> Nyheter > industri nyheter

Kritiska egenskaper som påverkar ytfinishen på gjutgods

2022-10-13

Den dimensionella noggrannheten med vilken sandgjutgods nu kan tillverkas har närmat sig den för investeringsgjutgods. 3-D-sandutskriftstekniker har avsevärt förbättrat dimensionsnoggrannheten hos formar och kärnor men har misslyckats med att matcha ytjämnheten hos konventionella sandgjutgods, än mindre investeringsgjutgods.

Investeringsgjutning ger mycket smidiga delar med utmärkt funktionsupplösning och dimensionell noggrannhet. 3D-tryckta sandformar och kärnor kan ge ett kostnadseffektivt alternativ till investeringsgjutning om processen kan uppfylla både dimensions- och ytkrav.

Även om många förändringar och förbättringar har gjorts inom området för gjuteriförnödenheter, är sand det material som har hållit sig något konstant. Efter gruvdrift och tvättning, om så krävs, klassificeras gjutersand i individuella eller tvåmaskiga grupperingar och lagras. De kombineras till normala distributioner för frakt till gjuterikunden. Även om det finns många olika gruvfördelningar, levereras sand med liknande AFS-kornfinhetstal i liknande distributioner. Ytfinish är en integrerad del av gjutkvalitetsspecifikationerna. Grov invändig ytfinish på gjutgods kan orsaka förlust av effektivitet för både vätskor och höghastighetsgaser. Så är fallet för komponenter för turboladdare och insugningsgrenrör. University of Northern Iowa har undersökt formmaterialegenskaper som påverkar ytjämnheten för gjutgods. Forskningen utfördes på aluminiumgjutgods men har tillämpningar och relevans i järnlegeringar som inte uppvisar defekter som penetration eller smält sanddefekt. Studien undersöker inverkan av formningsmedias egenskaper såsom sandfinhet, materialtyp och val av eldfast beläggning. Målet med projektet var att åstadkomma investeringsgjutning av ytfinish i sandgjutna delar.

Resultat permeabilitet och ytarea

AFS-permeabilitet definieras som den tid det tar för en känd volym luft att passera genom ett standardprov vid en höjd av 10 cm vatten. AFS-permeabiliteten representerar helt enkelt mängden öppna utrymmen mellan ballastkornen som tillåter luft att passera. GFN för ett material ändrar avsevärt permeabiliteten fram till 80 GFN, där trenden verkar plana ut.

Data visar att samma ytjämnhet kan uppnås med vilken partikelform som helst i olika hastigheter. De sfäriska och rundkorniga materialen förbättrar gjutningens jämnhet i en accelererad hastighet jämfört med vinkel- och undervinklade aggregat.

Gallium kontaktvinkelresultat

Kontaktvinkelmätningar utfördes för att mäta den relativa vätbarheten hos de bundna formaggregaten med flytande metall med användning av ett flytande galliumtest. Keramisk sand hade den högsta kontaktvinkeln medan zirkon och olivin delade en liknande lägre kontaktvinkel. Galliumet uppvisade hydrofobt beteende på alla sandytor. En liknande AFS-GFN användes för alla proverna. Resultaten indikerar att kontaktvinkeln för sandtyperna var starkt beroende av aggregatets kornform som visas på sekundäraxeln, snarare än basmaterialet. Den keramiska sanden hade den rundaste formen och olivinsanden uppvisade en mycket kantig form. Även om ytvätbarheten hos basaggregatet kan spela en roll för gjutytans finish, var området för kontaktvinkelmätningar i testserien underordnat kornformen.

Ytråhet Resultat från testgjutgods

Ytråhetsresultat mättes med användning av en kontaktprofilometer. Det var en signifikant förbättring av ytjämnheten från treskärms 44 GFN kiseldioxid till fyra siktar 67 GFN kiseldioxid. Förändringar utöver 67 GFN visade ingen inverkan på ytjämnheten trots variation i spridningsbredd. Tröskelvärdet på 185 RMS observeras.

En stor förbättring av jämnheten kan observeras mellan 101 och 106 GFN-materialen. 106 GFN-sanden har över 17 % mer 200 mesh-material i siktfördelningen. Materialen med två skärmar 115 och 118 GFN resulterade i en minskning av jämnheten. 143 GFN-sanden resulterade i liknande avläsningar som 106 GFN zirkonen. Tröskelvärdet är 200 RMS.

En stadig förbättring av ytjämnheten observerades från 49 GFN-kromit med fyra siktar till 73 GFN-kromit med tre siktar trots att partikelfördelningen blev snävare. En 19 % ökning i retention av 140-mesh-skärmen sågs i 73 GFN-kromit jämfört med 49 GFN. En signifikant ökning av gjutjämnheten visades från tresiktigt 73 GFN till fyrasiktigt 77 GFN kromitsand oberoende av deras liknande kornfinhetstal. Ingen förändring i jämnhet observerades mellan 77 GFN och 99 GFN kromitmaterial. Intressant nog delade de två sandarna en mycket liknande retention i 200-mesh-skärmen. Tröskelvärdet är 250 RMS.

Det finns en signifikant förbättring i gjutjämnheten från 78 GFN-olivinen till 84 GFN-olivinen trots den snävare fördelningen. En ökning med 15 % retention i 140-mesh-skärmen var synlig i 84 GFN-olivinen. Det finns betydelse mellan 84 och 85 GFN olivin. 85 GFN-olivinen förbättrade jämnheten med 50. 85 GFN-olivinen är en sand med tre siktar med nästan 10 % retention i 200-mesh-sikten medan 84 GFN-olivinen helt enkelt är ett tvåsiktigt material. En stadig förbättring av jämnheten kan observeras från 85 GFN-olivinen till 98 GFN-olivinen. Skärmfördelningen visar en ökning med 5% retention i 200-mesh-skärmen. Ingen förändring sågs från 98 GFN till 114 GFN olivin trots en ökning av 200 mesh retention på nästan 7 %.

Ett tröskelvärde på 244 RMS kan observeras.

Ytråhetsresultaten för gjutgods som erhållits från keramiska kärnor visar en liten förbättring mellan 32 GFN och 41 GFN materialen. Det var en ökning av retentionen av 70-mesh sikten med 34 % i 41 GFN-sanden. En signifikant ökning i jämnhet observerades mellan 41 GFN och 54 GFN keramerna. 54 GFN-materialet hade över 19 % större retention i 100-mesh-skärmen jämfört med 41 GFN-materialet. Denna förbättring inträffade trots att fördelningen minskade i 54 GFN-materialet. Den största påverkan i de keramiska resultaten sågs mellan sanden 54 GFN och 68 GFN. Sanden med 68 GFN hade 15 % högre retention i 140-mesh-skärmen, vilket vidgade fördelningen. Trots en ökning på över 40 % retention i 140-mesh-skärmen, observerades liten förbättring mellan 68 GFN och 92 GFN-materialen. Tröskelvärdet är 236 RMS.

Ytorna som genereras av den 3-D-tryckta sanden är betydligt grövre än en ramad sandyta som använder samma ballast. Proverna som trycktes i XY-riktningen gav den jämnaste testgjutytan medan de som trycktes i XZ- och YZ-orienteringen resulterade i den grovaste.

Den stammade kiseldioxiden obelagda 83 GFN kiseldioxidsanden resulterade i ett grovhetsvärde på 185 RMS. Även om gjutgodset verkade jämnare, ökade de eldfasta beläggningarna ytjämnheten mätt med profilometern. Den alkoholbaserade aluminiumoxidbeläggningen uppvisade den bästa prestandan medan den alkoholbaserade zirkonbeläggningen resulterade i den högsta grovheten. De 83 GFN 3-D-utskrivna proverna visade motsatt effekt. Medan det obelagda provet trycktes i den mest fördelaktiga orienteringen av XY, uppvisade det obelagda provet en gjutjämnhet på 943 RMS. Beläggningarna jämnade ut ytan väsentligt från den obelagda ytfinishen från ett lågt värde på 339 till ett högt värde på 488 RMS. Det verkar som om ytfinishen hos den belagda sanden är något oberoende av substratsandens grovhet och beror mycket på formuleringen av den eldfasta beläggningen. 3D-tryckt sand, även om det börjar med en mycket grövre ytfinish, kan förbättras avsevärt med användning av eldfasta beläggningar.

Slutsatser

För närvarande tillgängliga formningsaggregat har förmågan att uppnå ytjämnhetsvärden på mindre än 200 RMS mikrotum. Dessa värden ligger något inom de värden som är förknippade med investeringsgjutgods. För de testade materialen uppvisade vart och ett av dem en minskning i gjutjämnhet med ökande aggregat-AFS-kornfinhet. Detta gällde för alla material upp till ett tröskelvärde, vid vilken tidpunkt ingen ytterligare minskning av gjutjämnheten sågs med ökande AFS-GFN. Detta stöddes av tidigare genomförd forskning.

Inom alla materialgrupper var effekten av AFS-GFN sekundär till både beräknad ytarea och aggregatpermeabilitet. Även om permeabiliteten kan tänkas beskriva de öppna ytorna av den komprimerade sanden, beskriver ytarean bättre silfördelningen av sanden och motsvarande mängd fina partiklar. Både permeabilitet och ytarea var direkt relaterade till gjutytans jämnhet. Det bör noteras att detta var sant för aggregat inom en formgrupp. Även om vinklade och undervinklade aggregat hade stora ytareor, var deras permeabilitet hög och indikerade en öppen yta. Sfäriska och rundade aggregat uppvisade de jämnaste ytorna som kombinerade låg permeabilitet med stor ytarea.

Man trodde ursprungligen att ytvätbarhet mätt som kontaktvinkel mellan flytande metall och det bundna ballasten var en kritisk faktor i den resulterande gjutytans finish. Även om det visades att kontaktvinkeln på olika material vid liknande AFS-GFN inte var proportionell mot gjutråheten, bekräftades det att kornformen var en viktig faktor. Frånvaron av ett samband mellan kontaktvinkel och gjutytans ojämnhet kan förklaras av det faktum att kornformen sågs som en stor inverkan på ytjämnheten. Det finns en betydande möjlighet att kontaktvinkeln för olika material påverkades mer av kornformen och den resulterande ytjämnheten än av vätbarheten för materialet enbart.

Som med alla mätinstrument kan artefakter av testmetoden påverka resultaten i viss utsträckning. Ökningen i gjutjämnhet, även om gjutgodset visuellt såg jämnare ut med applicering av eldfast beläggning, kan bero på formen på topparna och dalarna som skapas med beläggningarna. Per definition och mätning ökade de eldfasta beläggningarna endast ytråheten jämfört med icke-belagda prover. Alla de eldfasta beläggningarna var mycket framgångsrika för att förbättra ytjämnheten hos de 3-D-tryckta sanden. Det visade sig att ytfinishen på testgjutgodset från belagda prover var något oberoende av utgångssubstratsanden. Beläggningarna hade en stor effekt på ytfinishen men ytterligare arbete krävs för att revidera beläggningarna för att förbättra gjutfinishen.

Redigerat av Santos Wang från Ningbo Zhiye Mechanical Components Co.,Ltd.

https://www.zhiyecasting.com

santos@zy-casting.com

86-18958238181

Tidigare:GJUTNING AV ROSTFRITT STÅL: ALLT DU BEHÖVER VETA

Nästa:Grön gjutning är riktningen för utvecklingen av Ningbo Zhiye's gjuteriindustri