Ottimi prodotti di fusione in metallo derivano da ingegneri progettisti esperti e da una fonderia in grado di seguire il progetto senza soluzione di continuità. La selezione o il miglioramento di un progetto di colata appropriato per la produzione di parti di colata in metallo di grandi o piccole dimensioni può talvolta risultare impegnativa. Le considerazioni sulla progettazione della colata sono i fattori che gli ingegneri di fonderia devono considerare durante lo sviluppo di soluzioni per la colata di metalli. Questo articolo tratta tutte le considerazioni importanti sulla progettazione della colata prima del processo di fusione dei metalli. Si tratta di un aspetto essenziale perché garantisce la stabilità, la flessibilità e la longevità del prodotto. Ci auguriamo che questo articolo vi aiuti a scegliere il progetto più adatto o a rivedere quello del fornitore per le vostre applicazioni.
Ogni progettista dovrebbe attenersi alle seguenti considerazioni primarie sulla progettazione della colata.
- Selezionare un processo/metodo di fusione del metallo appropriato per le caratteristiche meccaniche del pezzo, in base alle considerazioni sulla progettazione della fusione. Ad esempio, Dawang Metals ha tre processi di fusione: fusione per investimento, fusione in sabbia e fusione in conchiglia. Ciascuno dei processi di fusione presenta vantaggi e svantaggi.
- I progettisti devono considerare la posizione dello stampo e delle porte. Il progetto deve prevedere un'alimentazione uniforme con il metallo fuso.
- L'intero processo di fusione deve garantire i controlli e le pratiche ideali.
Considerazioni sulla progettazione della colata
Alcuni fattori influenzano la colata e la solidificazione della lega durante la fusione del metallo. In particolare, questi fattori influenzano il tipo di processo di colata, la forma delle sezioni e delle giunzioni della colata, l'aspetto della superficie, l'integrità interna della lega colata e la precisione dimensionale. Queste considerazioni sulla progettazione della colata sono altamente raccomandate nella progettazione della colata di metallo.
La progettazione professionale di fusioni crea fusioni metalliche di alta qualità. La comprensione della geometria della fusione, del tipo di lega e del processo di fusione preferito è essenziale per evitare problemi di prezzo e di tempo.
Forma e dimensioni
La forma e le dimensioni sono le prime considerazioni sulla progettazione della colata che determinano il tipo di metodo di colata. Di solito, se il metallo da colare è di forma rotonda, il metodo di colata per iniezione è il più appropriato. D'altra parte, gli ingegneri possono scegliere tra la colata in sabbia e la colata centrifuga a seconda della complessità del progetto.
Inoltre, il tipo di metodo di fusione del metallo dipende anche dalle dimensioni della colata. Le fabbriche Dawang Metals sono in grado di realizzare fusioni di metalli pesanti. In questo caso, il metodo di colata in sabbia può produrre fusioni di metallo più pesanti rispetto al metodo di colata a iniezione. Pertanto, la forma e le dimensioni sono le principali considerazioni sulla progettazione della colata per i progetti professionali.
Vita fluida
La durata del fluido si riferisce alla libertà con cui la lega metallica fusa scorre all'interno dello stampo. La durata del fluido è il periodo che intercorre tra lo stato di fusione e quello di raffreddamento e che scorre attraverso piccoli tubi fino alla camera dello stampo con una superficie perfetta. La durata del fluido determina lo spessore della parete dello stampo e la lunghezza della sezione sottile. D'altra parte, la durata del fluido dipende anche dalla temperatura della cavità dello stampo.
Le proprietà metallurgiche e lo stato chimico unici della lega determinano anche la durata del fluido. Pertanto, la durata del fluido di una lega modifica gli elementi strutturali ed estetici della fusione.
Solidificazione Restringimento
Il ritiro del metallo si riferisce al cambiamento interno ed esterno dalla lega metallica fusa allo stato solido su una superficie progettata. Il ritiro è fondamentale nelle considerazioni sulla progettazione della colata, poiché modifica inaspettatamente le dimensioni della colata. I progettisti di fusioni devono considerare le proprietà di ritiro di un metallo per creare una forma e un'integrità di fusione accurate.
Durante il raffreddamento del metallo fuso, il ritiro di solidificazione crea tre diversi stadi di ritiro: Fase di ritiro del liquido, Fase di passaggio dal liquido al solido e Fase di solidificazione. Nelle considerazioni sulla progettazione della colata, lo stadio di ritiro liquido non influisce in modo significativo, mentre gli altri stadi di solidificazione sono importanti per il progetto complessivo.
L'attrezzaggio è il processo di creazione di stampi personalizzati che calcola le dimensioni del ritiro per ottenere le tolleranze richieste. La microfusione o la colata in sabbia eseguono ulteriormente il ritiro di solidificazione mediante il processo di gating. Per gating si intende il sistema di erogazione del metallo fuso.
Formazione di scorie
Alcune leghe metalliche sono suscettibili di ossidazione e formano scorie. Queste scorie si trasformano poi in parti rotonde o non metalliche sulla colata. Tuttavia, la fonderia può risolvere questo problema migliorando la qualità e i metodi di fusione.
Per contro, gli ingegneri progettisti possono risolvere questo problema collocando le superfici essenziali nella parte inferiore dello stampo, più soggetta a ossidazione.
Temperatura di colata
La "temperatura di colata" si riferisce al punto critico di temperatura in cui il metallo fuso è pronto per essere inserito nella cavità dello stampo. A volte, a causa dell'eccesso di temperatura, la colata può presentare sabbia appiccicosa o una superficie ruvida.
In questo caso, la concentrazione di calore potrebbe causare problemi con le leghe a bassa temperatura. Il progettista della colata può considerare una geometria migliore per eliminare il calore nella cavità dello stampo.
Flusso dei fluidi
Il flusso del metallo fuso è una delle considerazioni più importanti per i progettisti in materia di colata. Per evitare la formazione di scorie insolite, la turbolenza, lo spostamento del nucleo e l'erosione delle pareti, è necessario prevedere un flusso laminare di metallo fuso.
La turbolenza è uno dei difetti di fusione più comuni nei metodi di fusione dei metalli. Si verifica a causa della velocità e della direzione del metallo fuso liquido. I progettisti possono ridurre la turbolenza migliorando il sistema di chiusura per ottenere un flusso più regolare del metallo fuso.
In particolare, gli angoli vivi nella sezione di progettazione sono la causa principale della turbolenza. Pertanto, il getto d'angolo deve essere arrotondato per evitare difetti come la turbolenza, l'erosione delle pareti o lo spostamento del nucleo.
Il sistema di trasformazione del calore
Un sistema di riscaldamento adeguato è essenziale per ottenere una colata di metallo perfetta. Pertanto, un sistema di gestione del calore ideale è necessario per la geometria del progetto di fusione. La solidificazione direzionale è un fattore critico per definire un sistema di gestione del calore perfetto.
La solidificazione direzionale si riferisce al processo di solidificazione dalle pareti della cavità verso l'interno. Un'adeguata progettazione della geometria può garantire un gradiente termico continuo per evitare ritiri imprevisti. A volte, un flusso regolare di fluidi può non essere sufficiente. In questo caso, il raffreddamento esterno può accelerare la solidificazione.
Esistono due tipi di brividi: quelli interni e quelli esterni. Quelli interni si trovano solitamente all'interno della cavità dello stampo, mentre quelli esterni si trovano all'esterno dello stampo. I raffreddatori esterni sono fatti di ferro, rame e grafite, in grado di ridurre il calore della colata più velocemente rispetto allo stampo circostante. Lo scopo principale di questi refrigeratori è quello di garantire il corretto processo di solidificazione del metallo.
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Perché evitare la concentrazione di metallo nelle giunzioni?
Come già detto, il processo di solidificazione potrebbe non essere simile in tutti i punti dello stampo. In questo caso, il raffreddamento aiuta a eliminare il calore e a garantire un processo di solidificazione perfetto. Di solito, il processo di solidificazione nei punti di giunzione è più lento che in altri punti. Pertanto, i raffreddamenti interni sono molto utili in questo caso.
In questo caso, è necessario evitare la concentrazione di metallo in corrispondenza delle giunzioni. In caso contrario, potrebbero comparire alcuni difetti di fusione dovuti a un processo di solidificazione anomalo.
Considerazioni sulla progettazione delle giunzioni
Giunti come L, T, V, Y e + sono gli esempi più comuni di giunti nella fusione dei metalli. I punti di giunzione contengono un volume maggiore rispetto agli altri punti del pezzo. Questo volume più elevato rappresenta la zona dei punti caldi estremi. Questo tipo di luogo può causare una solidificazione anomala.
I progettisti possono risolvere questo problema riprogettando la giunzione da spigoli vivi ad angoli arrotondati. L'utilizzo di refrigeranti interni per i giunti di tipo T e + può risolvere il problema.
Tolleranza dimensionale
La tolleranza è parte integrante della progettazione di una fusione. La tolleranza dimensionale si riferisce alla deviazione più vicina alla misura richiesta della colata di metallo. Secondo la tolleranza standard della colata, la microfusione può limitare una tolleranza lineare di ±0,13 mm fino a 25 mm, mentre la colata in sabbia può definire una tolleranza di ±0,53 mm fino a 175 mm. In genere, la microfusione presenta tolleranze inferiori rispetto ad altri metodi di fusione dei metalli.
Finitura delle superfici
Tutti i pezzi fusi richiedono una finitura superficiale. Si riferisce alla struttura esterna della colata di metallo. Di solito, la microfusione ha una finitura superficiale migliore rispetto al metodo di colata in sabbia. Ciò significa che la microfusione richiede una minore lavorazione rispetto al processo di colata in sabbia. D'altra parte, se l'acquirente richiede una colata in sabbia con una finitura superficiale più raffinata, i progettisti opteranno per un progetto più complesso. Un progetto più elaborato costerà capitale e tempo aggiuntivi.
La finitura superficiale, quindi, è parte integrante delle considerazioni sulla progettazione della colata. Metodi di colata diversi richiedono tassi di finitura superficiale diversi.
Requisiti finali per la lavorazione
Dopo che il metallo fuso viene modellato, non raggiunge ancora la forma desiderata. In seguito, passerà attraverso la fase di lavorazione finale e rimuoverà alcune porzioni della fusione di metallo. Ciò significa che gli ingegneri progettisti devono considerare la quantità specifica di materiali rimossi dall'ultima parte della colata metallica. Pertanto, è parte integrante delle considerazioni sulla progettazione della colata.
Nella colata di acciaio al carbonio, lo strato di decarburazione compare durante il processo di colata. Pertanto, la tolleranza di lavorazione deve essere pari allo spessore dello strato di decarburazione. La tolleranza di lavorazione è di 2 ~ 4 mm, mentre le altre lavorazioni superficiali sono di 0,5 ~ 1,5 mm.
La lavorazione è un processo che richiede tempo e denaro. Per questo motivo, Dawang Metals trova altri modi per trovare una soluzione migliore. In questo caso, al posto delle fabbricazioni, dei pezzi forgiati e delle fusioni convenzionali, il processo di produzione a forma di quasi-rete combina la colata in sabbia o la microfusione con la colata centrifuga. Il metodo di modellazione near-net si avvicina alla dimensione richiesta. Pertanto, questo metodo riduce la necessità di una lavorazione finale.
Conclusione
La fusione perfetta dei metalli si ottiene con un grande progetto e con molte considerazioni sulla progettazione della fusione. Dawang Metals utilizza la tecnologia più avanzata per eseguire tutte queste considerazioni di progettazione. Pertanto, i prodotti Dawang godono di una reputazione nel mercato mondiale della fusione.
Tuttavia, i nostri clienti sono invitati a proporre qualsiasi progetto di fusione. Verificando le considerazioni sul design, i nostri esperti di fusione forniranno suggerimenti sul design, se necessario. I nostri clienti sono inoltre invitati a porre qualsiasi domanda sui metodi di fusione.
