vědomosti

Existuje mnoho systematických chyb, které ovlivňují rozměrové změny odlitků, včetně čtyř hlavních faktorů rozměrových změn: tolerance zpracování formy, smrštění voskového modelu, roztažnost skořepiny a smrštění slitiny. Základní fyzikální smrštění z formy do voskového modelu a smrštění odlitku při tuhnutí jsou dva hlavní důvody konečných rozměrových změn odlitku. Výzkum ukazuje, že u ocelových odlitků je rozměrová přesnost konečného odlitku přenášena především z rozměrové přesnosti odpovídajícího voskového modelu.

 

V současné době je metodou výroby odlitků kvalifikovaných rozměrů výběr vhodného smrštění velikosti modelu. Proto je velmi důležité pochopit a kontrolovat faktory, které ovlivňují konečné smrštění odlitku. Bylo vynaloženo mnoho úsilí k dosažení přesného smrštění formy. Některé slévárny používají fixní smrštění formy v celém odlitku bez ohledu na velikost nebo geometrii prvku odlitku. Jiné používají specifické smrštění formy ve směru odlitku, přičemž ignorují strukturální typ odlitku a omezení skořepinové formy. Byly provedeny různé výzkumy smrštění voskových modelů pro volné, plně omezené a částečně omezené rozměry prvků. U ocelových odlitků s rozměry menšími než 25.4 mm je výběr smrštění velmi obtížný. V průmyslu se dosud používají numerické simulační metody k predikci rozměrových změn, ke kterým dochází během tuhnutí a chlazení. Ačkoli existují určité cenné pokyny pro stanovení smrštění pro určitý voskový materiál, kov a proces následné úpravy, vztah rozměrového přenosu mezi voskovým modelem a jeho odpovídající skořepinovou formou a odlitkem je stále nejasný. Pro dosažení realističtějších a kvantitativních výsledků je nutné kvantifikovat a vyhodnotit hlavní kroky procesu odlévání a geometrii odlitku, které ovlivňují rozměrové smrštění.

Tato práce si klade za cíl lépe porozumět procesu a specifickým charakteristikám rozměrového smrštění při vytavitelném odlévání. Je také studován vztah rozměrového smrštění mezi voskovým modelem a odpovídajícím odlitkem.

 

Volné smršťování voskových modelů a odlitků

Někteří výzkumníci definují průměr vnějšího kroužku a tloušťku voskových modelů a odlitků jako neomezené rozměry. Změna smrštění průměru vnějšího kroužku voskových modelů a odlitků ve vztahu k velikosti voskového modelu je znázorněna na obrázku 3. Je zřejmé, že za podmínek volného smrštění existují typické rozdíly v míře smrštění odlitků a voskových modelů. Trend smrštění velikosti odlitku vzhledem k charakteristickému rozměru průměru vnějšího kroužku je stejný jako u voskového modelu. S rostoucím průměrem se současně zvyšuje míra smrštění voskového modelu i odlitku. Odlitky ve vnějším kroužku chladnou rychleji, protože jsou obklopeny studeným vzduchem, což vede k většímu smrštění odlitků během procesu odlévání. Voskový model tuhne okamžitě a celkové smrštění vzniklé během procesu odlévání je relativně malé. Když se odlitky z vysokoteplotních slitin ochladí z teploty lití 1500 °C, smršťují se z kapalného do pevného stavu s významnými změnami objemu. Smrštění kovu v pevném stavu je hlavním faktorem ovlivňujícím konečné smrštění odlitku, protože vliv má i přivádění tekutého kovu během procesu tuhnutí. Zákon smrštění průměru odlitku je odvozen z odpovídajícího voskového modelu. Průměrná míra smrštění průměru vnějšího kroužku je: 0.849 % pro voskový model a 2.559 % pro odlitek. Jak je znázorněno na obrázku 4, hodnota smrštění tloušťky vnějšího kroužku je mnohem větší než hodnota smrštění průměru. Množství smrštění u tloušťky 4 mm je větší než u jiných tlouštěk. Důvod není jasný, ale může to souviset s vlivem sousedních prvků. U voskového modelu se s rostoucí tloušťkou ze 4 mm na 24 mm míra smrštění snižuje ze 4.28 % na 3.46 %. Vzhledem k rozdílům v tlaku v dutině a historii ochlazování se míry smrštění voskových modelů také mírně liší. To naznačuje, že je obtížné určit míru smrštění voskového modelu pro určení tloušťky odlitku v důsledku podávání ze systému vtoků a žlabů. Doporučuje se, aby pro odlitky různých velikostí a typů byly použity různé tolerance smrštění a rozměrové tolerance voskového modelu.

Vztah mezi voskovým modelem a rozměry odlitku

Neexistuje žádný jednoznačný rozměrový vztah mezi voskovým modelem a jeho odlitkem. Byla vyhodnocena sledovatelnost rozměrové přesnosti v celém procesu odlévání. Jak je znázorněno na obrázku 5, rozměry jednoho odlitku lze vysledovat zpět k rozměrům jeho voskového modelu. Pokud jde o průměr vnějšího kroužku, voskový model a odpovídající odlitek vykazují lineární úměrnost 98.362 %. Pokud jde o tloušťku vnějšího kroužku, existuje také přímý lineární vztah mezi voskovým modelem a odlitkem, jak je znázorněno na obrázku 6. Tloušťka voskového modelu je přibližně o 3.187 % větší než tloušťka vnějšího kroužku odlitku. Tato data naznačují, že pro výrobu vysoce přesných odlitků musí být rozměrové změny voskového modelu přísně kontrolovány.

 

Vliv procesu na rozměrové smrštění

Jak je znázorněno na obrázku 7, vliv procesu voskového modelu na konečné rozměry odlitku vnějšího kroužku se pohybuje v rozmezí 25.2 % až 41.6 %. Poměr smrštění průměru vnějšího kroužku způsobený procesem voskového modelu představuje méně než 50 % celkové změny rozměrů odlitku. Lze tedy konstatovat, že u všech procesů odlévání je rozměrová přesnost odlitku ovlivněna především změnami rozměrů během fáze tepelného smršťování. Smrštění slitiny je hlavním faktorem přispívajícím k celkové změně rozměrů mezi voskovou formou a odpovídajícím odlitkem ze superslitiny.

 

 

Závěr

Pro neomezené rozměry vnějšího kroužku se voskový model a odlitek mohou volně smršťovat. V průměru se voskový model smrští o 0.849 % a odlitek ze superslitiny na bázi niklu se smršťuje o 2.559 % v neomezeném průměru vnějšího kroužku. Byl zjištěn přímý lineární vztah mezi rozměry vnějšího kroužku voskového modelu a jeho odlitkem. Lineární vztah mezi rozměry voskového modelu a jeho odlitkem lze použít k predikci deformace odlitku. Tyto výsledky lze významně aplikovat při návrhu vhodných přídavků na formy pro odlévání kroužků na kroužky. Vliv procesu voskového modelu na konečné rozměry odlitku je relativně malý a pohybuje se od 25.2 % do 41.6 % vnějšího průměru kroužku. Během procesu odlévání se voskový model řadí na druhé místo ve změnách neomezených rozměrů. Lze konstatovat, že mezi všemi procesy odlévání je rozměrová přesnost odlitku ovlivněna především rozměrovými změnami během fáze tepelné smršťování. Výsledky výzkumu mají velký význam pro vyhodnocení geometrie odlitků a klíčových faktorů procesu odlévání, které ovlivňují toleranci smrštění voskového modelu.

 

Společnost Vigor má více než 20 let zkušeností s vytavitelnými odlitky. Pokud máte jakékoli dotazy, poptávky, vývoj dílů nebo vylepšení vašeho dodavatelského řetězce, neváhejte nás kontaktovat na adrese info@castings-forging.com