Défauts de fabrication courants dans le moulage sous pression haute pression
2025-01-14 15:02:57 visites：0
Dans le processus de formage des métaux très efficace et largement utilisé du moulage sous pression à haute pression, bien que des pièces moulées de haute précision et de forme complexe puissent être produites, en raison du processus de remplissage et de solidification du métal en fusion sous haute pression et haute vitesse, affecté par le Interaction de plusieurs facteurs, certains défauts de fabrication sont inévitablement susceptibles de se produire. Une compréhension approfondie de ces défauts courants est cruciale pour optimiser le processus de moulage sous pression, améliorer la qualité des pièces moulées et réduire les coûts de production.
Pores de gaz
Causes de génération
- Piégeage de gaz: Pendant le processus de moulage sous pression, le métal en fusion remplit la cavité à une vitesse extrêmement élevée. Ce processus est extrêmement rapide et l’air présent dans la cavité ne peut souvent pas être complètement évacué à temps. Ainsi, il est piégé à l’intérieur de la pièce moulée par le métal en fusion qui s’écoule rapidement, formant des pores de gaz. Par exemple, dans la production de moulage sous pression d'un moyeu de roue en alliage d'aluminium pour automobile, lorsque la vitesse de remplissage du métal fondu a atteint 5 m/s, en raison d'un mauvais échappement dans la cavité, le taux de défauts des pores de gaz à l'intérieur de la pièce moulée a soudainement augmenté. de 5 % lorsque la vitesse de remplissage était de 3 m/s à 15 %. Lorsque la vitesse de remplissage du métal en fusion atteint plusieurs mètres par seconde, voire plus, le risque de piégeage de gaz augmente considérablement.
- Évolution du gaz: Le matériau en alliage lui-même dégagera progressivement du gaz au cours du processus de solidification. En prenant l'alliage d'aluminium comme exemple, si sa teneur en hydrogène est trop élevée, lors de l'étape de solidification de la pièce moulée, les atomes d'hydrogène se combineront pour former de l'hydrogène gazeux, qui apparaîtra sous la forme de pores gazeux à l'intérieur de la pièce moulée. Généralement, la solubilité de l’hydrogène dans l’alliage d’aluminium diminue à mesure que la température baisse. Lorsque la température baisse dans une certaine mesure, de l’hydrogène sursaturé est libéré. Les recherches montrent que lorsque la teneur en hydrogène de l'alliage d'aluminium dépasse 0,6 ml/100 g, la probabilité de présence de pores de gaz dans la pièce moulée augmente considérablement. Dans la production d'un certain moulage sous pression d'alliage d'aluminium, en raison d'un contrôle inapproprié de la teneur en hydrogène dans la matière première, qui a atteint 0,8 ml/100 g, 50 % des produits présentaient finalement des défauts de pores de gaz.
Influences
- Déclin des propriétés mécaniques: La présence de pores de gaz est comme un danger caché à l'intérieur du moulage. Cela réduit la densité de la pièce moulée et perturbe la continuité de sa structure interne. Lorsque la pièce moulée est soumise à une pression ou à des forces externes, une concentration de contraintes se produit autour des pores de gaz, et des fissures se forment et s'étendent souvent à partir de ces zones faibles de pores de gaz, réduisant ainsi considérablement la résistance et la ténacité globales de la pièce moulée. Dans les pièces moulées sous pression des moteurs automobiles, s'il y a des pores de gaz, sous le fonctionnement à grande vitesse du moteur, et lorsqu'elles sont soumises à une pression énorme et à des charges alternées, ces pièces sont très susceptibles de subir une propagation de fissures à partir des pores de gaz, conduisant finalement à des fuites ou à des dommages de pièces, affectant gravement le fonctionnement normal du moteur. Des tests pertinents montrent que pour un bloc-cylindres de moteur moulé sous pression en alliage d'aluminium avec une fraction volumique de pores de gaz de 5 %, sa résistance à la traction est 20 % inférieure à celle d'un produit sans pores de gaz et sa durée de vie en fatigue est raccourcie de 30 %.
- Air - Problèmes d'étanchéité: Pour certaines pièces moulées soumises à des exigences strictes d'étanchéité à l'air, telles que les composants du domaine aérospatial et les connecteurs de gazoducs, la présence de pores de gaz peut directement entraîner une fuite de gaz ou de liquide, rendant le produit incapable de répondre aux exigences d'utilisation et même déclenchant de graves accidents de sécurité. Dans la production de moulage sous pression d'un injecteur de carburant pour moteur d'avion, une fois que des pores de gaz apparaissent, même minuscules, dans l'environnement d'injection de carburant à haute température et haute pression, une fuite de carburant peut se déclencher, entraînant une panne du moteur. Selon les statistiques, les pannes de composants de moteurs d'avion causées par les pores de gaz représentent 10 % de toutes les causes de panne.
Cavités de retrait et porosité
Causes de génération
- Retrait de solidification: Lors du processus de solidification du métal en fusion, son volume diminue. S'il n'est pas alimenté en temps opportun par le canal, la colonne montante et d'autres pièces pendant le processus de retrait, des cavités de retrait ou de la porosité se formeront dans les dernières parties solidifiantes de la pièce moulée. Généralement, les parties à parois épaisses de la pièce moulée dissipent la chaleur plus lentement et ont un temps de solidification plus long que les parties à parois minces. Au stade ultérieur de la solidification, ils sont plus susceptibles de présenter des cavités de retrait ou une porosité due à une alimentation insuffisante. Par exemple, lors du moulage sous pression d'une pièce structurelle volumineuse et complexe, en raison de l'épaisseur de paroi inégale, les zones les plus épaisses subissent un retrait important pendant la solidification, tandis que les pièces à parois minces environnantes se sont déjà solidifiées et ne peuvent pas fournir suffisamment de métal en fusion pour alimentation. En conséquence, des cavités de retrait ou des défauts de porosité sont susceptibles de se produire dans les zones à parois épaisses. Dans le processus de moulage sous pression d'un grand support en alliage d'aluminium sur le marché, la vitesse de refroidissement de la pièce à paroi épaisse (épaisseur de paroi 20 mm) est trois fois plus lente que celle de la pièce à paroi mince (épaisseur de paroi 5 mm). En raison d'une alimentation insuffisante dans la partie à paroi épaisse, le taux de défauts des cavités de retrait et de la porosité peut atteindre 30 %.
- Mode de solidification: Le mode de solidification de l'alliage a également une influence importante sur la formation de cavités de retrait et la porosité. Les alliages ayant une caractéristique de solidification couche par couche ont une plus grande tendance à former des cavités de retrait, tandis que les alliages ayant un mode de solidification pâteux sont plus susceptibles de produire de la porosité. Par exemple, l'alliage étain-bronze, parce qu'il est proche du mode de solidification couche par couche, a une probabilité d'environ 25 % de défauts de cavité de retrait se produisant pendant le processus de moulage sous pression. Comparé à l'alliage d'aluminium à solidification pâteuse, le problème de la cavité de retrait est plus important.
Influences
- Affaiblissement de la structure interne: L'apparition de cavités de retrait et de porosité endommage la compacité de l'intérieur de la pièce moulée, entraînant de nombreux petits vides ou zones poreuses à l'intérieur de la pièce moulée. Cela réduit non seulement les propriétés mécaniques de la pièce moulée, la rendant sujette à la déformation et à la rupture lorsqu'elle est soumise à des forces externes, mais affecte également la durée de vie en fatigue de la pièce moulée. Dans certaines pièces qui doivent résister à des charges alternées répétées, telles que les composants moulés sous pression du système de suspension automobile, les cavités de retrait et la porosité réduiront considérablement leur résistance à la fatigue, conduisant à une défaillance prématurée des pièces. Des tests expérimentaux montrent que la durée de vie en fatigue d'une suspension automobile moulée sous pression présentant des défauts de porosité est 40 % plus courte que celle d'une pièce normale.
- Réduction de la résistance à la pression: Pour les pièces moulées qui doivent résister à des pressions élevées, telles que les corps de vannes hydrauliques et les joints de tuyaux haute pression, les cavités de retrait et la porosité peuvent entraîner une diminution de leurs performances d'étanchéité, provoquant des fuites dans des environnements à haute pression et les rendant incapables de fonctionner correctement. . Par exemple, lors de la production par moulage sous pression d'un corps de vanne hydraulique par une entreprise du marché, en raison de défauts de retrait et de porosité, le taux de fuite du produit a atteint 15 % lors d'un test de pression de 20 MPa, ne répondant pas aux exigences réelles. exigences d'utilisation.
Fermetures à froid
Causes de génération
- Mauvaises conditions de remplissage: Pendant le processus de remplissage du métal fondu, en raison d'une conception déraisonnable de la porte, le métal fondu s'écoule de manière inégale et lente, ou la température du métal fondu lui-même est trop basse et la chaleur se dissipe trop rapidement pendant le processus d'écoulement, ce qui rend la fluidité de le métal fondu pire. Lorsque deux ou plusieurs flux de métal en fusion se rencontrent, ils ne peuvent pas fusionner complètement, formant un espace sur la surface de la pièce moulée qui semble incomplètement fusionné, à savoir une fermeture à froid. Par exemple, lors du moulage sous pression d'une pièce moulée à paroi mince de forme complexe, si la position de la porte est inappropriée, la température du métal en fusion chute rapidement et le débit ralentit lorsqu'il traverse la zone à paroi mince. Il est très facile de réaliser des fermetures à froid aux intersections des zones à parois minces ou aux points d'entrée des flux de métal en fusion.
- Température de moule inégale: La température de surface du moule est inégale et certaines pièces ont une température trop basse. Lorsque le métal en fusion entre en contact avec ces zones à basse température, il se refroidit et se solidifie rapidement, empêchant les flux de métal en fusion ultérieurs de bien fusionner avec lui, générant ainsi des arrêts à froid. Lors de la production d'un certain moule, en raison d'une défaillance du système de refroidissement, la température d'une zone locale du moule était inférieure de 50 °C à la température de fonctionnement normale. Le taux de défauts des fermetures à froid dans les pièces moulées produites dans cette zone atteignait 40 %.
Influences
- Dommages à la qualité de l'apparence: Les fermetures à froid affectent directement la qualité d'apparence de la pièce moulée, en donnant à sa surface des traces discontinues évidentes, réduisant ainsi l'esthétique et la qualité globale du produit. Dans certains produits ayant des exigences élevées en matière d'apparence, tels que les boîtiers et les ornements de produits électroniques, les défauts de fermeture à froid entraîneront directement la mise au rebut du produit. Lors de la production d'un boîtier en alliage d'aluminium pour un produit électronique par une fonderie du marché, en raison de défauts de fermeture à froid, le taux de non-conformité du produit a atteint 10 %, entraînant une perte économique directe de centaines de milliers de yuans.
- Dégradation des performances: La force de liaison du métal à la fermeture à froid est relativement faible. Cela réduit non seulement la résistance du moulage, ce qui facilite sa rupture lors de la fermeture à froid lorsqu'il est soumis à des forces externes, mais affecte également les performances d'étanchéité du moulage. Pour certaines pièces moulées qui doivent être scellées, telles que les blocs-cylindres de moteurs automobiles et les corps de pompe, les fermetures à froid peuvent entraîner des fuites de liquide ou de gaz, affectant le fonctionnement normal de l'équipement. La recherche montre que les performances d'étanchéité d'un bloc-cylindres de moteur automobile présentant des défauts de fermeture à froid sont réduites de 30 % et qu'il est plus susceptible de fuir lors d'essais à haute pression.
Éclair
Causes de génération
- Dégagement excessif du moule: Pendant le processus de moulage sous pression, si le jeu entre la surface de séparation du moule ou entre le bloc coulissant et la cavité est trop grand, sous l'action du métal en fusion à haute pression, le métal en fusion débordera de ces jeux, formant éclair. Lors d'une utilisation à long terme du moule, en raison du récurage du métal en fusion à haute pression, de l'impact mécanique de l'ouverture et de la fermeture du moule, ainsi que de la dilatation et de la contraction thermiques, la surface de séparation s'usera progressivement, augmentant le jeu. De plus, si la précision de fabrication du moule n'est pas élevée et qu'il y a un problème de jeu excessif au stade initial, il est également facile de provoquer une bavure. Grâce à des expériences, après qu'un certain moule de moulage sous pression a été utilisé 5 000 fois, le jeu de la surface de joint est passé de 0,05 mm initial à 0,15 mm et le taux de défauts de bavure a augmenté de 2 % à 10 %.
- Force de serrage insuffisante: Lors du moulage sous pression, une force de serrage suffisante est nécessaire pour résister à la pression générée par le métal en fusion dans la cavité. Si la force de serrage est insuffisante et ne peut pas empêcher efficacement l'ouverture de la surface de joint du moule, le métal fondu débordera de la surface de joint sous la différence de pression, formant une bavure. Par exemple, lors du moulage sous pression de grandes pièces moulées ou de pièces moulées à paroi mince, en raison de la pression de remplissage élevée du métal en fusion, si la force de serrage est mal sélectionnée, il est très facile d'avoir des bavures. Lors du moulage sous pression d'un grand alliage d'aluminium d'une taille de 500 mm × 300 mm, lorsque la force de serrage est inférieure à 80 % de l'exigence théorique, le taux de défauts de bavure est passé de 5 % à 25 %.
Influences
- Augmentation de la charge de travail de post-traitement: La présence de bavures augmente considérablement la charge de travail ultérieure de nettoyage et de traitement de la pièce moulée. La suppression du flash nécessite une grande quantité de main d'œuvre, de ressources matérielles et de temps, ce qui augmente les coûts de production. Les méthodes courantes d'élimination des bavures comprennent le meulage manuel, le traitement mécanique, la corrosion chimique, etc. Cependant, quelle que soit la méthode utilisée, des processus et des ressources supplémentaires sont nécessaires. Selon les statistiques, dans une certaine usine de moulage sous pression, les coûts de post - traitement ont augmenté de 20 % en raison de défauts instantanés, entraînant un coût annuel supplémentaire d'environ 500 000 yuans.
- Précision dimensionnelle et problèmes d'assemblage: Un éclair peut entraîner un dépassement de la taille de la pièce moulée par rapport à la plage de tolérance conçue, affectant ainsi la précision de son assemblage avec d'autres pièces. Dans certaines occasions d'assemblage avec des exigences extrêmement élevées en matière de précision dimensionnelle, telles que l'assemblage de composants de moteurs d'avion, l'écart dimensionnel provoqué par le flash peut conduire à l'impossibilité de terminer l'ensemble de l'assemblage, et même affecter les performances et la sécurité du produit. Au cours du processus d'assemblage d'une certaine pale de moteur d'avion, en raison d'une bavure sur la pale provoquant un écart dimensionnel de 0,1 mm, le taux de défaillance de l'assemblage est passé de 1 % à 10 %, affectant sérieusement la progression de la production.
Rayures superficielles
Causes de génération
- Effet de friction: Pendant le processus de moulage sous pression, il existe une force de frottement importante entre la pièce moulée et la surface du moule. Lorsque la surface du moule n'est pas suffisamment lisse et qu'il y a de petites saillies, rayures ou rayures, la surface du moulage est facilement rayée par les défauts sur la surface du moule pendant le processus de démoulage, formant des rayures de surface. De plus, une application inégale du revêtement, qui ne parvient pas à former une couche d'isolation lubrifiante efficace entre la pièce moulée et la surface du moule, augmentera également la force de friction et entraînera des rayures sur la surface. Par exemple, dans les zones trop peu recouvertes, la pièce moulée entre directement en contact avec le moule, ce qui augmente la force de friction et facilite la production de rayures superficielles. Dans une certaine production de moulage sous pression, lorsque la valeur Ra de rugosité de surface du moule augmentait de 0,8 μm à 1,6 μm, le taux de défauts de rayures de surface sur la pièce moulée augmentait de 3 % à 10 %.
- Paramètres de processus déraisonnables: Des réglages déraisonnables des paramètres du processus de moulage sous pression, tels que la vitesse de moulage sous pression et l'angle de dépouille, augmenteront également le risque de rayures de surface. Une vitesse de moulage sous pression excessive augmentera instantanément la force de friction entre la pièce moulée et la surface du moule, et un angle de dépouille trop petit augmentera la résistance lors du démoulage de la pièce moulée, ce qui peut entraîner des rayures en surface. Dans un certain processus de moulage sous pression, lorsque la vitesse de moulage sous pression a été augmentée de 3 m/s à 5 m/s et que l'angle de dépouille a été réduit de 3° à 1°, le taux de défauts de rayures superficielles sur la pièce moulée a augmenté de 5% à 20%.
Influences
- Réduction de la qualité de la surface: Les rayures de surface endommagent directement l'intégrité de la surface de la pièce moulée et réduisent sa qualité de surface. Cela affecte non seulement l'apparence de la pièce moulée, rendant sa surface rugueuse et inégale, mais réduit également la résistance à la corrosion de la pièce moulée. Dans un environnement humide ou corrosif, les pièces rayées sont susceptibles de devenir les points de départ de la corrosion, accélérant les dommages dus à la corrosion de la pièce moulée. Grâce à des expériences, dans un environnement de corrosion au brouillard salin, le taux de corrosion d'une pièce moulée présentant des défauts de rayures de surface est 50 % plus rapide que celui d'une pièce moulée normale.
- Concentration de stress et raccourcissement de la durée de vie en fatigue: Les zones rayées formeront des points de concentration de contraintes. Lorsque la pièce moulée est soumise à des forces externes ou à des charges alternées, ces points de concentration de contraintes sont susceptibles d'initier et de développer des fissures, réduisant ainsi la durée de vie en fatigue de la pièce moulée. Pour certaines pièces devant résister à des charges alternées à long terme, telles que les vilebrequins et les bielles des moteurs automobiles, les rayures superficielles réduiront considérablement leur durée de vie. La recherche montre que la durée de vie en fatigue d'une bielle de moteur automobile présentant des défauts de rayures de surface est 35 % plus courte que celle d'une bielle normale.
Comprendre les défauts de fabrication courants dans le moulage sous pression haute pression ainsi que leurs causes et influences est la clé pour résoudre et prévenir ces défauts. Grâce à des mesures multidimensionnelles telles que l'optimisation de la conception des moules, l'amélioration des paramètres du processus de moulage sous pression, le renforcement de la maintenance et de l'entretien des moules et l'amélioration des compétences des opérateurs, l'apparition de défauts de fabrication peut être efficacement réduite, et la qualité et la fiabilité des matrices haute pression - les pièces moulées peuvent être améliorées pour répondre aux besoins de différentes industries en matière de pièces moulées de haute qualité.
