دانش
مشکل سوراخهای انقباضی در قطعات ریختهگری که اغلب ناشی از سیستم راهگاهی و رایزینگ است
«رایزرها طبق استاندارد طراحی شدهاند. چرا هنوز حفرههای انقباضی در قطعات ریختهگری شده وجود دارد؟»
این سوال واقعاً جای فکر کردن دارد!
به خصوص در تولید چدن خاکستری و چدن داکتیل، بسیاری از شرکتها هنوز از منطق تغذیه فولاد ریختهگری برای طراحی رایزرها و رسیدگی به مشکلات چدن استفاده میکنند. در نتیجه، این روش نتیجه معکوس میدهد و در عوض، دشواری تمیز کردن و افزایش هزینهها را افزایش میدهد.
چگونه باید رایزرهای قطعات چدنی طراحی شوند که هم علمی و هم اقتصادی باشند؟
ریشه حل این مشکل در این است که آیا ما واقعاً تفاوت اساسی در انجماد بین چدن و فولاد ریختهگری را درک میکنیم و بر این اساس، مجموعهای از «فلسفه فرآیند» را که متعلق به خود چدن است، ایجاد میکنیم.
اول از همه، چیزی که باید بدانید این است که چدن، فولاد ریختهگری شده نیست و قابلیت خود-تغذیهای آن نکته کلیدی است.
مهمترین تفاوت بین چدن و فولاد ریختهگری در "انبساط گرافیتی شدن" در طول فرآیند انجماد است. چدن خاکستری و چدن داکتیل هنگام خنک شدن، گرافیت را رسوب میدهند و باعث انبساط حجمی میشوند که ظرفیت "خودتغذیه" خاصی را تشکیل میدهد.
یعنی تغذیه قطعات چدنی صرفاً متکی به رایزرها نیست، بلکه یک سیستم هماهنگ مبتنی بر تغذیه پس از سیستم راهگاهی و تغذیه خودکار ناشی از انبساط گرافیت است.
بنابراین، اصل اولیه طراحی رایزرهای آهنی، روشن کردن نقش تکمیلی آنها است. یعنی: ابتدا برای جبران انقباض به سیستم تغذیه تکیه کنید، سپس برای جبران خود به انبساط گرافیت تکیه کنید و تنها پس از آن از رایزرها برای جبران این تفاوت استفاده کنید. افزایش کورکورانه اندازه رایزرها نه تنها نتیجه معکوس میدهد، بلکه ممکن است نقاط داغ جدیدی ایجاد کند که با توالی انجماد طبیعی ریختهگری تداخل میکند و منجر به ضرر به جای سود میشود.
علاوه بر این، از آنجایی که مقدار انقباض ثابت نیست، نمیتوان تجربه را به طور یکنواخت به کار برد.
بسیاری از مردم عادت دارند قطر رایزرها را بر اساس «۱.۵ برابر ضخامت دیواره قطعه ریختهگری شده» تعیین کنند، که اغلب در چدن نادرست است.
در واقع، قطر رایزر تحت تأثیر عوامل متعددی مانند ترکیب آلیاژ، دمای ریختن، ساختار ریختهگری و سختی قالب قرار میگیرد. به عنوان مثال، در قطعات سازهای مانند صفحات پایه و ریلهای راهنما، مقدار انقباض در جهت طول اغلب بسیار بیشتر از جهت ارتفاع است.
این امر همچنین به طور عینی مشخص میکند که ما نمیتوانیم یک «نسبت» ثابت را برای اندازه رایزر تمام قطعات چدنی، مانند فولاد ریختهگری، اعمال کنیم. طراحی علمی واقعی باید مبتنی بر درک عمیق از شرایط کاری خاص باشد.
جالبتر اینکه در چدن: قطعات نازک و کوچک معمولاً نیاز به تغذیه دارند، در حالی که قطعات ضخیم و بزرگ لزوماً نیازی به این کار ندارند.
با توجه به خاصیت خود-تغذیه چدن، هنگام تدوین استراتژیهای تغذیه، باید از تفکر مرسوم فاصله بگیریم: قطعات ریختهگری نازک و کوچک قطعاتی هستند که نیاز به توجه بیشتری به تغذیه دارند. قطعات ضعیف و کوچک میتوانند از سیستم تغذیه برای تغذیه به طور کامل استفاده کنند، در حالی که قطعات ضخیم و کوچک با نقاط داغ متمرکز نیاز به تنظیم ویژه رایزر دارند.
برعکس، قطعات ریختهگری ضخیم و بزرگ وابستگی کمتری به رایزر دارند. تا زمانی که فرآیند مناسب باشد، میتوان از رایزرهای کوچک یا حتی فرآیندهای بدون رایزر استفاده کرد. مسئله اصلی در چگونگی به حداکثر رساندن قابلیت خودفشردگی انبساط گرافیت از طریق قالبهای با سختی بالا و استفاده معقول از چیلرها نهفته است. در این حالت، نیازی به دنبال کردن انجماد رایزر دیرتر از ریختهگری نیست و مدول رایزر حتی میتواند کمتر از ضخامت دیواره قطعه ریختهگری باشد.
علاوه بر این، جزئیات، موفقیت یا شکست را تعیین میکنند. محل قرارگیری رایزر اغلب از اندازه آن بسیار مهمتر است.
یکی از نکات کلیدی فرآیند انجماد متعادل این است که رایزر باید نزدیک به نقطه داغ باشد، اما نباید آن را بپوشاند. ریشه دروازه داخلی، ریشه رایزر و نقطه داغ قطعه ریختهگری نباید همپوشانی داشته باشند. در عین حال، باید از تشکیل "نقطه داغ تماسی" جلوگیری شود. تجربه طراحی سنتی "در نظر گرفتن قطر رایزر به اندازه ۱.۵ برابر ضخامت دیواره قطعه ریختهگری" به احتمال زیاد باعث تشکیل یک ناحیه نقطه داغ بزرگ در محل اتصال بین رایزر و قطعه ریختهگری میشود و باعث میشود این قطعه دیرتر منجمد شود و در نتیجه منجر به حفرههای انقباضی و تخلخل در ریشه قطعه ریختهگری میشود.
به همین دلیل، ما بیشتر استفاده از قالبهای تغذیه جانبی مانند رایزرهای گوشوارهای و رایزرهای فلش را توصیه میکنیم که میتوانند به طور مؤثر نقاط داغ را پراکنده کرده و مسیر انجماد را بهینه کنند. در عمل، همچنین لازم است تا حد امکان از استفاده مستقیم از رایزرهای استوانهای و مربعی شکل بالایی اجتناب شود تا تداخل حرارتی با بدنه ریختهگری کاهش یابد. the
طراحی بینقص بالابر، به همراه آهن خنککننده، اثربخشی آن را دو چندان میکند.
هنگام طراحی، نقاط داغ با دیواره ضخیم باید تا حد امکان در قسمت پایین محل ریختن قرار گیرند.
وقتی تفاوت قابل توجهی در ضخامت قطعات ریختهگری شده وجود دارد، قرار دادن چدنهای سرد در نواحی دیواره ضخیم، وسیلهای مؤثر برای کنترل توالی انجماد است.
وقتی صفحه بزرگ روی جعبه بالایی قرار دارد، استفاده از یک بالابر سرریز میتواند کیفیت سطح قطعه ریختهگری شده را بهبود بخشد.
با این حال، باید توجه داشت که نوع چدن خنککننده ترجیحاً باید چدن خاکستری معمولی باشد و دفعات استفاده از آن باید کاملاً محدود باشد. دلیل این امر آن است که پس از استفاده مکرر، اکسیداسیون روی سطح چدن خاکستری منجر به کاهش توانایی خنککنندگی آن میشود که نه تنها بر اثر تغذیه تأثیر میگذارد، بلکه ممکن است باعث ایجاد عیوبی مانند تخلخل یا چسبندگی قطعات ریختهگری نیز شود.
از نظر روشهای طراحی خاص، روش مدول انقباض و روش تناسب تجربی معمولاً برای رایزرها در چدن خاکستری استفاده میشوند.
هنگام استفاده از رایزرهای عایقبندی شده، مدول حرارتی آنها تقریباً ۱.۳ تا ۱.۴ برابر رایزرهای معمولی است (وقتی قطر و ارتفاع برابر باشند، ضریب ۱.۴ در نظر گرفته میشود) و راندمان تغذیه آنها تقریباً در محدوده ۲۵٪ تا ۴۵٪ است (برای آنهایی که عملکرد عایقبندی عالی دارند، میتوان حد بالایی را در نظر گرفت). از نظر شکل، انواع کروی به دلیل حداقل سطح اتلاف حرارت، بهترین انتخاب هستند و پس از آنها انواع استوانهای قرار دارند. علاوه بر این، باید تا حد امکان از استفاده از "رایزرهای گرم" اجتناب شود تا از گرم شدن مداوم مایع فلزی در ناحیه ریختهگری در طول فرآیند پر کردن جلوگیری شود، در حالی که مایع فلزی در رایزرها ابتدا خنک میشود و باعث قطع زودرس کانال تغذیه میشود و رایزرها را بیاثر میکند و اثر تغذیه را تا حد زیادی کاهش میدهد.
طراحی رایزر برای قطعات چدنی خوب، چیزی فراتر از انتخاب سادهی یک اندازه است. تنها با درک واقعی و کامل «خاصیت خود-تغذیهای» چدن میتوانیم از «طرز فکر فولاد ریختهگری شده» فاصله بگیریم و یک سیستم رایزر قابل اعتماد و اقتصادی طراحی کنیم - و این دقیقاً همان مسیری است که هر فرد ریختهگر باید به طور مداوم برای آن تلاش کند.
ویگور بیش از 20 سال تجربه و تیم حرفهای در ریختهگری، آهنگری قالبی و فرآیندهای پس از عملیات دارد. در صورت داشتن هرگونه سوال یا نیاز به مشاوره در مورد محصولات، لطفاً با ما تماس بگیرید. info@castings-forging.com
