Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Полутвердое металлическое литье ( SSM ) - это вариант литья под давлением, близкий к конечной . [1] В настоящее время этот процесс используется с цветными металлами, такими как алюминий, медь [2] и магний, но также может работать со сплавами с более высокими температурами, для которых в настоящее время нет подходящих материалов для штампов. Процесс сочетает в себе преимущества литья и ковки . Процесс назван в честь тиксотропии свойства жидкости , которая является явлением, которое позволяет этому процессу работать. Просто тиксотропные жидкости текут при стрижке, но сгущаются при стоянии. [3]Впервые потенциал этого типа процесса был признан в начале 1970-х годов. [3] Существуют три различных процессов: тиксолитья , реолитья , thixomolding . SIMA - это специализированный процесс подготовки алюминиевых сплавов к тиксолитью с использованием горячей и холодной обработки.

SSM выполняется при температуре, которая помещает металл между температурой ликвидуса и солидуса . В идеале твердый металл должен составлять от 30 до 65%. Полутвердая смесь должна иметь низкую вязкость, чтобы ее можно было использовать, и для достижения этой низкой вязкости материалу необходим глобулярный первичный элемент, окруженный жидкой фазой. [2] Возможный диапазон температур зависит от материала и для алюминиевых сплавов может достигать 50 ° C, но для медных сплавов с узким интервалом плавления может составлять всего несколько десятых градуса. [4]

Полутвердое литье обычно используется для высокотехнологичных приложений. Для алюминиевых сплавов типичными деталями являются структурные медицинские и аэрокосмические детали, детали, работающие под давлением, защитные детали, опоры двигателя, жгуты датчиков воздушного коллектора, блоки двигателя и корпуса фильтров масляного насоса. [5]

Процессы [ править ]

Существует ряд различных технологий производства полутвердых отливок. Для алюминиевых сплавов наиболее распространенными процессами являются тиксолитье и реолитье .

Самый распространенный процесс - литье магниевых сплавов . [6]

Thixocasting [ править ]

В тиксолитье используется сборная заготовка с недендритной микроструктурой, которую обычно получают путем интенсивного перемешивания расплава во время разливки прутка. Индукционный нагрев обычно используется для повторного нагрева заготовок до полутвердого диапазона температур, а машины для литья под давлением используются для впрыскивания полутвердого материала в штампы из закаленной стали. Тиксокастинг коммерчески осуществляется в Северной Америке, Европе и Азии. Thixocasting обладает способностью производить компоненты чрезвычайно высокого качества благодаря однородности продукта, который достигается за счет использования сборных заготовок, изготовленных в тех же идеальных условиях непрерывной обработки, которые используются при производстве ковки или прокатного проката. [7]Главный недостаток - дороговизна из-за специальных заготовок, которые необходимо использовать. К другим недостаткам можно отнести ограниченное количество сплавов и невозможность прямого повторного использования лома. [8]

Реокастинг [ править ]

В отличие от тиксолитья, при котором заготовка повторно нагревается, при повторной литье образуется полутвердый шлам из расплавленного металла, полученного в типичной печи для литья под давлением. [7] Это большое преимущество перед тиксолитьем, поскольку в результате получается менее дорогостоящее сырье в виде обычных сплавов для литья под давлением, а также возможна прямая переработка. [8] Тем не менее, реоразливка также создает проблемы управления технологическим процессом, так как после первоначального всплеска активности очень мало материала обрабатывается путем реоразливки.

Тиксомолдинг [ править ]

Для магниевых сплавов для тиксомолдинга используется машина, аналогичная литью под давлением. В одностадийном процессе стружка из магниевого сплава при комнатной температуре подается в задний конец нагретого цилиндра через объемный питатель. В цилиндре поддерживается атмосфера аргона для предотвращения окисления магниевой стружки. Винтовой конвейер , расположенный внутри ствола питает магниевые стружки вперед , как они нагревают в полутвердую диапазоне температур. Вращение шнека обеспечивает необходимую силу сдвига для создания шаровидной структуры, необходимой для полутвердого литья. Как только накопится достаточное количество суспензии, шнек продвигается вперед, чтобы ввести суспензию в стальную головку. [9]

Деформационно-индуцированная активация плавлением (SIMA) [ править ]

В методе SIMA материал сначала нагревается до температуры SMM. По мере приближения к температуре солидуса зерна рекристаллизуются с образованием мелкозернистой структуры. После прохождения температуры солидуса границы зерен плавятся, образуя микроструктуру SSM. Чтобы этот метод работал, материал следует экструдировать или подвергать холодной прокатке в полутвердом отпущенном состоянии. Этот метод ограничен по размеру стержнями диаметром менее 37 мм (1,5 дюйма); из-за этого можно отливать только более мелкие детали. [10]

Преимущества [ править ]

Преимущества полутвердого литья следующие: [11]

  • Сложные детали производятся чистой формы
  • Без пористости
  • Сниженная усадка
  • Отличные механические характеристики
  • Герметичность
  • Жесткие допуски
  • Тонкие стены
  • Подходит для термообработки (T4 / T5 / T6)
  • Хорошая обработка поверхности

Высокое давление уплотнения используется для производства деталей с высокой степенью целостности, а температуры, требуемые для литья под давлением полутвердого металла, ниже, чем при обычном литье, при производстве обычно используются традиционные материалы инструментальной стали. Отсутствие подходящих высокотемпературных материалов для штампов ограничивает литье металлов с высокой температурой плавления, таких как инструментальная сталь и стеллит, только экспериментальными применениями. Другие преимущества включают: легко автоматизируемый, стабильный, производительность равна или лучше, чем скорость литья под давлением , отсутствие воздухововлечения, низкая степень усадки и однородная микроструктура. [3]

Недостатки [ править ]

Поскольку тиксотропия (полутвердое состояние) является средним состоянием в физическом или реологическом смысле, этот процесс очень чувствителен к таким условиям, как температура окружающей среды. Таким образом, производственные предприятия требуют более высокого уровня контроля за условиями процесса, более дорогостоящего оборудования и лучшего обучения операторов.

См. Также [ править ]

  • Литье металла под давлением
  • Формирование распылением

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ "Добро пожаловать в MyNADCA!" . diecasting.org . Проверено 20 августа 2015 .
  2. ^ a b Янг, стр. 1.
  3. ^ a b c Лоу, Энтони; Риджуэй, Кит; Аткинсон, Хелен (сентябрь 1999 г.), «Тиксоформование» , « Мир материалов» , 7 (9): 541–543..
  4. ^ Винарчик, Эдвард Дж. (2003), Процессы литья под давлением с высокой степенью целостности , 1 , Wiley-IEEE, стр. 91–101, ISBN 978-0-471-20131-1.
  5. ^ П. Капрано, Proc. 10-й Интер. Конф. Обработка полутвердых сплавов и композитов, Ахен, Германия и Льеж, Бельгия, 2008 г.
  6. ^ S. LeBeau & R Decker, "Микроструктурный дизайн тиксоморфных магниевых сплавов", Proc. 5-й Интер. Конф. Полутвердая обработка сплавов и композитов, Голден, Колорадо, 1998 г.
  7. ^ a b Стивен П. Мидсон, Полутвердое литье алюминиевых сплавов: новая информация, инженер по литью под давлением , сентябрь 2008 г.
  8. ^ a b Джон Л., Йорстад (сентябрь 2006 г.), «Технологии будущего алюминия в литье под давлением » , Die Casting Engineering : 18–25, заархивировано из оригинала (PDF) 11 декабря 2010 г.
  9. ^ Стивен П. Мидсон, Роберт К. Килберт, Стивен Э. Ле Бо и Раймонд Декер, "Рекомендации по производству полутвердых компонентов, формованных тиксом магния, используемых в конструкционных приложениях", Proc. 8-й Интер. Конф. Полутвердая обработка сплавов и композитов, Лимасол, Кипр, 2004 г.
  10. ^ Янг, стр. 2.
  11. ^ Стивен П. Midson, NADCA Semi-Solid & Squeeze Casting конференции, Роузмонт, Иллинойс, 1996

Библиография [ править ]

  • Янг, Кеннет П., Полутвердое металлическое литье: снижение стоимости деталей из медных сплавов (PDF) , Массачусетский офис технической поддержки, заархивировано из оригинала (PDF) 07.10.2006..

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео автоматической ковки для ССМ