ISO 9001 và IATF 16949 Dịch vụ đúc đúc bằng kim loại nhôm được chứng nhận với hỗ trợ định dạng vẽ 3D / CAD / DWG / STEP / PDF

Độ xốp trong nhôm đúc khuôn làm giảm tuổi thọ mỏi, làm giảm độ bền bề mặt để gia công/sơn và giảm sản lượng theo kích thước. Đối với các kỹ sư sản xuất và nhóm mua hàng, việc giảm độ xốp đồng nghĩa với việc giảm số lượng phế phẩm, giảm chi phí gia công sau và giảm số lượng trả lại bảo hành. Phần còn lại của bài viết này cung cấp một quy trình làm việc có thể tái tạo, sẵn sàng sản xuất để giảm độ xốp đồng thời ghi lại các lợi ích đo được từ một thử nghiệm tại nhà máy.

Bảng 1 — Các chỉ số cơ học và độ xốp đại diện (PFT, các lần sản xuất tại Thâm Quyến)

(Tất cả các giá trị là trung bình ± SD; n=10 trên mỗi điều kiện. Quy trình kiểm tra và đo lường có thể tái tạo và được lưu trữ.)

Điểm mấu chốt: những thay đổi phối hợp đối với nhiệt độ siêu nung của kim loại nóng chảy, nhiệt độ khuôn và hồ sơ phun đã tạo ra sự giảm độ xốp một bậc độ lớn và những cải thiện về độ bền kéo có thể đo được trong các sản phẩm đúc khuôn sê-ri A380.

• Hợp kim: Sê-ri A380 (sử dụng dữ liệu lô được chứng nhận).

• Xử lý kim loại nóng chảy bằng cách tạo dòng và kiểm soát khí quyển trước khi rót để hạn chế sự hấp thụ hydro.

• Ghi lại nhiệt độ kim loại nóng chảy bằng cặp nhiệt điện Loại K khi rót (lấy mẫu sau mỗi 5 giây).

• Ghi lại nhiệt độ khuôn bằng cặp nhiệt điện tại khoang, đường dẫn và lõi.

• Sử dụng hồ sơ phun có thể lập trình với phản hồi vòng kín (vận tốc phun và áp suất thủy lực).

• Đảm bảo rằng bản đồ kênh làm mát và điều kiện thông hơi của khuôn được ghi lại.

• Kéo n ≥ 10 mẫu kéo trên mỗi điều kiện; dán nhãn bằng lần chạy, khoang và dấu thời gian.

• Độ xốp: áp dụng phương pháp khối Archimedes cộng với phân tích hình ảnh trên các mặt cắt được đánh bóng. Cung cấp các tập lệnh để phân ngưỡng hình ảnh và phân số diện tích (lưu trữ mã trong Phụ lục).

• Báo cáo giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn và bao gồm các nhật ký CSV thô để truy nguyên.

• Nhắm mục tiêu nhiệt độ kim loại nóng chảy thấp hơn một chút so với đường cơ sở (nhưng trên điểm hóa lỏng). Cơ sở lý luận: độ hòa tan hydro thấp hơn và các tế bào co ngót nhỏ hơn. Theo dõi nhiệt độ kim loại nóng chảy trong thời gian thực.

• Tăng nhẹ nhiệt độ khuôn để thúc đẩy quá trình đông đặc theo hướng và giảm các gradient nhiệt làm bẫy khí. Sử dụng điều khiển nhiệt độ khuôn vòng kín và ghi lại xu hướng.

• Lập trình hồ sơ phun với giai đoạn tăng tốc được kiểm soát và tránh các chuyển đổi đột ngột. Sử dụng ghi nhật ký tốc độ cao để xác thực độ mịn của quá trình làm đầy.

• Áp dụng áp suất giữ đủ sớm để cấp liệu co ngót nhưng sau khi đủ kim loại lỏng đã lấp đầy các phần mỏng. Thời gian dựa trên hình học của máy và vật đúc.

• Sử dụng tạo dòng, khử khí (nếu có), cổng và lỗ thông hơi được thiết kế tốt và đảm bảo hình học của đường dẫn giảm thiểu sự mắc kẹt của không khí.

• Thực hiện biểu đồ kiểm soát độ xốp (lấy mẫu hàng tháng hoặc theo ca) và theo dõi các biến quy trình chính bằng các ngưỡng báo động.

• Nhiệt độ siêu nung thấp hơn làm giảm khí hòa tan và giới hạn thể tích co ngót.

• Nhiệt độ khuôn tăng cao làm giảm các điểm lạnh và thúc đẩy quá trình đông đặc theo hướng thay vì bẫy hình cây ngẫu nhiên.

• Hồ sơ phun được kiểm soát làm giảm sự cuốn theo của oxit và túi khí.
  Những giải thích ở cấp độ cơ chế này phù hợp với những thay đổi vi cấu trúc được quan sát trong các ảnh hiển vi quang học: ít lỗ rỗng giữa các nhánh hơn và mạng lưới eutectic mịn hơn.

• Dữ liệu được ghi lại là dành cho hợp kim sê-ri A380 trong khuôn hai khoang trên máy buồng lạnh 1000 kN; các hợp kim khác, khuôn lớn hơn hoặc thiết bị buồng nóng có thể yêu cầu điều chỉnh lại.

• Đối với các tính năng phức tạp bên trong, nên sử dụng CT tia X để định lượng phân bố độ xốp 3D ngoài các mặt cắt ngang bề mặt.

• Ghi lại lô hợp kim được chứng nhận và lưu trữ chứng chỉ.

• Lắp đặt/xác minh cặp nhiệt điện tại các điểm kim loại nóng chảy và khuôn.

• Lập trình hồ sơ phun với điều khiển vòng kín và bật ghi nhật ký dữ liệu.

• Thực hiện giao thức tạo dòng/khử khí hàng tuần và kiểm tra cổng/lỗ thông hơi.

• Áp dụng biểu đồ SPC cho phân số độ xốp; đặt giới hạn hành động.

• Lưu trữ các nhật ký thô và ID mẫu để truy nguyên.

Q1: Điều gì gây ra độ xốp trong đúc khuôn nhôm?
A1: Độ xốp thường phát sinh từ các loại khí hòa tan (hydro) và sự co ngót trong quá trình đông đặc; nhiễu loạn, các điểm lạnh và cổng/thông hơi kém làm tăng sự mắc kẹt.

Q2: Các biến quy trình nào ảnh hưởng mạnh nhất đến độ xốp?
A2: Nhiệt độ kim loại nóng chảy và hồ sơ phun là những yếu tố đóng góp chính; nhiệt độ khuôn và áp suất giữ có tác động đáng kể nhưng nhỏ hơn.

Q3: Có thể mong đợi giảm độ xốp bao nhiêu từ việc điều chỉnh quy trình?
A3: Trong các thử nghiệm PFT, Thâm Quyến được ghi lại trên hợp kim A380, việc điều chỉnh phối hợp đã giảm độ xốp khối từ ~1,8% xuống ~0,2% với độ bền kéo được cải thiện.

Q4: Khi nào nên sử dụng CT tia X?
A4: Sử dụng CT tia X cho các bộ phận có khoang bên trong hoặc nơi phân bố lỗ rỗng 3D ảnh hưởng đến chức năng; phân tích hình ảnh mặt cắt ngang có thể bỏ lỡ các lỗ rỗng bên trong.