Kestabilan dimensi dan ketepatan tuangan pelaburan

Ia sentiasa menjadi salah satu matlamat utama pekerja pemutus pelaburan untuk terus meningkatkan ketepatan dimensi tuangan pelaburan dan mengurangkan sisa yang disebabkan oleh penyimpangan dimensi.

1. Kestabilan dimensi acuan lilin dan faktor yang mempengaruhinya

Rajah 1 menunjukkan keputusan yang diperoleh oleh Profesor Robert C. Voigt dari University of Pennsylvania selepas menjejak dan mengukur 29 jenis tuangan pelaburan. Ia boleh dilihat bahawa dalam kebanyakan kes, apabila saiz acuan lilin sangat berubah-ubah, saiz turun naik tuangan juga besar, dan pengecualian adalah sedikit. Dari sudut pandangan keseluruhan, turun naik saiz acuan lilin menyumbang 10% hingga 70% daripada turun naik saiz tuangan.

Rajah 1 Perbandingan turun naik saiz antara tuangan ketepatan dan acuan lilin

Nota: σ- sisihan piawai

Parameter proses mempunyai pengaruh yang menentukan pada kestabilan dimensi acuan lilin. Faktor utama adalah seperti berikut:

1） Suhu menekan lilin

Pengaruh suhu menekan lilin adalah berbeza untuk acuan yang berbeza (lihat Rajah 2). Seperti yang dapat dilihat dari FIG. 2, apabila acuan asas lilin digunakan, pengaruh suhu menekan lilin pada kestabilan dimensi acuan lilin adalah sangat sensitif, manakala pengaruh acuan asas resin adalah kecil.

2) Tekanan suntikan

Seperti yang dapat dilihat dari FIG. 3, kadar pengecutan acuan lilin berkurangan dengan ketara apabila tekanan kecil dan tekanan meningkat. Walau bagaimanapun, apabila tekanan meningkat ke tahap tertentu (>1.6MPa), tekanan hampir tidak mempunyai kesan ke atas saiz acuan lilin.

Suhu menekan lilin / ℃

Gbr. 2 Hubungan antara suhu menekan lilin dan pengecutan acuan lilin

Tekanan suntikan /MPa

Gbr. 3 Hubungan antara tekanan suntikan dan pengecutan acuan lilin

3）Kelajuan aliran

Kelajuan aliran acuan boleh diubah dalam dua cara berikut, tetapi kesan pada saiz acuan lilin tidak sama: Dengan menukar kelajuan aliran penekan penekan lilin kaedah ini mempunyai kesan yang kurang pada kadar pengecutan acuan lilin. Walau bagaimanapun, ia mempunyai pengaruh penting ke atas kualiti pengisian dan permukaan acuan lilin dengan bahagian dinding nipis yang kompleks atau dengan teras. Dengan menukar kawasan keratan rentas mulut suntikan lilin, kaedah ini mempunyai kesan yang lebih besar, kerana meningkatkan luas keratan rentas mulut suntikan lilin bukan sahaja dapat mengurangkan suhu menekan lilin, tetapi juga memanjangkan masa pemejalan acuan bahan pada mulut suntikan lilin, dengan itu meningkatkan tahap pemadatan acuan lilin, mengurangkan kadar pengecutan dan pengecutan permukaan.

4）Masa suntikan

Apa yang dipanggil masa suntikan tekanan di sini termasuk tiga tempoh pengisian, pemadatan dan pengekalan. Masa mengisi merujuk kepada masa apabila acuan dipenuhi dengan picitan.

Pemadatan merujuk kepada masa dari tekanan penuh hingga penutupan muncung lilin; Tahan merujuk kepada masa dari penutupan muncung hingga lukisan acuan.

Masa suntikan mempunyai kesan yang ketara ke atas kadar pengecutan acuan lilin (Rajah 4), kerana peningkatan masa suntikan boleh mengakibatkan lebih banyak bahan acuan terhimpit ke dalam rongga, dan acuan lilin akan dipadatkan ke tahap yang lebih besar, dengan itu. mengurangkan kadar pengecutan. Ini boleh ditunjukkan dengan pertambahan berat acuan lilin dengan lanjutan masa pemadatan (lihat Rajah 5). Masa pemadatan haruslah sesuai, jika masa pemadatan terlalu lama, bahan acuan pada mulut suntikan lilin telah dipadatkan sepenuhnya, dan pemadatan tidak akan berfungsi. Ia juga boleh dilihat dari Rajah 4 bahawa apabila masa suntikan agak singkat (15-25s), suhu menekan lilin meningkat dan kadar pengecutan meningkat, tetapi apabila masa suntikan dilanjutkan kepada 25-35s (sebenarnya, pemadatan masa dilanjutkan atas premis bahawa masa pengisian kekal malar), pengaruh suhu menekan lilin menjadi lebih kecil. Apabila masa suntikan ditambah kepada lebih daripada 35s, keadaan sebaliknya akan berlaku, iaitu, apabila suhu menekan lilin meningkat, kadar pengecutan acuan lilin akan menjadi lebih kecil (lihat Rajah 5). Fenomena ini boleh dijelaskan oleh fakta bahawa meningkatkan suhu acuan dan memanjangkan masa pemadatan mempunyai kesan yang sama seperti meningkatkan tahap pemadatan acuan lilin.

5）Suhu acuan dan peralatan menekan lilin

Acuan lilin menyejuk perlahan-lahan dan kadar pengecutan meningkat dengan suhu pengacuan yang tinggi. Ini kerana acuan lilin masih dalam akhbar sebelum acuan ditarik, dan pengecutan adalah terhad, dan selepas acuan berubah menjadi pengecutan bebas. Oleh itu, jika suhu acuan tinggi, kadar pengecutan akhir adalah besar, dan sebaliknya, kadar pengecutan adalah kecil.

Begitu juga, sistem penyejukan mesin penekan lilin mungkin mempunyai kesan kira-kira 0.3% pada saiz acuan lilin.

Akhir sekali, perlu ditekankan bahawa apabila bahan acuan asas lilin digunakan, pes lilin adalah sistem kewujudan bersama tiga fasa pepejal, cecair dan gas. Nisbah isipadu antara tiga fasa mempunyai pengaruh yang besar terhadap saiz acuan lilin. Hubungan berkadar antara ketiga-tiga tidak boleh dikawal dalam pengeluaran sebenar, yang juga merupakan sebab penting untuk kestabilan dimensi miskin acuan lilin yang ditekan dengan acuan asas lilin.

Gbr. 4 Kesan komprehensif masa suntikan dan suhu lilin pada pengecutan acuan lilin

Masa suntikan /s

Gbr. 5 Pengaruh masa menekan pada tahap pemadatan acuan lilin

2. Pengaruh bahan cengkerang dan proses pembuatan cangkerang terhadap kestabilan dimensi tuangan

Pengaruh cengkerang pada saiz tuangan terutamanya disebabkan oleh pengembangan haba, ubah bentuk haba (rayap pada suhu tinggi) dan sekatan (halangan) cangkerang pada pengecutan penyejukan tuangan.

1） Pengembangan haba shell

Terutamanya bergantung pada bahan cangkerang. Kadar pengembangan bahan refraktori yang berbeza adalah berbeza. Antara bahan refraktori yang biasa digunakan, kadar pengembangan kuarza bercantum adalah yang paling kecil, diikuti oleh aluminium silikat, dan silika adalah yang terbesar dan tidak sekata. Selepas ujian untuk menentukan shell aluminium silikat dari pemanasan suhu bilik hingga 1000 ℃, shell boleh menghasilkan kira-kira 0.25% pengembangan, bahagian pengecutan keseluruhan saiz tuangan tidak besar, jadi jika refraktori tersebut digunakan, shell mempunyai kestabilan dimensi yang baik, seperti penggunaan kuarza bercantum sudah pasti akan menjadi lebih baik. Walau bagaimanapun, jika silika digunakan, saiz cangkerang sangat berubah-ubah.

2）Ubah bentuk terma

Sebagai contoh, tahap rayapan cangkerang dengan kaca air sebagai pengikat adalah jauh lebih besar daripada sol silika dan cangkerang etil silikat pada suhu tinggi melebihi 1000℃.

Walaupun korundum bercantum itu sendiri mempunyai refraktori yang tinggi, disebabkan oleh kehadiran kekotoran seperti natrium oksida, suhu pemanggangan cangkerang melebihi 1000 ℃ juga boleh menghasilkan rayapan, mengakibatkan kestabilan dimensi yang lemah.

3）Kekangan cangkerang pada pengecutan tuangan-konsiliasi dan kebolehruntuhan cangkerang terutamanya bergantung pada bahan cangkerang.
Secara ringkasnya, pengaruh cangkerang pada turun naik saiz pemutus, bahan refraktori memainkan peranan utama, tetapi peranan pengikat tidak boleh diabaikan. Sebaliknya, kesan proses pembuatan cangkerang adalah kurang.

3. Pengaruh tegasan ke atas kestabilan dimensi yang disebabkan oleh penyejukan tuangan yang tidak sekata
Kelajuan penyejukan setiap bahagian tuangan (termasuk sistem penuangan) adalah berbeza dan tegasan haba menyebabkan ubah bentuk tuangan, yang menjejaskan kestabilan dimensi. Ini sering ditemui dalam pengeluaran sebenar. Mengurangkan kadar penyejukan tuangan dan menambah baik gabungan sprue adalah langkah pencegahan yang berkesan.