Lydymosi temperatūros kontrolė tiksliųjų metalinių komponentų gamyboje

Kodėl svarbu lydymosi temperatūros kontrolė

Gaminant tiksliuosius techninės įrangos komponentus, išlydyto metalo temperatūra lemia kiekvieno tolesnio žingsnio kokybę: užpildymą, kietėjimą, susitraukimą, poringumą, paviršiaus apdailą ir galutines mechanines savybes. Per šaltas lydalas liejasi vangiai, sulaiko dujas ir palieka šaltai-užsidaro; per karštas lydalas sudegina legiravimo elementus, padidina dujų pasisavinimą ir pagreitina pelėsių ir tiglio susidėvėjimą. Todėl lydymosi temperatūros reguliavimas nėra neprivalomas patobulinimas, o kartojamo liejimo ir liejimo štampavimo- pagrindas. Šiame straipsnyje pateikiamos praktinės priemonės, kurias liejyklos ir mašinų dirbtuvės taiko, kad temperatūra palaikytų reikiamą langą.

Žinokite savo metalą: orientaciniai lydymosi ir liejimo diapazonai

Kiekviena lydinių šeima turi apibrėžtą skystį ir rekomenduojamą liejimo diapazoną. Lydulys visada turi viršyti skystį, kad visiškai ištirptų, tačiau pylimo temperatūra parenkama virš likvidumo kontroliuojamu perkaitimu, kuris yra pakankamai aukštas, kad būtų geras sklandumas, ir pakankamai žemas, kad apribotų dujų absorbciją ir oksidaciją. Tipinės atskaitos vertės yra:

Tikslūs skaičiai priklauso nuo konkretaus lydinio specifikacijos (pavyzdžiui, ISO 3522 cinkui, EN 1706 arba ASTM B85 – aliuminiui, ASTM B94 – magniui), todėl liejykla savo parametrus turi nustatyti pagal sertifikuotą lydinio chemiją, o ne iš bendrųjų lentelių.

Lydymo įrangos ir proceso parametrų pasirinkimas

Krosnies tipas turi atitikti metalą. Atsparios arba dujomis kūrenamos tiglio krosnys tinka cinko, aliuminio ir magnio lydiniams esant vidutinei temperatūrai. Indukcinės krosnys užtikrina greitą, efektyvų vario lydinių, ketaus ir plieno maišymą ir yra daugelio spalvotųjų metalų liejyklų standartas. Titanas ir kiti reaktyvūs metalai visiškai negali ištirpti ore - jie lydomi vakuuminio lankinio perlydymo (VAR), plazmos ar elektronų pluošto krosnyse arba indukcinėse krosnyse vakuuminėje arba inertinių{7}}dujų kameroje, nes išlydytas titanas iš atmosferos sugeria deguonį ir momentinį azotą. Nepriklausomai nuo krosnies, parametrai - įvesties galia, įkrovos dydis, pašildymas, laikymo laikas ir maišymas - nustatomi kiekvienam lydiniui ir registruojami, kad lydymosi istoriją būtų galima atkurti.

Temperatūros matavimo ir valdymo įranga

Patikimas valdymas prasideda nuo patikimo matavimo. Termoporos (K-tipo ne-geležies lydiniams, S- arba R-tipo aukštesnei temperatūrai) panardinamos į vonią arba įrengiamos krosnies sienelėje; optiniai pirometrai ir panardinimo temperatūros zondai naudojami ten, kur tiesioginis kontaktas yra nepraktiškas. Skaitmeniniai valdikliai su PID arba kaskadinėmis kilpomis palaiko kontrolinę vertę reguliuodami degiklio arba induktoriaus galią, o aukštos{6}}temperatūros aliarmai apsaugo ir metalą, ir krosnį. Kalibravimas yra svarbus tiek pat, kiek ir pats jutiklis: 10–20 laipsnių nukrypusi termopora tyliai anuliuoja visą valdymo kilpą, todėl liejyklos registruoja kalibravimo datas ir pagal grafiką keičia aptrauktas termoporas. Tiksliam aparatūros darbui taikinys paprastai yra ±5-10 laipsnių langas liejimo momentu.

Lydymosi ir aušinimo greičio valdymas

Šildymo ir vėsinimo greitis formuoja mikrostruktūrą. Pernelyg greitai tirpstant susidaro šiluminiai gradientai, dėl kurių vienoje vonios dalyje lieka neištirpęs krūvis, o kitoje – perkaitintas metalas; per greitas aušinimas po išpylimo sukuria vidinius įtempius ir susitraukimo poringumą. Praktinės taisyklės yra iš anksto pašildyti įkrovą, kad pašalintumėte drėgmę, kaitinti tolygiai, o ne maksimalia galia, homogenizuoti lydalą švelniai maišant ir kontroliuoti aušinimo greitį naudojant formos temperatūrą, dangą ir sekcijos dizainą. Liejimo gravitacijos ir žemo slėgio -slėgyje kontroliuojama aušinimo kreivė taip pat lemia dendrito pečių atstumą, o tai tiesiogiai veikia gatavo komponento stiprumą ir sandarumą.

Užkirsti kelią oksidacijai ir dujų absorbcijai

Išlydytas metalas reaguoja su deguonimi, o kai kurie metalai taip pat tirpdo vandenilį. Aliuminio, magnio ir vario lydiniai yra apsaugoti srautais arba inertinėmis dujomis ir yra degazuojami (pavyzdžiui, naudojant sukamąjį degazavimą arba azoto/argono vamzdį), kad prieš pilant būtų pašalintas ištirpęs vandenilis. Magnio lydiniams reikia sieros heksafluorido ar panašios apsauginės atmosferos, nes ore jie smarkiai oksiduojasi. Kalbant apie titaną, atsakymas yra visiškas atmosferos pašalinimas: vakuuminis arba inertinių -dujų lydymas, o liejamoms dalims - vakuuminis lankas arba indukcinis kaukolės lydymas, naudojant išcentrinį arba gravitacinį liejimą argono aplinkoje. Lydalo chemija turi būti patikrinta spektrometro mėginiu prieš kiekvieną gamybos procesą, nes oksidacijos nuostoliai keičia sudėtį - aliuminis ir cinkas nudega, o deguonies ir azoto kiekis titane turi neviršyti ASTM klasės ribų.

Proceso stebėjimas, įrašai ir priežiūra

Kontrolė yra tiek gera, kiek ją supa disciplina. Liejyklos registruoja kiekvienos partijos lydymosi temperatūros kreivę, perkaitimą, laikymo laiką, degazavimo laiką, pelėsių temperatūrą ir pylimo laiką ir naudoja statistinę proceso kontrolę, kad nustatytų dreifus prieš gaminant laužą. Numatoma krosnies techninė priežiūra: kaitinimo elementai, degikliai, termoporos, tigliai ir ugniai atsparios medžiagos tikrinamos fiksuotu intervalu, nes sugedęs kaitinimo elementas ar įtrūkęs tiglis keičia visos sistemos šiluminę elgseną. Tikslios aparatinės įrangos pirkėjams matomas šios disciplinos rezultatas yra nuosekli chemija, nuoseklūs matmenys ir nuoseklios mechaninės savybės nuo vienos partijos iki kitos - – tai yra būtent tai, ką rimtas pirkėjas tikrina kvalifikuodamas tiekėją.

DUK

Kokia yra ideali aliuminio liejimo temperatūra?

Įprastiems aliuminio lydiniams, tokiems kaip A380 tipo, lydalas paprastai pilamas 640–700 laipsnių temperatūroje, maždaug 60–100 laipsnių virš skysčio. Tiksli vertė nustatoma pagal sertifikuotą lydinio chemiją ir štampo dizainą.

Kodėl titanas turi būti lydomas vakuume?

Išlydytas titanas beveik akimirksniu reaguoja su ore esančiu deguonimi ir azotu, o tai sutrupintų metalą gerokai viršijant standartų, tokių kaip ASTM B367 arba B348, ribas. Vakuuminis lankinis perlydymas (VAR) ir inertinių{2}}dujų lydymas palaiko lydalą švarų.

Kaip išmatuoti išlydyto metalo temperatūrą?

Su panardinamomis termoporomis (K, S arba R tipas, priklausomai nuo temperatūros), optiniais arba dviejų -spalvų pirometrais be-kontaktiniam skaitymui, o šiuolaikinėse liejyklose nuolatinės krosnies valdymo kilpos, registruojančios visą lydalo šiluminę istoriją.

Kas atsitiks, jei lydalo temperatūra yra per aukšta?

Pernelyg aukšta temperatūra sudegina legiravimo elementus, padidina vandenilio ir oksido pasisavinimą, sutrumpina tiglio tarnavimo laiką ir gali sukelti liejinio susitraukimą ir karšto plyšimo{0}} defektus. Tai žalinga kaip per-šaltas tirpalas.

Kas yra perkaitimas ir kodėl tai svarbu?

Perkaitimas – tai kiekis, kuriuo pylimo temperatūra viršija skystį. Pakankamas perkaitimas suteikia gerą sklandumą užpildyti plonas dalis; per daug susidaro dujų susiurbimas ir pelėsių erozija. Perkaitimo kontrolė yra lydalo temperatūros valdymo esmė.

Kaip dažnai termoporos turi būti kalibruojamos liejykloje?

Pramonės praktika yra kalibruoti etaloninius prietaisus nustatytais intervalais (paprastai kas 3–6 mėnesius arba pagal vidinę kokybės sistemą) ir pakeisti vienkartines panardinamas termoporas per vieną kadrą arba per pamainą, nes kiekvienas panardinimas jas pablogina. Kalibravimo įrašai yra kokybės audito sekos dalis.