수축 구멍은 알루미늄 합금 다이캐스팅의 일반적인 내부 결함으로, 종종 제품 벽 두께가 크거나 핫스팟 위치를 형성하기 쉬운 경우에 나타납니다. 일반적으로 수축 구멍이 제품 성능 사용에 영향을 미치지 않는 한 적격 한 방식으로 결정됩니다. 그러나 자동차 엔진 실린더 블록 냉각 수로 구멍 또는 윤활유 구멍과 같은 일부 중요한 부품의 경우 수축으로 적격 여부를 결정할 수 없습니다.
알루미늄 합금으로 제작된 당사의 엔진 크랭크 케이스 중 하나는 다음과 같이 제작된 뷸러의 28,000kN 저온 챔버 다이캐스팅 기계에서 주조됩니다. ADC12 합금. 주물의 총 질량은 6.3kg이었고 후공정에서 X- 선 결함 검출을 수행했을 때 두 번째 크랭크 축 베어링 구멍의 오일 통로에 오일 통로에서 약 8mm 떨어진 수축 구멍이 있고 오일 누출의 위험이 큰 것으로 나타났습니다. 통계에 따르면이 위치의 수축 구멍의 폐기율은 2017 년에 5%였으며 일련의 탐사 끝에 폐기율을 0.2%로 성공적으로 줄였습니다.
알루미늄 합금 다이캐스팅 수축 구멍 형성 메커니즘 및 형태
수축 형성 메커니즘
더 많은 이유의 알루미늄 합금 다이캐스팅 수축으로 이어지고, 주로 알루미늄 합금의 액상에서 불충분으로 인한 알루미늄 액체 수축의 고상 전이 과정에 이르기까지 그 기원을 추적합니다. 수축의 일반적인 이유는 다음과 같습니다:
금형 온도 구배가 불합리하여 액체 알루미늄의 국부적 수축이 일관되지 않습니다.
액체 알루미늄 주입 부피가 작아 케이크가 얇고 가압 단계가 충분하지 않습니다.
금형에 뜨거운 매듭이나 날카로운 부분이 있습니다.
금형의 내부 게이트가 충분히 넓지 않고 면적이 작아 주물의 조기 응고로 이어지고 부스팅 단계에서 압력 전달이 차단되어 알루미늄 액체가 수축을 보충 할 수 없습니다.
주조 압력이 너무 낮게 설정되어 수축 효과가 좋지 않은 경우 ⑤ 주조 압력이 너무 낮게 설정되어 있습니다.
주물의 수축 구멍 패턴
수축 구멍은 일종의 알루미늄 합금 다이캐스팅이며 일반적인 내부 결함을 주조하는 경우에도 제품 벽 두께가 크고 금형 날카로운 모서리 및 금형 온도 온도 차이가 크고 다른 영역에 종종 나타납니다. 특정 엔진 크랭크 케이스 수축 구멍 패턴의 경우 그림 2, 수축 구멍은 타원과 같으며 베어링 오일 구멍에서 약 10mm 떨어져 있으며 내벽은 거칠고 광택이 없습니다. 수축 구멍 면적 주조 벽 두께 는 약 22mm로 더 크고, 냉각수가없는 오일 홀 핀 전면, 금형 온도가 더 높습니다. 자동차 엔진 크랭크 샤프트의 두 주요 저널(메인 저널 및 커넥팅 로드 저널)은 작업 부하가 크고 마모가 심하므로 작업 중에 압력 윤활을 해야 합니다. 이 경우 저널의 오일 통로 구멍 근처에 수축 구멍이 있으면 윤활 효과에 심각한 영향을 미칩니다.
수축 구멍 관련 대책
알루미늄 합금 다이캐스팅 주조 결함 제품 자체의 구조적 특성, 금형 설계 주입 시스템 및 냉각 시스템 설계가 불합리하고 공정 매개 변수가 설계되지 않은 이유로 인해 발생합니다. 주조 결함 및 알루미늄 합금 주조 결함 처리 공정의 일반적인 이유에 따라 수축 구멍 대응 대책의 두꺼운 부분을 주조하는 알루미늄 합금 다이 캐스팅의 해결책을 모색합니다.
사전 분석 및 대응 방안
현장 측정 및 관찰을 통해 작동하기 쉬운 공정 매개 변수에서 주조 수축을 사전 분석하여 금형 게이트 두께 4mm, 계산된 내부 게이트 속도 40m/s, 4.6mm의 가장 얇은 곳의 제품 벽 두께, 케이크 두께 25mm, 주조 압력 60MPa를 측정했습니다. 경험상, 제품의 구조적 특성에 따른 금형 설계, 금형 주조 시스템에는 불충분 한 문제의 수축을 보충하기위한 가압 단계가 없어야합니다. 그러나 가압 단계의 알루미늄 액체는 수축을 보충하기에 충분하지 않습니다. 그러나 부스팅 단계에서 알루미늄 액체의 수축은 케이크의 두께와 부스팅 압력과 직접적인 관련이 있으며, 케이크의 적절한 두께와 주조 압력은 조밀 한 내부 조직으로 주조를 형성 할 수 있습니다. 따라서 주조 압력이 낮고 케이크가 얇기 때문에 수축 구멍이 발생하는 것으로 의심 할 수 있습니다.
첫 번째 단계에서 주물의 수축을 제거하기 위한 대책은 두 가지로 나뉩니다:
- 주조 압력을 65MPa에서 90MPa로 높입니다;
- 케이크의 두께는 25mm에서 30mm로 조정됩니다. 위의 조치를 채택한 후 소량 특수 흐름의 검증 후 수축률이 5%에서 4.8%로 감소하여 그 효과가 분명하지 않아 공정 매개 변수가 주물 수축의 주요 원인이 아님을 나타냅니다.
중기 분석 및 대응 방안
주조 수축의 근본적인 원인은 알루미늄 응고의 불충분 한 수축이며, 금형 온도의 고르지 않은 분포는 알루미늄 응고의 불합리한 순서로 쉽게 이어질 수 있으므로 수축이 불충분하기 때문에 중기 대책 분석은 주로 합리적인 금형 온도 확보에서 시작됩니다. 제품의 3D 모델에서 주물의 수축 구멍의 벽 두께가 22.6mm이고 벽 두께가 더 커서 금형 온도가 더 높아지기 쉽다는 것을 알 수 있습니다. 알루미늄 액체가 응고되면 벽 두께가 큰 주물 내부의 알루미늄 액체는 고온으로 인해 여전히 액상 또는 고액 혼합 상에 있으며, 내부 게이트의 수축을 구성하는 채널은 이때 이미 응고되었을 수 있습니다. 결과적으로 주물은 가압 단계에서 알루미늄 액체를 보충할 수 없어 수축 구멍이 형성될 수 있습니다. 적절한 금형 온도를 보장하기 위해 열 화상 카메라를 사용하여 이형제 분사 후 금형의 최대 온도를 측정 한 결과 272 ℃로 분사 후 금형의 정상 온도보다 높았으며 다른 영역에서는 금형의 온도와 분포가 정상이었습니다. 따라서 수축 구멍의 금형 온도를 낮추는 것이 필요합니다. 또한 냉각수 구멍의 바닥과 금형 캐비티 표면 사이의 거리가 20mm 인 것으로 측정되었는데, 열 전달 거리가 클수록 금형의 냉각 효과가 감소하므로 냉각수 구멍을 변경해야하기 때문입니다.
수축 구멍에서 금형의 온도를 낮추기 위해 세 가지 주요 방법이 채택됩니다:
- 금형 냉각 시스템을 개선합니다. 금형 표면에서 20mm에서 12mm로 깊어진 냉각수 구멍의 깊이에 부착 된 수축 구멍은 금형 근처의 금형의 열을 빠르게 제거하고 금형 온도를 낮추기 위해 모든 금형 냉각수 파이프와 수도관 통합 번호를 하나씩 대응하여 잘못된 방식의 금형 보존을 방지하여 냉각 효과에 영향을 미칩니다.
- 따르는 온도를 675℃에서 645℃로 낮춥니다.
- 금형 스프레이 시간에 수축 구멍을 2 초에서 3 초로 연장하십시오. 위의 시정 조치를 시행 한 후 수축 구멍 면적 금형 스프레이 온도가 약 200 ℃로 크게 감소하여 정상 범위에 속합니다. 수축률 4.8% ~ 4%는 이러한 조치가 수축에 일정한 영향을 미치지 만이 영역의 수축 문제를 완전히 해결할 수 없음을 나타냅니다!
사후 분석 및 대응 방안
앞의 두 가지 개선 사항을 통해 기본적으로 다음과 같은 사항을 확인합니다. 다이캐스팅 금형 는 이론적으로 합리적인 상태, 즉 주입 시스템 설계가 합리적이고 냉각 시스템 배치가 적절하며 공정 매개 변수가 최적으로 설계되어 있습니다. 그러나 주조 수축률은 여전히 4%에 달합니다. 벽 두께의 다른 부분보다 훨씬 큰 22.6mm의 벽 두께에서 주조 수축 구멍은 벽 두께가 클수록 영역의 가압이 완전히 응고되지 않은 후 보완 수축의 주조 중심 응고가 불충분하고 수축 구멍의 수축을 계속할 수 있습니다. 따라서 보완 수축의 수축에서 주조 수축 구멍을 해결하는 방법이 문제의 핵심이 될 수 있습니다. 일반적으로 케이크 → 스프 루 → 게이트 → 주조 경로를 통한 주조 수축. 내부 게이트의 응고 후 두꺼운 부품의 주조로 인해 후기 메이크업 수축 채널의 가압을 차단하여 수축을 보충 할 수 없습니다.
수축의 역할을 달성하기 위해 주조 압력을 가하기 위해 케이크를 통한 사출 펀치의 종래의 가압 단계를 고려하여, 취해진 조치는 케이크 역할을하는 유사한 슬래그 패킷 구조의 증가에 가까운 주조 수축 구멍, 펀치로 한 쌍의 실린더 펌핑 메커니즘의 사용, 수축 구멍 목적을 제거하기 위해 두 번째 가압 수축에서 수축 구멍이 발생하기 쉬운 영역에서 주조 고화 후반에 수축 구멍이 발생하기 쉬운 주조 수축 구멍에 있습니다. 일반적으로이 2 차 가압 메커니즘을 압출 핀이라고하며, 주조 응고 수축 효과를 강화하고 주조 밀도를 향상시키기 위해 적절한 압력을 가하기 전에 금속 또는 합금 액체를 붓는 가압 원리로 완전히 응고하여 수축 구멍의 목적을 줄이거 나 제거합니다. 가압 응고는 금속 및 합금 물리적 파라미터와 결정화 공정을 변경하고, 느슨한 캐비티의 분포와 크기를 변경하고, 주조 밀도를 개선하고, 주조 인장 강도 및 경도 및 기타 특성을 개선 할 수 있습니다.
주조 수축, 가압 법칙, 가압 신호의 주조 공정을 사용하는 압출 핀 동작 신호에 따라 시작 신호로 지연을 기반으로 압출 핀은 주로 압출 깊이와 압출 지연 시간 두 매개 변수를 제어하는 것입니다. 주조 구조 및 수축 구멍 분포, 크기, 일반적으로 10 ~ 20mm에 따른 압출 깊이; 압출 지연 시간은 주로 가압 시간, 일반적으로 2 ~ 5 초를 기준으로 설정됩니다. 실제 프로젝트에서 압출 매개 변수는 상황 최적화에 따라 주조의 경험적 값을 기반으로 결정됩니다. 압출 매개 변수의 조정을 용이하게하기 위해 일반적으로 압출 핀 동작을 제어하기 위해 별도의 실린더가 사용됩니다.
크랭크 케이스 주조의 경우 이후 개선 조치는 금형의 베어링 구멍 근처에 두 개의 압출 핀을 대칭으로 배열하는 것입니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이 압출 깊이와 압출 지연의 두 가지 주요 매개 변수를 조정하여 압출 핀의 2 차 가압 효과를 최적화하여 주조 수축 속도를 줄입니다. 앞서 언급 한 조치에 따라 두 개의 압출 핀을 추가 한 후 금형의 수축률이 크게 감소하고 불량률이 4%에서 0.2%로 감소했습니다. 동시에 0.2%의 수축 결함 제품에서는 수축 구멍의 크기가 크게 줄어 듭니다. 따라서 스퀴즈 핀 프로그램은 벽 두께가 증가한 주물의 수축률을 제어하는 데 더 나은 역할을합니다. 그러나 이번 개선 과정에서 주조 수축 불량률도 압출 파라미터 압출 깊이 15mm, 압출 지연 시간 2.5초, 압출 핀 사용 수명(회/8000 다이) 및 기타 관련 사양의 최적화를 통해 주조 수축 불량률이 0.2% 부근에서 안정화되도록 변동 현상이 발생했습니다.
위의 그림은 주조 수축 영역 개선 전후의 X- 레이 검사 비교를 보여줍니다. 실린더 블록의 베어링 구멍이 압력 윤활유로 전달되어야하기 때문에 주조 수축 구멍이 널리 분포되어 흩어져있는 베어링 구멍 근처에 나타나고 조직이 상대적으로 느슨하여 주조 서비스 기간 동안 오일 누출의 위험이 있으며 개선 후 수축 구멍의 느슨한 분포는 더 이상 X- 레이 검사 사진에서 볼 수 없으며 주물의 내부 조직이 더 조밀하게 보입니다.
결론
- 수축 구멍은 주조의 일반적인 내부 결함으로, 벽 두께가 두껍고 금형 온도가 높은 영역에서 나타나기 쉽습니다. 일반적으로 금형 설계(주입 시스템, 냉각 시스템), 공정 파라미터 설정 및 주조 조건 보증과 같은 여러 측면에서 시작됩니다. 대형 주조와 관련된 벽 두께의 경우 기존의 개선 조치는 역할을 완화하는 역할 만 할 수 있지만 문제를 완전히 해결하지는 못합니다.
- 보완 수축 역할의 가압 단계에서 펀치를 모방하여 두 번째 가압 보완 수축 역할을하는 두 개의 압출 핀, 수축 구멍 영역을 설계하여 효과가 더 분명합니다.
