عيوب التصنيع الشائعة في الصب بالضغط العالي
2025-01-14 15:02:57 الزيارات:0
في عملية تشكيل المعادن ذات الكفاءة العالية والمستخدمة على نطاق واسع لصب القوالب بالضغط العالي، على الرغم من أنه يمكن إنتاج مصبوبات عالية الدقة ومعقدة الشكل، بسبب عملية تعبئة وتصلب المعدن المنصهر تحت ضغط عالٍ وسرعة عالية، متأثرًا تفاعل عوامل متعددة، فإن بعض عيوب التصنيع معرضة حتما لحدوثها. يعد الفهم العميق لهذه العيوب الشائعة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين عملية الصب بالقالب، وتحسين جودة المسبوكات، وخفض تكاليف الإنتاج.
مسام الغاز
أسباب الجيل
- انحباس الغاز: أثناء عملية الصب بالقالب، يملأ المعدن المنصهر التجويف بسرعة عالية للغاية. هذه العملية سريعة للغاية، وفي كثير من الأحيان لا يمكن تفريغ الهواء الموجود في التجويف بالكامل في الوقت المناسب. وبالتالي، يتم احتجازه داخل المسبوكة بواسطة المعدن المنصهر سريع التدفق، مما يشكل مسام غازية. على سبيل المثال، في إنتاج الصب بالقالب لمحور عجلة من سبائك الألومنيوم للسيارات، عندما تصل سرعة تعبئة المعدن المنصهر إلى 5 م/ث، بسبب ضعف العادم في التجويف، يزداد معدل خلل مسام الغاز داخل الصب فجأة من 5% عندما تكون سرعة التعبئة 3 م/ث إلى 15%. عندما تصل سرعة ملء المعدن المنصهر إلى عدة أمتار في الثانية أو حتى أعلى، تزداد احتمالية انحباس الغاز بشكل كبير.
- تطور الغاز: سوف تتطور مادة السبائك نفسها تدريجياً إلى غاز أثناء عملية التصلب. لنأخذ سبائك الألومنيوم كمثال، إذا كان محتواها من الهيدروجين مرتفعًا جدًا، أثناء مرحلة التصلب في الصب، ستتحد ذرات الهيدروجين لتكوين غاز الهيدروجين، الذي يظهر على شكل مسام غازية داخل الصب. بشكل عام، تقل قابلية ذوبان الهيدروجين في سبائك الألومنيوم مع انخفاض درجة الحرارة. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى حد ما، سيتم إطلاق الهيدروجين المفرط. تظهر الأبحاث أنه عندما يتجاوز محتوى الهيدروجين في سبائك الألومنيوم 0.6 مل/100 جم، فإن احتمالية وجود مسام غازية في الصب تزداد بشكل كبير. في إنتاج بعض قوالب صب سبائك الألومنيوم، بسبب التحكم غير السليم في محتوى الهيدروجين في المادة الخام، والذي وصل إلى 0.8 مل/100 جم، في النهاية كان 50% من المنتجات بها عيوب في مسام الغاز.
التأثيرات
- انخفاض في الخواص الميكانيكية: وجود المسام الغازية يعتبر بمثابة خطر خفي داخل الصب. فهو يقلل من كثافة الصب ويعطل استمرارية بنيته الداخلية. عندما يتعرض الصب لضغط أو قوى خارجية، يحدث تركيز الإجهاد حول مسام الغاز، وغالبًا ما تبدأ الشقوق وتتوسع من مناطق مسام الغاز الضعيفة، مما يقلل بشكل كبير من القوة والمتانة الإجمالية للصب. في الأجزاء المصبوبة من محركات السيارات، إذا كانت هناك مسام غازية، في ظل التشغيل عالي السرعة للمحرك، وعندما تتعرض لضغط هائل وأحمال متناوبة، فمن المحتمل جدًا أن تتعرض هذه الأجزاء لانتشار الشقوق من مسام الغاز، مما يؤدي في النهاية إلى تسرب الأجزاء أو تلفها، مما يؤثر بشكل خطير على التشغيل العادي للمحرك. تظهر الاختبارات ذات الصلة أنه بالنسبة لكتلة أسطوانات المحرك المصبوبة من سبائك الألومنيوم مع نسبة حجم مسام الغاز بنسبة 5%، فإن قوة الشد الخاصة بها تكون أقل بنسبة 20% من قوة المنتج بدون مسام الغاز، كما يتم تقليل عمر الكلال بنسبة 30%.
- الهواء - مشاكل ضيق: بالنسبة لبعض المسبوكات ذات المتطلبات الصارمة لضيق الهواء، مثل المكونات الموجودة في مجال الفضاء الجوي وموصلات خطوط أنابيب الغاز، قد يؤدي وجود مسام الغاز بشكل مباشر إلى تسرب الغاز أو السائل، مما يجعل المنتج غير قادر على تلبية متطلبات الاستخدام بل ويؤدي إلى حدوث مشكلات خطيرة حوادث السلامة. في عملية إنتاج فوهة وقود المحرك الهوائي، بمجرد ظهور مسام الغاز، حتى الصغيرة منها، في بيئة حقن الوقود ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي، قد يحدث تسرب للوقود، مما يؤدي إلى تعطل المحرك. وفقًا للإحصاءات، فإن أعطال مكونات المحرك الهوائي الناتجة عن مسام الغاز تمثل 10% من جميع أسباب الأعطال.
انكماش التجاويف والمسامية
أسباب الجيل
- انكماش التصلب: أثناء عملية تصلب المعدن المنصهر يتقلص حجمه. إذا لم تتلق التغذية في الوقت المناسب من العداء والناهض وأجزاء أخرى أثناء عملية الانكماش، فسوف تتشكل تجاويف الانكماش أو المسامية في الأجزاء الأخيرة من الصب. بشكل عام، الأجزاء السميكة الجدران من الصب تبدد الحرارة بشكل أبطأ ولها وقت تصلب أطول من الأجزاء الرقيقة الجدران. في المرحلة اللاحقة من التصلب، من المرجح أن يكون لديهم تجاويف انكماشية أو مسامية بسبب عدم كفاية التغذية. على سبيل المثال، عند صب جزء هيكلي كبير ومعقد بالقالب، بسبب سماكة الجدار غير المتساوية، فإن المناطق السميكة تتعرض لكمية كبيرة من الانكماش أثناء التصلب، في حين أن الأجزاء الرقيقة الجدران المحيطة قد تصلبت بالفعل ولا يمكنها توفير ما يكفي من المعدن المنصهر تغذية. ونتيجة لذلك، من المحتمل أن تحدث تجاويف انكماشية أو عيوب مسامية في المناطق ذات الجدران السميكة. في عملية الصب لدعامة كبيرة من سبائك الألومنيوم المتوفرة في السوق، يكون معدل تبريد الجزء السميك الجدران (سمك الجدار 20 مم) أبطأ ثلاث مرات من الجزء الرقيق الجدران (سمك الجدار 5 مم). بسبب عدم كفاية التغذية في الجزء السميك الجدران، فإن معدل الخلل في تجاويف الانكماش والمسامية يصل إلى 30٪.
- وضع التصلب: إن وضع التصلب للسبائك له أيضًا تأثير مهم على تكوين تجاويف الانكماش والمسامية. تميل السبائك ذات خاصية التصلب طبقة بعد طبقة بشكل أكبر إلى تكوين تجاويف انكماش، في حين أن السبائك ذات وضع التصلب الطري من المرجح أن تنتج مسامية. على سبيل المثال، سبائك القصدير والبرونز، لأنها قريبة من وضع التصلب بطبقة تلو الأخرى، لديها احتمال حوالي 25٪ من عيوب تجويف الانكماش التي تحدث أثناء عملية الصب بالقالب. بالمقارنة مع سبائك الألومنيوم الطرية والمتصلبة، فإن مشكلة تجويف الانكماش تكون أكثر وضوحًا.
التأثيرات
- ضعف البنية الداخلية: يؤدي ظهور تجاويف الانكماش والمسامية إلى الإضرار بتماسك الجزء الداخلي من الصب، مما يؤدي إلى ظهور العديد من الفراغات الصغيرة أو المناطق المسامية داخل الصب. وهذا لا يقلل فقط من الخواص الميكانيكية للمسبوكة، مما يجعلها عرضة للتشوه والكسر عند تعرضها لقوى خارجية، ولكنه يؤثر أيضًا على عمر الكلال للمصبوب. في بعض الأجزاء التي تحتاج إلى تحمل الأحمال المتناوبة المتكررة، مثل المكونات المصبوبة في نظام تعليق السيارات، ستؤدي تجاويف الانكماش والمسامية إلى تقليل قوة الكلال بشكل كبير، مما يؤدي إلى فشل مبكر للأجزاء. أظهرت الاختبارات التجريبية أن عمر الكلال لصب نظام تعليق السيارات الذي يحتوي على عيوب مسامية أقصر بنسبة 40% من عمر الجزء العادي.
- انخفاض في مقاومة الضغط: بالنسبة للمسبوكات التي تحتاج إلى تحمل الضغط العالي، مثل أجسام الصمامات الهيدروليكية ومفاصل الأنابيب عالية الضغط، قد تؤدي تجاويف الانكماش والمسامية إلى انخفاض أداء الختم، مما يتسبب في حدوث تسرب في بيئات الضغط العالي ويجعلها غير قادرة على العمل بشكل صحيح . على سبيل المثال، في عملية إنتاج جسم الصمام الهيدروليكي بواسطة إحدى الشركات في السوق، بسبب تجويف الانكماش وعيوب المسامية، وصل معدل تسرب المنتج إلى 15% خلال اختبار ضغط 20 ميجا باسكال، مما فشل في تلبية المعدل الفعلي متطلبات الاستخدام.
يغلق الباردة
أسباب الجيل
- ظروف تعبئة سيئة: أثناء عملية ملء المعدن المنصهر ، بسبب تصميم البوابة غير المعقول ، يتدفق المعدن المنصهر بشكل غير متساوٍ وببطء ، أو درجة حرارة المعدن المنصهر نفسه منخفضة للغاية ، ويتم تبديد الحرارة بسرعة كبيرة أثناء عملية التدفق المعدن المنصهر أسوأ. عندما يلتقي اثنين أو أكثر من تيارين من المعادن المنصهرة ، لا يمكنهم الاندماج بالكامل ، مما يشكل فجوة على سطح الصب التي يبدو أنها تنصهر بشكل غير كامل ، وهي إغلاق بارد. على سبيل المثال ، عندما يموت - يلقي صبًا رفيعًا على شكل مجمع ، إذا كان موضع البوابة غير مناسب ، فإن درجة حرارة المعدن المنصهر تنخفض بسرعة وتبطئ معدل التدفق عندما يتدفق عبر المنطقة الرقيقة المسورة. من السهل جدًا إنتاج أغلق باردة عند تقاطعات المناطق ذات الجدران الرقيقة أو عند نقاط الجداول المعدنية المنصهرة.
- درجة حرارة العفن غير المستوية: درجة حرارة سطح القالب غير متساوية ، وبعض الأجزاء لها درجة حرارة منخفضة للغاية. عندما يتصل المعادن المنصهرة بهذه المناطق المنخفضة ، فإنها ستبرد وتصلب بسرعة ، مما يتسبب في عدم قدرة الجداول المعدنية المنصهرة اللاحقة على الاندماج بشكل جيد ، وبالتالي توليد أغلق باردة. في إنتاج قالب معين ، بسبب فشل نظام التبريد ، كانت درجة حرارة المنطقة المحلية من القالب أقل 50 درجة مئوية من درجة حرارة التشغيل العادية. كان معدل عيب الإغلاق البارد في المسبوكات المنتجة في هذه المنطقة ارتفاعًا يصل إلى 40 ٪.
التأثيرات
- ضرر لجودة المظهر: تؤثر الإغلاق البارد بشكل مباشر على جودة مظهر الصب ، مما يجعل سطحه له آثار متقطعة واضحة ، مما يقلل من جماليات المنتج والجودة الشاملة. في بعض المنتجات ذات المتطلبات العالية للمظهر ، مثل علب المنتجات الإلكترونية والزخارف ، فإن العيوب المغلقة الباردة ستجعل المنتج قد ألغيت مباشرة. في إنتاج مساكن سبيكة الألومنيوم لمنتج إلكتروني من قبل مسبك في السوق ، بسبب عيوب مغلقة بالبرد ، بلغ معدل التوافق غير المطابق للمنتج 10 ٪ ، مما أدى إلى خسارة اقتصادية مباشرة لمئات الآلاف من اليوان.
- تدهور الأداء: قوة الترابط المعدني في الإغلاق البارد منخفضة نسبيا. هذا لا يقلل فقط من قوة الصب ، مما يجعل من السهل الخروج من الإغلاق البارد عندما يتعرض لقوى خارجية ، ولكنه يؤثر أيضًا على أداء الختم للصب. بالنسبة لبعض المسبوكات التي تحتاج إلى ختم ، مثل كتل أسطوانات محرك السيارات وأجسام المضخات ، قد تؤدي الإغلاق البارد إلى تسرب سائل أو غاز ، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي للمعدات. تشير الأبحاث إلى أن أداء الختم لكتلة أسطوانة محرك السيارات مع عيوب مغلقة باردة بنسبة 30 ٪ ، ومن المرجح أن يتسرب تحت اختبارات الضغط العالية.
فلاش
أسباب الجيل
- خلوص العفن المفرط: أثناء عملية الصب - إذا كانت عملية الصب ، إذا كانت الخلوص بين سطح فراق القالب أو بين كتلة الشريحة والتجويف كبيرًا جدًا ، تحت عمل المعدن المنصهر بالضغط العالي ، فإن المعدن المنصهر يفيض من هذه الخلوصات ، ويشكل فلاش. أثناء الاستخدام الطويل للقالب ، بسبب تجوب المعدن العالي الضغط المنصهر ، فإن التأثير الميكانيكي لفتح العفن والإغلاق ، والتمدد الحراري والانكماش ، سوف يرتدي سطح الفراق تدريجياً ، مما يزيد من الخلوص. بالإضافة إلى ذلك ، إذا لم تكن دقة تصنيع القالب عالية وكانت هناك مشكلة في الإفراط في الخلوص في المرحلة الأولية ، فمن السهل أيضًا التسبب في فلاش. من خلال التجارب ، بعد استخدام قالب عدد معين من الصب 5000 مرة ، زادت إزالة سطح الفراق من 0.05 مم إلى 0.15 مم ، وزاد معدل عيب الفلاش من 2 ٪ إلى 10 ٪.
- قوة التثبيت غير كافية: أثناء الموت - الصب ، يلزم وجود قوة كمية كافية لمقاومة الضغط الناتج عن المعدن المنصهر في التجويف. إذا كانت قوة التثبيت غير كافية ولا يمكنها منع سطح فراق القالب بشكل فعال ، فسوف يفيض المعدن المنصهر من سطح الفراق تحت اختلاف الضغط ، ويشكل فلاش. على سبيل المثال ، عندما يموت - تمثيل المسبوكات الكبيرة أو المسبوكات ذات الجدران الرقيقة ، نظرًا لضغط الملء الكبير للمعادن المنصهرة ، إذا تم اختيار قوة التثبيت بشكل غير صحيح ، فمن السهل جدًا الحصول على فلاش. عندما يموت - يلقي سبيكة من الألمنيوم الكبيرة بحجم 500 مم × 300 مم ، عندما تكون قوة التثبيت أقل من 80 ٪ من المتطلبات النظرية ، ارتفع معدل عيب الفلاش من 5 ٪ إلى 25 ٪.
التأثيرات
- زيادة بعد المعالجة عبء العمل: إن وجود فلاش يزيد بشكل كبير من عبء عمل التنظيف والمعالجة اللاحق في الصب. تتطلب إزالة الفلاش كمية كبيرة من القوى العاملة ، والموارد المادية ، والوقت ، وزيادة تكاليف الإنتاج. تشمل الطرق الشائعة لإزالة الفلاش الطحن اليدوي ، والمعالجة الميكانيكية ، والتآكل الكيميائي ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، بغض النظر عن الطريقة المستخدمة ، فإن العمليات الإضافية ومدخلات الموارد مطلوبة. وفقًا للإحصاءات ، في مصنع تموت معين ، زادت تكلفة المعالجة بنسبة 20 ٪ بسبب عيوب الفلاش ، مما أدى إلى تكلفة سنوية إضافية تبلغ حوالي 500000 يوان.
- دقة الأبعاد ومشاكل التجميع: قد يتسبب فلاش في أن يتجاوز حجم الصب نطاق التسامح المصمم ، مما يؤثر على دقة التجميع مع أجزاء أخرى. في بعض مناسبات التجميع مع متطلبات عالية للغاية لدقة الأبعاد ، مثل تجميع مكونات المحرك الهوائية ، قد يؤدي الانحراف الأبعاد الناجم عن الفلاش إلى عدم القدرة على إكمال التجميع بأكمله ، وحتى يؤثر على أداء المنتج وسلامته. أثناء عملية تجميع شفرة محرك Aero - بسبب الفلاش على الشفرة ، مما تسبب في انحراف أبعاد قدره 0.1 مم ، ارتفع معدل فشل التجميع من 1 ٪ إلى 10 ٪ ، مما يؤثر بشكل خطير على تقدم الإنتاج.
خدوش السطح
أسباب الجيل
- تأثير الاحتكاك: أثناء عملية الصب - هناك قوة احتكاك كبيرة بين الصب وسطح القالب. عندما لا يكون سطح القالب ناعمًا بما فيه الكفاية ، وهناك نتوءات صغيرة ، أو خدوش ، أو 拉伤痕迹 拉伤痕迹 ، يتم خدش سطح الصب بسهولة بواسطة العيوب على سطح القالب أثناء عملية إزالة الخدش ، مما يشكل خدوش السطح. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تطبيق الطلاء غير المتكافئ ، الذي يفشل في تكوين طبقة عزل تشحيم فعالة بين الصب وسطح القالب ، سيزيد أيضًا من القوة الاحتكاكية ويؤدي إلى خدوش السطح. على سبيل المثال ، في المناطق التي لديها القليل من الطلاء ، يتصل الصب بالقالب مباشرة ، مما يزيد من قوة الاحتكاك ويجعل من السهل إنتاج الخدوش السطحية. في إنتاج معين - الصب ، عندما زادت قيمة RA السطحية للقالب من 0.8 ميكرون إلى 1.6 ميكرون ، زاد معدل عيب الخدوش السطحية على الصب من 3 ٪ إلى 10 ٪.
- معلمات العملية غير المعقولة: إعدادات غير معقولة للموت - ستزيد معلمات عملية الصب ، مثل Die - سرعة الصب وزاوية المسودة ، من خطر الخدوش السطحية. الإفراط في الموت - ستزيد سرعة الصب على الفور من القوة الاحتكاكية بين الصب وسطح القالب ، وسوف تزيد مسودة زاوية صغيرة جدًا من المقاومة عندما يتم تفويض الصب ، وكلاهما قد يؤدي إلى خدوش السطح. في عملية تموت معينة - عملية الصب ، عندما تم زيادة سرعة الصب من 3 م/ث إلى 5 م/ث ، تم تخفيض زاوية المسودة من 3 درجات إلى 1 درجة ، وزيادة معدل الخدوش السطحية على الصب من الصب من الصب من الصب 5 ٪ إلى 20 ٪.
التأثيرات
- انخفاض في جودة السطح: الخدوش السطحية تضر بشكل مباشر بالسلامة السطحية في الصب وتقليل جودة السطح. هذا لا يؤثر فقط على ظهور الصب ، مما يجعل سطحه خشنًا وغير متساوٍ ، ولكنه يقلل أيضًا من مقاومة التآكل في الصب. في بيئة متوسطة رطبة أو تآكل ، تكون الأجزاء المخدوشة عرضة لتصبح نقاط بداية التآكل ، وتسريع أضرار التآكل في الصب. من خلال التجارب ، في بيئة تآكل الملح ، يكون معدل التآكل للصب مع عيوب خدش السطح أسرع بنسبة 50 ٪ من الصب الطبيعي.
- تركيز الإجهاد وتقصير حياة التعب: سوف تشكل المناطق المخدوشة نقاط تركيز الإجهاد. عندما يتعرض الصب للقوى الخارجية أو الأحمال المتناوبة ، تكون نقاط تركيز الإجهاد هذه عرضة للبدء وتوسيع الشقوق ، مما يقلل من عمر الإرهاق في الصب. بالنسبة لبعض الأجزاء التي تحتاج إلى تحمل الأحمال المتناوبة على المدى الطويل ، مثل العمود المرفقي وقضبان توصيل محركات السيارات ، فإن الخدوش السطحية ستقصر بشكل كبير عمر خدمتها. تشير الأبحاث إلى أن عمر التعب لمحرك السيارات الذي يربط قضيبًا بعيوب خدش السطح أقصر بنسبة 35 ٪ من قضيب التوصيل العادي.
إن فهم عيوب التصنيع المشتركة في صب الضغط العالي وأسبابها وتأثيراتها هو مفتاح حل هذه العيوب ومنعها. من خلال مقاييس متعددة الجوانب مثل تحسين تصميم العفن ، وتحسين معلمات عملية الصب ، وتقوية صيانة العفن وصيانتها ، وتعزيز مهارات المشغل ، يمكن تقليل حدوث عيوب التصنيع بشكل فعال ، وجودة وموثوقية تموت الضغط العالي - يمكن تحسين المسبوكات لتلبية احتياجات الصناعات المختلفة في المسبوكات عالية الجودة.
