Thiết kế hệ thống đổ và đặt cổng vào trong khuôn đúc bọt bị mất

Thiết kế hệ thống đổ và đặt cổng vào trong khuôn đúc bọt bị mất

1. Quá trình hóa rắn định hướng: Đặt cổng vào tại các điểm nóng

Hướng trực tiếp sắt nóng chảy ở nhiệt độ cao vào các điểm nóng dày sẽ duy trì nhiệt độ cao ở những khu vực này và thiết lập một dải nhiệt độ "các phần mỏng đông đặc trước, các phần dày đông đặc lại sau cùng". Điều này tạo điều kiện cho việc cấp liệu hiệu quả khi kết hợp với các ống đứng và về mặt lý thuyết là lý tưởng cho việc bù co ngót.

Tuy nhiên: Cửa vào không bao giờ được đặt trực tiếp vào tâm của điểm nóng hình học. Thay vào đó, nó nên được đặt ở khu vực có tường dày liền kề, cho phép ống nâng hoàn thành việc cấp liệu cuối cùng. Việc đặt cổng trực tiếp vào tâm của điểm nóng sẽ làm tăng thêm khối nhiệt của điểm nóng, do đó làm trầm trọng thêm nguy cơ co ngót độ xốp.

Đương nhiên, tính khả thi của phương pháp này phụ thuộc vào cấu trúc cụ thể của vật đúc. Trong thực tế, vật đúc thường có hình dạng phức tạp và độ dày thành khác nhau. Vì vậy, khi thiết kế hệ thống cổng, tác động tương tác của nhiều yếu tố phải được xem xét một cách toàn diện.

2. Quá trình đông đặc đồng thời: Nhiều cổng phân tán ở các bức tường mỏng

Việc ưu tiên dòng sắt nóng chảy vào các phần có thành mỏng sẽ làm tăng nhiệt độ của chúng, trong khi các phần dày tự nhiên sẽ được làm mát tương đối nhanh hơn. Điều này thu hẹp độ dốc nhiệt độ trên vật đúc, thúc đẩy quá trình hóa rắn đồng thời. Cách tiếp cận này làm giảm ứng suất nhiệt, biến dạng và nứt, khiến nó phù hợp cho các vật đúc có độ dày thành thay đổi tối thiểu và không yêu cầu quá trình hóa rắn định hướng.

Lưu ý quan trọng: Nguyên tắc hóa rắn đồng thời trong quá trình đúc bọt bị mất không thể sao chép trực tiếp từ quá trình đúc cát truyền thống; nó phải chịu những hạn chế về ranh giới nghiêm ngặt.

Trong quá trình đúc bọt bị mất, kim loại lấp đầy khuôn trong khi bọt đồng thời phân hủy và hấp thụ nhiệt. Trường dòng chảy làm đầy làm thay đổi trực tiếp trường nhiệt. Hơn nữa, những hạn chế không thể tránh khỏi bao gồm việc áp dụng áp suất âm, tính chất cứng, không đàn hồi của cát khô không liên kết và sự nổi lên của cặn cacbon.

2.1 Cửa vào tại các điểm nóng: Ưu và nhược điểm của việc cho ăn

Ưu điểm: Sắt nóng chảy ở nhiệt độ cao được đưa vào các phần dày, duy trì nhiệt độ cao cục bộ và tạo điều kiện cho quá trình hóa rắn định hướng. Hệ thống cổng có thể hoạt động như một kênh cho ăn tạm thời.

2.2.Rủi ro cụ thể khi đúc bọt bị mất:

2.2.1Sự phân hủy lớn của bọt ở các phần dày sẽ hấp thụ nhiệt đáng kể. Nếu nhịp đổ đầy không khớp, nhiệt độ ở các phần dày có thể không tăng, ngăn cản việc thiết lập độ dốc hiệu quả. Điều này chỉ làm tăng điểm nóng và làm xấu đi độ xốp co ngót.

2.2.2Sắt nóng chảy tác động trực tiếp vào lớp xốp dày có thể dễ dàng ăn mòn lớp phủ dẫn đến khuyết tật lẫn cát.

2.2.3Sắt dẻo đông đặc ở dạng nhão. Nếu cổng vào đông cứng quá sớm và cắt đứt kênh cấp liệu, độ xốp co ngót vẫn sẽ xảy ra ngay cả khi cổng vào được đặt tại điểm nóng.

Hướng dẫn thực hành: Để đạt được quá trình hóa rắn theo hướng thông qua việc nạp gần điểm nóng trong quá trình đúc bọt bị mất, hãy ưu tiên kết nối nối tiếp ống đứng và cổng (sắt nóng chảy chảy qua ống đứng trước khi vào vật đúc). Tránh sử dụng một cổng vào có tiết diện lớn hướng thẳng vào điểm nóng.

3. Nhiều cổng phân tán tại các bức tường mỏng để hóa rắn đồng thời

Ưu điểm: Cấp liệu đa điểm từ thành mỏng đảm bảo trường nhiệt độ tổng thể đồng đều, giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ, ứng suất nhiệt và biến dạng. Nó rất thích hợp cho các vật đúc bằng sắt xám có độ dày thành tương đối đồng đều.

Rủi ro cụ thể khi đúc bọt bị mất:

3.1Nếu quá trình nạp xảy ra ở các bức tường mỏng và sắt nóng chảy chảy về phía điểm nóng dày, phần dày thường sẽ đông đặc lại sau cùng. Các khu vực cuối sẽ tích tụ cặn phân hủy bọt và sắt nóng chảy ở nhiệt độ thấp. Điểm nóng không nhận được sắt ở nhiệt độ cao cũng như không được cấp liệu thích hợp, dẫn đến sự kết hợp giữa độ xốp co ngót và các tạp chất/nếp gấp cacbon.

3.2Việc xả lớp phủ liên tục ở những vị trí có thành mỏng có thể dễ dàng làm hỏng lớp phủ, gây ra khuyết tật do cát bám vào.

4. Nguyên tắc xác định vị trí của Ingate trong quá trình đúc bọt bị mất

4.1Theo đuổi quá trình hóa rắn theo hướng (Đúc sắt dẻo dày, yêu cầu nghiêm ngặt về không co ngót)

Lý thuyết: Đưa sắt nóng chảy vào gần các phần dày/điểm nóng.

4.2Thực hành thực tế:

4.2.1Vị trí cửa vào trong khu vực tường dày tiếp giáp với điểm nóng; không đặt chúng trực tiếp vào tâm của điểm nóng hình học.

4.2.2Ưu tiên dẫn sắt nóng chảy qua ống đứng trước khi đưa vào vật đúc.

4.2.3Đối với vật đúc cao, ưu tiên đóng cửa đáy và lấp đầy theo bậc. Điều này đảm bảo kim loại được lấp đầy từ dưới lên trên, cho phép cặn cacbon và khí đi vào bẫy ống đứng hoặc bẫy xỉ.

4.2.4Tuyệt đối tránh các cổng đơn, quá khổ. Sử dụng nhiều cửa vào phân tán để giảm hiện tượng quá nhiệt và xói mòn cục bộ.

Các điểm nóng phải được kết hợp với các điểm tăng hoặc cảm giác ớn lạnh. Chỉ dựa vào vị trí cổng vào tại điểm nóng là không đủ để loại bỏ hiện tượng co ngót ở sắt dẻo.

4.2.5.Theo đuổi quá trình hóa rắn đồng thời (Độ dày thành đồng đều, Ưu tiên kiểm soát ứng suất/biến dạng, Độ co ngót cục bộ nhỏ có thể chấp nhận được)

4.3.Lý thuyết: Cấp liệu phân tán đa điểm trên thành mỏng.

Phân bổ nhiều cửa vào có tiết diện nhỏ trên các khu vực có tường mỏng để rút ngắn đường dẫn lấp đầy.

Các điểm nóng dày ở các đầu xa của vật đúc phải được kết hợp với quá trình làm lạnh để tăng tốc độ làm mát và chống lại sự tích tụ xỉ lạnh từ quá trình làm đầy đầu cuối.

Không ép đông đặc đồng thời trên các vật đúc có độ dày thay đổi quá lớn, vì điều này sẽ dẫn đến các khuyết tật không thể kiểm soát được tại các điểm nóng dày.

4.4. Các ràng buộc cứng phổ quát cho mọi điều kiện (Lý thuyết về sự hóa rắn thay thế, cụ thể về bọt bị mất)

Các cửa không bao giờ được đối mặt với các góc nhọn của tường xốp mỏng để ngăn chặn lớp phủ bị sập.

Các cổng tốt nhất nên được đặt trên các bề mặt được gia công. Không bao giờ đặt các cửa vào trên các bề mặt bịt kín, tiếp xúc hoặc có ren.

Trường dòng chảy lấp đầy phải đảm bảo rằng cặn phân hủy di chuyển về điểm cao nhất của vật đúc, với các bẫy xỉ được đặt ở những điểm cao này. Ngay cả khi việc cấp liệu tại chỗ nóng là phù hợp về mặt lý thuyết thì kế hoạch này cũng phải bị hủy bỏ nếu nó khiến xỉ bị mắc kẹt trong thân vật đúc.

Mặt cắt ngang của đầu vào không được quá nhỏ (để tránh hiện tượng đông cứng sớm trong giai đoạn cấp liệu, làm tắc kênh cấp liệu), cũng không quá lớn (để tránh quá nhiệt cục bộ).

5.Tóm tắt

Quá trình hóa rắn theo hướng được hưởng lợi từ việc bố trí cửa vào gần các điểm nóng để tạo điều kiện cho việc cấp liệu, trong khi quá trình hóa rắn đồng thời phụ thuộc vào việc cấp liệu đa điểm ở các thành mỏng để giảm thiểu độ dốc nhiệt và ứng suất.

Tuy nhiên, việc đúc bọt bị mất không thể tái tạo một cách máy móc các phương pháp đúc cát. Việc đặt cổng trực tiếp tại một điểm nóng không tự động loại bỏ hiện tượng co ngót và việc nạp vật liệu vào các bức tường mỏng vốn không đảm bảo sự đông đặc đồng thời. Các kỹ sư phải cân nhắc toàn diện trường dòng chảy làm đầy, quá trình phân hủy bọt và thoát xỉ, áp suất âm cũng như sự tích hợp của ống đứng và ống làm lạnh. Trong nhiều tình huống, cần phải có một giải pháp cân bằng, thỏa hiệp.