Iniezione e solidificazione: la chiave per eliminare la porosità

Quando si passa al processo di investment casting, è importante comprendere tutti i fattori che contribuiscono alla realizzazione di un pezzo di successo. Uno dei primi passi per evitare il guasto di una parte è garantire la solidità richiesta di una parte prima che venga fusa. La microfusione è uno dei pochi processi di produzione in grado di dimostrare preliminarmente il successo dei componenti.

Quando

si progetta una parte microfusa, è necessario prendere in considerazione la posizione e le dimensioni del punto di iniezione. Il cancello è una piccola apertura che consente al metallo fuso di fluire liberamente verso la cavità e può essere pensato come il punto di connessione tra la fonte di alimentazione, o materozza, e il pezzo. Il cancello è idealmente posizionato sulla sezione più spessa e più pesante del getto, consentendo al metallo di fluire continuamente e riempire la parte nella sua interezza prima di solidificarsi.

Come il metallo si solidifica durante la fusione La

solidificazione del metallo è un fattore critico nella comprensione del gating. Quando l'acciaio fuso si raffredda dalla sua temperatura di colata iniziale di circa 3000 ° F alla sua temperatura di solidificazione di circa 2500 ° F, subisce un restringimento volumetrico. Questo restringimento continua quando il metallo si solidifica e poi di nuovo quando si raffredda a temperatura ambiente, a causa dell'espansione termica.

Per illustrare, un cubo da 1" x 1" x 1", una volta riempito con acciaio fuso, si ridurrà a circa 0,96" x 0,96" x 0,96" a temperatura ambiente. Questa modifica volumetrica richiede un'attenta considerazione della geometria della parte e della posizione e delle dimensioni del punto di iniezione. Una corretta progettazione garantisce che il getto sia continuamente alimentato con metallo liquido per compensare il restringimento man mano che la solidificazione progredisce.

Cosa rende una parte del cast di successo?

Posizione e dimensioni

del cancello Dopo aver compreso le basi della solidificazione dei metalli, possiamo iniziare a determinare le dimensioni e la posizione del cancello. Se i dettagli del punto di iniezione non vengono presi in considerazione, il punto di iniezione potrebbe solidificarsi prima che il metallo abbia l'opportunità di riempire il getto e sostituire il volume perso. Ciò potrebbe creare grandi tasche all'interno della parte che non sono completamente riempite, note anche come porosità interna. La porosità si riferisce al livello di solidità raggiunto, ovvero se ci sono cavità o fori all'interno della parte. Se un componente non è accuratamente controllato tenendo presente la funzione della parte, ciò potrebbe portare al guasto della parte.

Design del pezzo

Il cancello non è l'unico fattore determinante per l'eliminazione della porosità. La geometria della parte può influire sulla solidificazione direzionale del metallo. Il design deve tenere conto di rendere i gradienti termici sufficientemente ripidi da mantenere liberi i percorsi di alimentazione dal canale di colata al pezzo. Poiché le parti non si solidificano tutte in una volta e si raffreddano dall'esterno verso l'interno, un design di qualità consentirà al metallo di raffreddarsi prima lontano dal cancello. Una forma di ghiacciolo è il primo esempio di una colata perfetta, con la punta che si congela per prima e il resto del ghiacciolo che si congela dalle sezioni più piccole fino alla sezione più spessa (la fonte d'acqua).

Nei progetti che mostrano porosità iniziale, l'aggiunta di caratteristiche come le nervature di alimentazione può eliminare eventuali tasche indesiderate. Il design delle parti può anche essere migliorato con modifiche strutturali, come la rastremazione dei pavimenti inferiori, per ridurre la porosità. In alcuni casi, tuttavia, le geometrie delle parti non possono essere modificate. Possiamo sfruttare il calore radiante, progettando il cancello con bracci insignificanti che mantengono le pareti sottili abbastanza calde da alimentare la parte, comprese le piastre terminali, mentre si solidifica.

Lavorando a stretto contatto con i clienti, Gli ingegneri progettisti di Signicast sono in grado di comprendere meglio la funzione del pezzo e ottimizzare la geometria del pezzo per soddisfare i requisiti dell'applicazione.

Oltre

alle considerazioni di progettazione, la scelta del materiale influisce direttamente sulla porosità all'interno di una parte e sulla solidificazione di una fusione. Ogni elemento all'interno di una lega ha una temperatura di solidificazione diversa, facendo sì che una lega come l'acciaio inossidabile 17-4 abbia un intervallo di temperatura più ampio quando passa da un liquido a un solido a causa della quantità di elementi all'interno della lega. L'ampio intervallo di temperatura inibisce il flusso, rendendolo meno tollerante di un acciaio a basso tenore di carbonio. Conoscendo i requisiti dei materiali all'inizio del progetto, i progettisti hanno una migliore opportunità di prevedere il successo delle parti e limitare la porosità prima di passare alla fase di attrezzaggio.

Prima di passare alla produzione completa con la progettazione di un componente, è importante identificare potenziali problemi di porosità. In Signicast, utilizziamo software di solidificazione e flusso per determinare l'efficacia delle posizioni di iniezione e prevedere la porosità di colata per convalidare il progetto. I nostri ingegneri progettisti possono aiutare a fornire suggerimenti di progettazione utili che si tradurranno in parti di successo senza ritardare il time-to-market.