- Azərbaycan
- Slovenský jazyk
- Македонски
- Lietuvos
- Eesti Keel
- Română
- Slovenski
- मराठी
- Srpski језик
Kritické vlastnosti ovplyvňujúce povrchovú úpravu odliatkov
2022-10-13
Presnosť rozmerov, s ktorou je možné teraz vyrábať odliatky do piesku, sa priblížila k odliatkom na presné odliatky. Technológie 3-D pieskovej tlače výrazne zlepšili rozmerovú presnosť foriem a jadier, ale nedokázali dosiahnuť hladkosť povrchu konvenčných pieskových odliatkov, nehovoriac o investičných odliatkoch.
Investičné liatie poskytuje veľmi hladké diely s vynikajúcim rozlíšením prvkov a rozmerovou presnosťou. 3-D tlačené pieskové formy a jadrá môžu poskytnúť nákladovo efektívnu alternatívu k investičnému odlievaniu, ak proces môže spĺňať požiadavky na rozmer aj povrch.
Hoci sa v oblasti spotrebného materiálu pre zlievareň urobilo veľa zmien a vylepšení, piesok je materiál, ktorý zostal do istej miery konštantný. Po ťažbe a premývaní, ak je to potrebné, sa zlievárenské piesky triedia do jednotlivých alebo dvojsítových skupín a skladujú sa. Sú spojené do bežných rozvodov na expedíciu k zákazníkovi zlievarne. Aj keď existuje veľa rôznych distribúcií baní, piesok s podobným číslom jemnosti zrna AFS sa dodáva v podobných distribúciách. Povrchová úprava je neoddeliteľnou súčasťou špecifikácií kvality odlievania. Hrubé vnútorné povrchové úpravy odliatkov môžu spôsobiť stratu účinnosti kvapalín aj plynov s vysokou rýchlosťou. To je prípad komponentov turbodúchadla a sacieho potrubia. Univerzita v Severnej Iowe skúmala vlastnosti materiálu formy, ktoré ovplyvňujú hladkosť povrchu odliatkov. Výskum sa uskutočnil na hliníkových odliatkoch, ale má aplikácie a význam v zliatinách železa, ktoré nevykazujú defekty, ako sú defekty penetrácie alebo taveného piesku. Štúdia skúma vplyv charakteristík formovacieho média, ako je jemnosť piesku, typ materiálu a výber žiaruvzdorného povlaku. Cieľom projektu bolo docieliť povrchové úpravy investičných odliatkov v pieskových odliatkoch.
Výsledky priepustnosti a plochy povrchu
Priepustnosť AFS je definovaná ako množstvo času, ktorý potrebuje známy objem vzduchu prejsť cez štandardnú vzorku pri výške 10 cm vody. Jednoducho povedané, priepustnosť AFS predstavuje množstvo otvorených priestorov medzi zrnami kameniva, ktoré umožňujú priechod vzduchu. GFN materiálu výrazne mení priepustnosť až do 80 GFN, kde sa zdá, že trend sa vyrovnáva.
Údaje ukazujú, že rovnakú drsnosť povrchu možno dosiahnuť s akýmkoľvek tvarom častíc pri rôznych rýchlostiach. Materiály s guľovitým a okrúhlym zrnom zlepšujú hladkosť odlievania zrýchleným tempom v porovnaní s hranatými a poduhlovými agregátmi.
Výsledky kontaktného uhla gália
Uskutočnili sa merania kontaktného uhla na meranie relatívnej zmáčavosti spojených formovacích agregátov tekutým kovom pomocou testu tekutým gáliom. Keramické piesky mali najvyšší kontaktný uhol, zatiaľ čo zirkón a olivín zdieľali podobný nižší kontaktný uhol. Gálium vykazovalo hydrofóbne správanie na všetkých pieskových povrchoch. Pre všetky vzorky sa použil podobný AFS-GFN. Výsledky naznačujú, že kontaktný uhol pre typy piesku silne závisel od tvaru zrna kameniva, ako je znázornené na sekundárnej osi, a nie od základného materiálu. Keramické piesky mali najokrúhlejší tvar a olivínové piesky mali výrazne hranatý tvar. Zatiaľ čo povrchová zmáčavosť základného kameniva môže hrať úlohu pri povrchovej úprave odliatku, rozsah meraní kontaktného uhla v sérii testov bol podriadený tvaru zrna.
Výsledky drsnosti povrchu zo skúšobných odliatkov
Výsledky drsnosti povrchu boli merané pomocou kontaktného profilometra. Došlo k výraznému zlepšeniu hladkosti povrchu od trojsitovej 44 GFN siliky na štvorsitovú 67 GFN siliku. Zmeny nad 67 GFN nepreukázali vplyv na drsnosť povrchu napriek zmenám v šírke rozloženia. Dodržiava sa prahová hodnota 185 RMS.
Medzi materiálmi 101 a 106 GFN je možné pozorovať veľké zlepšenie hladkosti. Piesok 106 GFN má o viac ako 17 % viac 200 mesh materiálu v sitovom rozdelení. Materiály 115 a 118 GFN s dvoma obrazovkami viedli k zníženiu hladkosti. Piesok 143 GFN viedol k podobným hodnotám ako zirkón 106 GFN. Prahová hodnota je 200 RMS.
Stabilné zlepšovanie hladkosti povrchu bolo pozorované od chromitu 49 GFN so štyrmi sitami po chromit 73 GFN s tromi sitami napriek tomu, že sa distribúcia častíc zužovala. 19% zvýšenie retencie 140-mesh sita bolo pozorované v 73 GFN chromite v porovnaní s 49 GFN. Výrazné zvýšenie hladkosti odlievania sa prejavilo od chromitových pieskov s tromi sitami 73 GFN až po štvorsitové 77 GFN bez ohľadu na ich podobné čísla jemnosti zrna. Medzi chromitovými materiálmi 77 GFN a 99 GFN nebola pozorovaná žiadna zmena hladkosti. Je zaujímavé, že tieto dva piesky zdieľali veľmi podobnú retenciu na site s veľkosťou 200 mesh. Prahová hodnota je 250 RMS.
Napriek užšej distribúcii došlo k výraznému zlepšeniu hladkosti odlievania z olivínu 78 GFN na olivín 84 GFN. V 84 GFN olivíne bolo viditeľné zvýšenie o 15 % retencie na site 140 mesh. Existuje význam medzi 84 a 85 GFN olivínom. 85 GFN olivín zlepšil hladkosť o 50. 85 GFN olivín je piesok s tromi sitami s takmer 10% retenciou na 200-mesh, zatiaľ čo olivín 84 GFN je jednoducho materiál s dvoma sitami. Od 85 GFN olivínu po 98 GFN olivínu možno pozorovať stabilné zlepšenie hladkosti. Distribúcia sita ukazuje zvýšenie o 5 % na sito s 200 mesh. Nebola pozorovaná žiadna zmena z 98 GFN na 114 GFN olivín napriek zvýšeniu retencie 200 mesh o takmer 7 %.
Je možné pozorovať prahovú hodnotu 244 RMS.
Výsledky drsnosti povrchu pre odliatky získané z keramických jadier ukazujú mierne zlepšenie medzi materiálmi 32 GFN a 41 GFN. V piesku 41 GFN došlo k zvýšeniu retencie sita s veľkosťou 70 mesh o 34 %. Významné zvýšenie hladkosti bolo pozorované medzi keramikou 41 GFN a 54 GFN. Materiál 54 GFN mal o viac ako 19 % vyššiu retenciu na sito 100 mesh v porovnaní s materiálom 41 GFN. Toto zlepšenie nastalo napriek zúženiu distribúcie v materiáli 54 GFN. Najväčší vplyv na keramické výsledky bol pozorovaný medzi pieskom 54 GFN a 68 GFN. Piesok 68 GFN mal o 15 % vyššiu retenciu na site s veľkosťou ôk 140, čo rozšírilo distribúciu. Napriek zvýšeniu o viac ako 40 % na site s veľkosťou ôk 140 mesh sa medzi materiálmi 68 GFN a 92 GFN pozorovalo malé zlepšenie. Prahová hodnota je 236 RMS.
Povrchy vytvorené 3-D tlačenými pieskom sú výrazne drsnejšie ako povrch ubíjaného piesku s použitím rovnakého kameniva. Vzorky vytlačené v orientácii XY poskytli najhladší testovací povrch odliatku, zatiaľ čo vzorky vytlačené v orientácii XZ a YZ mali najdrsnejší povrch.
Kremičitý piesok 83 GFN nepotiahnutý ubíjaným oxidom kremičitým viedol k hodnote drsnosti 185 RMS. Aj keď sa odliatky javili hladšie, žiaruvzdorné povlaky zvýšili drsnosť povrchu meranú profilometrom. Alkoholový povlak oxidu hlinitého vykazoval najlepší výkon, zatiaľ čo povlak zirkónia na alkoholovom základe mal za následok najvyššiu drsnosť. 83 GFN 3-D tlačených vzoriek ukázalo opačný efekt. Zatiaľ čo nepotiahnutá vzorka bola vytlačená v najpriaznivejšej orientácii XY, nepotiahnutá vzorka vykazovala drsnosť odliatku 943 RMS. Povlaky vyhladili povrch v podstate od nepotiahnutej povrchovej úpravy z nízkej hodnoty 339 na vysokú hodnotu 488 RMS. Zdá sa, že povrchová úprava natieraných pieskov je do istej miery nezávislá od drsnosti substrátového piesku a silne závisí od zloženia žiaruvzdorného náteru. 3-D tlačený piesok, aj keď začína s oveľa hrubšou povrchovou úpravou, môže byť výrazne vylepšený použitím žiaruvzdorných náterov.
Závery
V súčasnosti dostupné formovacie agregáty majú schopnosť dosahovať hodnoty drsnosti povrchu menej ako 200 RMS mikropalcov. Tieto hodnoty sú mierne v rámci hodnôt spojených s investičnými odliatkami. Pre testované materiály každý vykazoval zníženie drsnosti odlievania so zvyšujúcou sa jemnosťou zrna AFS kameniva. To platilo pre všetky materiály až do prahovej hodnoty, pričom v tomto čase nebolo pozorované žiadne ďalšie zníženie drsnosti odliatku so zvyšujúcim sa AFS-GFN. To bolo podporené predtým vykonaným výskumom.
V rámci všetkých skupín materiálov bol účinok AFS-GFN sekundárny k vypočítanej ploche povrchu a priepustnosti agregátov. Zatiaľ čo priepustnosť možno považovať za opis otvorených oblastí zhutneného piesku, povrchová plocha lepšie opisuje distribúciu piesku na site a zodpovedajúce množstvo jemných častíc. Priepustnosť aj povrch boli priamo spojené s hladkosťou povrchu odliatku. Treba poznamenať, že to platilo pre agregáty v rámci tvarovej skupiny. Hoci uhlové a poduhlové agregáty mali vysoký povrch, ich priepustnosť bola vysoká a naznačovala otvorený povrch. Sférické a zaoblené agregáty vykazovali najhladšie povrchy kombinujúce nízku priepustnosť s veľkým povrchom.
Pôvodne sa predpokladalo, že zmáčavosť povrchu meraná kontaktným uhlom medzi tekutým kovom a spájaným agregátom je kritickým faktorom výslednej povrchovej úpravy odliatku. Aj keď sa ukázalo, že kontaktný uhol na rôznych materiáloch pri podobnom AFS-GFN nebol úmerný drsnosti odliatku, potvrdilo sa, že hlavným faktorom bol tvar zrna. Neprítomnosť vzťahu medzi kontaktným uhlom a drsnosťou povrchu odliatku možno vysvetliť skutočnosťou, že tvar zŕn bol považovaný za hlavný vplyv na drsnosť povrchu. Existuje významná možnosť, že kontaktný uhol rôznych materiálov bol ovplyvnený viac tvarom zŕn a výslednou hladkosťou povrchu ako zmáčavosťou samotného materiálu.
Investičné liatie poskytuje veľmi hladké diely s vynikajúcim rozlíšením prvkov a rozmerovou presnosťou. 3-D tlačené pieskové formy a jadrá môžu poskytnúť nákladovo efektívnu alternatívu k investičnému odlievaniu, ak proces môže spĺňať požiadavky na rozmer aj povrch.
Hoci sa v oblasti spotrebného materiálu pre zlievareň urobilo veľa zmien a vylepšení, piesok je materiál, ktorý zostal do istej miery konštantný. Po ťažbe a premývaní, ak je to potrebné, sa zlievárenské piesky triedia do jednotlivých alebo dvojsítových skupín a skladujú sa. Sú spojené do bežných rozvodov na expedíciu k zákazníkovi zlievarne. Aj keď existuje veľa rôznych distribúcií baní, piesok s podobným číslom jemnosti zrna AFS sa dodáva v podobných distribúciách. Povrchová úprava je neoddeliteľnou súčasťou špecifikácií kvality odlievania. Hrubé vnútorné povrchové úpravy odliatkov môžu spôsobiť stratu účinnosti kvapalín aj plynov s vysokou rýchlosťou. To je prípad komponentov turbodúchadla a sacieho potrubia. Univerzita v Severnej Iowe skúmala vlastnosti materiálu formy, ktoré ovplyvňujú hladkosť povrchu odliatkov. Výskum sa uskutočnil na hliníkových odliatkoch, ale má aplikácie a význam v zliatinách železa, ktoré nevykazujú defekty, ako sú defekty penetrácie alebo taveného piesku. Štúdia skúma vplyv charakteristík formovacieho média, ako je jemnosť piesku, typ materiálu a výber žiaruvzdorného povlaku. Cieľom projektu bolo docieliť povrchové úpravy investičných odliatkov v pieskových odliatkoch.
Výsledky priepustnosti a plochy povrchu
Priepustnosť AFS je definovaná ako množstvo času, ktorý potrebuje známy objem vzduchu prejsť cez štandardnú vzorku pri výške 10 cm vody. Jednoducho povedané, priepustnosť AFS predstavuje množstvo otvorených priestorov medzi zrnami kameniva, ktoré umožňujú priechod vzduchu. GFN materiálu výrazne mení priepustnosť až do 80 GFN, kde sa zdá, že trend sa vyrovnáva.
Údaje ukazujú, že rovnakú drsnosť povrchu možno dosiahnuť s akýmkoľvek tvarom častíc pri rôznych rýchlostiach. Materiály s guľovitým a okrúhlym zrnom zlepšujú hladkosť odlievania zrýchleným tempom v porovnaní s hranatými a poduhlovými agregátmi.
Výsledky kontaktného uhla gália
Uskutočnili sa merania kontaktného uhla na meranie relatívnej zmáčavosti spojených formovacích agregátov tekutým kovom pomocou testu tekutým gáliom. Keramické piesky mali najvyšší kontaktný uhol, zatiaľ čo zirkón a olivín zdieľali podobný nižší kontaktný uhol. Gálium vykazovalo hydrofóbne správanie na všetkých pieskových povrchoch. Pre všetky vzorky sa použil podobný AFS-GFN. Výsledky naznačujú, že kontaktný uhol pre typy piesku silne závisel od tvaru zrna kameniva, ako je znázornené na sekundárnej osi, a nie od základného materiálu. Keramické piesky mali najokrúhlejší tvar a olivínové piesky mali výrazne hranatý tvar. Zatiaľ čo povrchová zmáčavosť základného kameniva môže hrať úlohu pri povrchovej úprave odliatku, rozsah meraní kontaktného uhla v sérii testov bol podriadený tvaru zrna.
Výsledky drsnosti povrchu zo skúšobných odliatkov
Výsledky drsnosti povrchu boli merané pomocou kontaktného profilometra. Došlo k výraznému zlepšeniu hladkosti povrchu od trojsitovej 44 GFN siliky na štvorsitovú 67 GFN siliku. Zmeny nad 67 GFN nepreukázali vplyv na drsnosť povrchu napriek zmenám v šírke rozloženia. Dodržiava sa prahová hodnota 185 RMS.
Medzi materiálmi 101 a 106 GFN je možné pozorovať veľké zlepšenie hladkosti. Piesok 106 GFN má o viac ako 17 % viac 200 mesh materiálu v sitovom rozdelení. Materiály 115 a 118 GFN s dvoma obrazovkami viedli k zníženiu hladkosti. Piesok 143 GFN viedol k podobným hodnotám ako zirkón 106 GFN. Prahová hodnota je 200 RMS.
Stabilné zlepšovanie hladkosti povrchu bolo pozorované od chromitu 49 GFN so štyrmi sitami po chromit 73 GFN s tromi sitami napriek tomu, že sa distribúcia častíc zužovala. 19% zvýšenie retencie 140-mesh sita bolo pozorované v 73 GFN chromite v porovnaní s 49 GFN. Výrazné zvýšenie hladkosti odlievania sa prejavilo od chromitových pieskov s tromi sitami 73 GFN až po štvorsitové 77 GFN bez ohľadu na ich podobné čísla jemnosti zrna. Medzi chromitovými materiálmi 77 GFN a 99 GFN nebola pozorovaná žiadna zmena hladkosti. Je zaujímavé, že tieto dva piesky zdieľali veľmi podobnú retenciu na site s veľkosťou 200 mesh. Prahová hodnota je 250 RMS.
Napriek užšej distribúcii došlo k výraznému zlepšeniu hladkosti odlievania z olivínu 78 GFN na olivín 84 GFN. V 84 GFN olivíne bolo viditeľné zvýšenie o 15 % retencie na site 140 mesh. Existuje význam medzi 84 a 85 GFN olivínom. 85 GFN olivín zlepšil hladkosť o 50. 85 GFN olivín je piesok s tromi sitami s takmer 10% retenciou na 200-mesh, zatiaľ čo olivín 84 GFN je jednoducho materiál s dvoma sitami. Od 85 GFN olivínu po 98 GFN olivínu možno pozorovať stabilné zlepšenie hladkosti. Distribúcia sita ukazuje zvýšenie o 5 % na sito s 200 mesh. Nebola pozorovaná žiadna zmena z 98 GFN na 114 GFN olivín napriek zvýšeniu retencie 200 mesh o takmer 7 %.
Je možné pozorovať prahovú hodnotu 244 RMS.
Výsledky drsnosti povrchu pre odliatky získané z keramických jadier ukazujú mierne zlepšenie medzi materiálmi 32 GFN a 41 GFN. V piesku 41 GFN došlo k zvýšeniu retencie sita s veľkosťou 70 mesh o 34 %. Významné zvýšenie hladkosti bolo pozorované medzi keramikou 41 GFN a 54 GFN. Materiál 54 GFN mal o viac ako 19 % vyššiu retenciu na sito 100 mesh v porovnaní s materiálom 41 GFN. Toto zlepšenie nastalo napriek zúženiu distribúcie v materiáli 54 GFN. Najväčší vplyv na keramické výsledky bol pozorovaný medzi pieskom 54 GFN a 68 GFN. Piesok 68 GFN mal o 15 % vyššiu retenciu na site s veľkosťou ôk 140, čo rozšírilo distribúciu. Napriek zvýšeniu o viac ako 40 % na site s veľkosťou ôk 140 mesh sa medzi materiálmi 68 GFN a 92 GFN pozorovalo malé zlepšenie. Prahová hodnota je 236 RMS.
Povrchy vytvorené 3-D tlačenými pieskom sú výrazne drsnejšie ako povrch ubíjaného piesku s použitím rovnakého kameniva. Vzorky vytlačené v orientácii XY poskytli najhladší testovací povrch odliatku, zatiaľ čo vzorky vytlačené v orientácii XZ a YZ mali najdrsnejší povrch.
Kremičitý piesok 83 GFN nepotiahnutý ubíjaným oxidom kremičitým viedol k hodnote drsnosti 185 RMS. Aj keď sa odliatky javili hladšie, žiaruvzdorné povlaky zvýšili drsnosť povrchu meranú profilometrom. Alkoholový povlak oxidu hlinitého vykazoval najlepší výkon, zatiaľ čo povlak zirkónia na alkoholovom základe mal za následok najvyššiu drsnosť. 83 GFN 3-D tlačených vzoriek ukázalo opačný efekt. Zatiaľ čo nepotiahnutá vzorka bola vytlačená v najpriaznivejšej orientácii XY, nepotiahnutá vzorka vykazovala drsnosť odliatku 943 RMS. Povlaky vyhladili povrch v podstate od nepotiahnutej povrchovej úpravy z nízkej hodnoty 339 na vysokú hodnotu 488 RMS. Zdá sa, že povrchová úprava natieraných pieskov je do istej miery nezávislá od drsnosti substrátového piesku a silne závisí od zloženia žiaruvzdorného náteru. 3-D tlačený piesok, aj keď začína s oveľa hrubšou povrchovou úpravou, môže byť výrazne vylepšený použitím žiaruvzdorných náterov.
Závery
V súčasnosti dostupné formovacie agregáty majú schopnosť dosahovať hodnoty drsnosti povrchu menej ako 200 RMS mikropalcov. Tieto hodnoty sú mierne v rámci hodnôt spojených s investičnými odliatkami. Pre testované materiály každý vykazoval zníženie drsnosti odlievania so zvyšujúcou sa jemnosťou zrna AFS kameniva. To platilo pre všetky materiály až do prahovej hodnoty, pričom v tomto čase nebolo pozorované žiadne ďalšie zníženie drsnosti odliatku so zvyšujúcim sa AFS-GFN. To bolo podporené predtým vykonaným výskumom.
V rámci všetkých skupín materiálov bol účinok AFS-GFN sekundárny k vypočítanej ploche povrchu a priepustnosti agregátov. Zatiaľ čo priepustnosť možno považovať za opis otvorených oblastí zhutneného piesku, povrchová plocha lepšie opisuje distribúciu piesku na site a zodpovedajúce množstvo jemných častíc. Priepustnosť aj povrch boli priamo spojené s hladkosťou povrchu odliatku. Treba poznamenať, že to platilo pre agregáty v rámci tvarovej skupiny. Hoci uhlové a poduhlové agregáty mali vysoký povrch, ich priepustnosť bola vysoká a naznačovala otvorený povrch. Sférické a zaoblené agregáty vykazovali najhladšie povrchy kombinujúce nízku priepustnosť s veľkým povrchom.
Pôvodne sa predpokladalo, že zmáčavosť povrchu meraná kontaktným uhlom medzi tekutým kovom a spájaným agregátom je kritickým faktorom výslednej povrchovej úpravy odliatku. Aj keď sa ukázalo, že kontaktný uhol na rôznych materiáloch pri podobnom AFS-GFN nebol úmerný drsnosti odliatku, potvrdilo sa, že hlavným faktorom bol tvar zrna. Neprítomnosť vzťahu medzi kontaktným uhlom a drsnosťou povrchu odliatku možno vysvetliť skutočnosťou, že tvar zŕn bol považovaný za hlavný vplyv na drsnosť povrchu. Existuje významná možnosť, že kontaktný uhol rôznych materiálov bol ovplyvnený viac tvarom zŕn a výslednou hladkosťou povrchu ako zmáčavosťou samotného materiálu.
Ako pri všetkých meracích prístrojoch, artefakty testovacej metódy môžu do určitej miery ovplyvniť výsledky. Nárast drsnosti odliatku, hoci vizuálne vyzerali odliatky hladšie po aplikácii žiaruvzdorného povlaku, môže byť spôsobený tvarom vrcholov a úžľabí vytvorených povlakmi. Podľa definície a merania žiaruvzdorné povlaky iba zvýšili drsnosť povrchu v porovnaní so vzorkami bez povlaku. Všetky žiaruvzdorné povlaky boli veľmi úspešné pri zlepšovaní drsnosti povrchu 3-D tlačených pieskov. Ukázalo sa, že povrchová úprava skúšobných odliatkov z potiahnutých vzoriek bola do istej miery nezávislá od východiskového substrátového piesku. Povlaky mali veľký vplyv na povrchovú úpravu, ale je potrebná ďalšia práca na revízii povlakov, aby sa zlepšila povrchová úprava odlievania.
Editoval Santos Wang z Ningbo Zhiye Mechanical Components Co., Ltd.
https://www.zhiyecasting.com
santos@zy-casting.com
86-18958238181
Predchádzajúce:ODLIATOK NEREZOVEJ OCELE: VŠETKO, ČO POTREBUJETE VEDIEŤ
