Cancellazione e solidificazione: la chiave per eliminare la porosità

Quando si passa al processo di investment casting, è importante comprendere tutti i fattori che contribuiscono a realizzare un ruolo di successo. Uno dei primi passaggi per evitare il guasto del pezzo è assicurarsi la solidità richiesta del pezzo prima che venga fuso. La fusione a investimento è uno dei pochi processi produttivi che può dimostrare preliminarmente il successo dei componenti.

Sistemi di gate

Quando si progetta una parte per il getto a investimento, bisogna considerare la posizione e la dimensione del cancello. La gatta è una piccola apertura che permette al metallo fuso di fluire liberamente verso la cavità e può essere considerata come il punto di collegamento tra la fonte di alimentazione, o sprue, e la parte. Il cancello è idealmente posizionato sulla sezione più spessa e pesante della fusione, permettendo al metallo di scorrere continuamente e riempire completamente la parte prima di solidificarsi.

Come il metallo si solidifica durante la fusione

La solidificazione del metallo è un fattore cruciale per comprendere il gating. Quando l'acciaio fuso si raffredda dalla sua temperatura iniziale di versamento di circa 3000°F fino alla temperatura di solidificazione di circa 2500°F, subisce un ritiro volumetrico. Questo ritiro continua mentre il metallo si solidifica e poi di nuovo mentre si raffredda fino a temperatura ambiente, a causa dell'espansione termica.

Per illustrare, un cubo da 1" x 1" x 1" x 1", quando riempito con acciaio fuso, si restringe a circa 0,96" x 0,96" x 0,96" a temperatura ambiente. Questo cambiamento volumetrico richiede un'attenta considerazione della geometria del pezzo e della posizione e dimensione del gate. Una progettazione adeguata garantisce che la fusione sia alimentata continuamente con metallo liquido per compensare il ritiro durante il progredire della solidificazione.

Cosa rende un cast di successo un ruolo di cast?

Posizione e dimensione del gate

Dopo aver compreso le basi della solidificazione del metallo, possiamo iniziare a determinare la dimensione e la posizione del gate. Se non si tengono conto dei dettagli del cancello, il cancello potrebbe solidificarsi prima che il metallo abbia l'opportunità di riempire la fusione e sostituire il volume perso. Questo 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, cioè se ci sono cavità o fori all'interno del pezzo. Se un componente non è accuratamente selezionato tenendo conto della funzione del pezzo, questo potrebbe portare al guasto del pezzo.

Progettazione dei pezzi

Il gate non è l'unico fattore determinante nell'eliminazione della porosità. La geometria del pezzo può influenzare la solidificazione direzionale del metallo. Il progetto deve tenere conto di rendere gradienti termici abbastanza ripidi da mantenere liberi i percorsi di alimentazione dalla sprue al pezzo. Poiché i pezzi non si solidificano tutti insieme e si raffreddano dall'esterno verso l'interno, un design di qualità permetterà prima al metallo di raffreddarsi lontano dal cancello. La forma a stalattito è l'esempio perfetto di lancio perfetto, con la punta che si congela prima e il resto del ghiacciolo che si congela dalle sezioni più piccole fino alla sezione più spessa (la fonte d'acqua).

Nei design che mostrano la porosità iniziale, aggiungere caratteristiche come le costole di alimentazione può eliminare eventuali tasche indesiderate. Il design delle parti può anche essere migliorato con modifiche strutturali, come il rastrematismo dei piani inferiori, per ridurre la porosità. In alcuni casi, tuttavia, le geometrie delle parti non possono essere alterate. Possiamo sfruttare il calore radiante, progettando il gate con bracci insignificanti che mantengono le pareti sottili abbastanza calde da alimentare il pezzo, 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 dei componenti e ottimizzare la geometria dei pezzi per soddisfare i requisiti dell'applicazione.

Selezione dei materiali di fusione

Oltre alle considerazioni progettuali, la scelta dei materiali influisce direttamente sulla porosità all'interno di un pezzo 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 mentre passa da liquido a solido a causa della quantità di elementi all'interno della lega. L'ampio intervallo di temperatura limita il flusso, rendendolo meno tollerante rispetto a un acciaio a basso contenuto di carbonio. Conoscendo i requisiti materiali all'inizio del progetto, gli ingegneri progettisti hanno maggiori opportunità di prevedere il successo dei pezzi e limitare la porosità prima di passare alla fase di stampa.

Prima di entrare in produzione completa con il design di un pezzo, è importante individuare potenziali problemi di porosità. Da Signicast, utilizziamo software di solidificazione e flusso per determinare l'efficacia delle posizioni di cancellazione e prevedere la porosità della fusione per convalidare il progetto. I nostri ingegneri progettisti possono aiutarti a formulare suggerimenti utili che porteranno a componenti di successo senza ritardare il lancio sul mercato.