Varios factores que afectan la estabilidad dimensional de las fundiciones de inversión.

    La mejora continua de la precisión dimensional de las fundiciones de inversión y la reducción de los productos de desecho causados ​​por el tamaño excesivo siempre ha sido uno de los principales objetivos perseguidos por los trabajadores de la fundición de inversión en el país y el extranjero.

1. Estabilidad dimensional de las fundiciones de inversión

1. Estabilidad dimensional del modelo de cera y sus factores de influencia

En la mayoría de los casos, el tamaño del molde de cera varía mucho cuando el tamaño del molde varía, y hay algunas excepciones. En general, la fluctuación de tamaño del molde de cera representa del 10% al 70% de la fluctuación de tamaño de la pieza fundida.

Los parámetros del proceso de moldeo tienen una influencia decisiva en la estabilidad dimensional del molde de cera. Los principales factores son los siguientes:

(1) Temperatura de prensado de cera

    Los diferentes materiales de moldeo tienen diferentes rendimientos debido a la influencia de la temperatura de prensado de la cera. Cuando se utilizan materiales de moldeo a base de cera, la temperatura de prensado de la cera es muy sensible a la influencia de la estabilidad dimensional del molde de cera, mientras que los materiales de moldeo a base de resina tienen menos influencia.

(2) Presión de inyección

Cuando la presión es pequeña, la tasa de contracción del molde de cera disminuye significativamente cuando aumenta la presión. Sin embargo, después de que la presión aumenta hasta cierto punto (≥1.6MPa), la presión casi no tiene ningún efecto sobre el tamaño del molde de cera. No es de extrañar que los resultados de las pruebas extranjeras a menudo concluyan que "la presión no tiene nada que ver con el tamaño del molde de cera", pero la impresión de muchas empresas nacionales no es del todo la misma.

(3) Tasa de flujo

    El caudal del material del molde se puede cambiar de las dos formas siguientes, pero la influencia en el tamaño del molde de cera no es la misma:

· Al cambiar el ajuste de velocidad de flujo de la prensa de cera, este método tiene poco efecto sobre la contracción del molde de cera. Sin embargo, tiene una influencia importante en el relleno y la calidad de la superficie de piezas de paredes delgadas con formas complejas o moldes de cera con núcleos.

· Este método tiene una gran influencia al cambiar el área de la sección transversal del puerto de inyección de cera, porque aumentar el área de la sección transversal del puerto de inyección de cera no solo puede reducir la temperatura de prensado de la cera, sino también prolongar la solidificación. tiempo del material del molde en el puerto de inyección de cera, aumentando así la compactación del molde de cera. Se reduce el grado de contracción y la contracción de la superficie.

(4) tiempo de inyección

    El llamado tiempo de inyección aquí incluye tres períodos de tiempo de llenado, compactación y mantenimiento. El tiempo de llenado se refiere al tiempo que tarda el material de moldeo en llenar la cavidad de moldeo; compactación se refiere al tiempo desde el llenado de la moldura hasta el cierre de la boquilla de inyección de cera; y retención se refiere al tiempo desde el cierre de la boquilla de inyección de cera hasta la expulsión del molde.

    El tiempo de inyección tiene un efecto significativo en la tasa de contracción del molde de cera. Esto se debe a que se puede exprimir más material de molde en la cavidad aumentando el tiempo de inyección, y el molde de cera se compactará más, reduciendo así la tasa de contracción. El peso del modelo de cera aumenta con el tiempo de compactación prolongado. El tiempo de compactación debe ser el adecuado. Si el tiempo de compactación es demasiado largo, el material del molde en el puerto de inyección de cera se habrá solidificado por completo y la compactación no funcionará. También se puede ver en la Figura 4 que cuando el tiempo de inyección es corto (15-25 s), la temperatura de prensado de la cera aumenta y la tasa de contracción aumenta; pero cuando el tiempo de inyección se extiende a 25-35 s (bajo la premisa de que el tiempo de llenado permanece constante, lo anterior es para extender el tiempo de compactación) La influencia de la temperatura de prensado de la cera se reduce; cuando el tiempo de inyección aumenta a más de 35 s, se producirá la situación opuesta, es decir, a medida que aumenta la temperatura de prensado de la cera, la tasa de contracción del molde de cera disminuirá. Este fenómeno puede explicarse como que el aumento de la temperatura del material del molde y la prolongación del tiempo de compactación tienen el mismo efecto que el aumento del grado de compactación del molde de cera.

(5) Equipo de prensado de cera y temperatura de moldeo

    La temperatura de moldeo es alta, el molde de cera se enfría lentamente y la tasa de contracción aumenta. Esto se debe a que el molde de cera todavía está en el molde de compresión antes de que se expulse el molde, y la contracción es limitada, pero después de que se expulsa el molde, se vuelve libre para contraerse. Por lo tanto, si la temperatura del molde de cera es alta cuando se suelta el molde, la tasa de contracción final será grande y viceversa, la tasa de contracción será pequeña.

    De la misma manera, el sistema de enfriamiento de la prensa de cera puede tener un impacto de aproximadamente un 0.3% en el tamaño del molde de cera.

Finalmente, cabe destacar que cuando se utilizan materiales de molde a base de cera, la pasta de cera es un sistema trifásico de coexistencia de sólido, líquido y gas. La relación de volumen entre las tres fases tiene una gran influencia en el tamaño del molde de cera. La relación proporcional entre estos tres no se puede controlar en la producción real, lo que también es una razón importante de la escasa estabilidad dimensional de los moldes de cera que utilizan materiales de moldeo a base de cera.

2. La influencia del material de la carcasa y el proceso de fabricación de la carcasa en la estabilidad dimensional de las piezas fundidas.

    La influencia de la carcasa del molde en el tamaño de la pieza fundida es causada principalmente por la expansión térmica y la deformación térmica (fluencia a alta temperatura) de la carcasa del molde durante la cocción, y la restricción (obstrucción) de la carcasa del molde en la contracción por enfriamiento del fundición.

(1) Expansión térmica de la cáscara

    Depende principalmente del material de la carcasa. Los diferentes materiales refractarios tienen diferentes tasas de expansión. Entre los refractarios de uso común, la sílice fundida tiene la tasa de expansión más pequeña, seguida del silicato de aluminio, y la sílice es la más grande y desigual. Después de la prueba, se determina que la carcasa de silicato de aluminio se puede calentar desde la temperatura ambiente a 1000 ℃, la carcasa puede producir una expansión de aproximadamente un 0.25%, lo que representa una pequeña proporción de la contracción total del tamaño de la pieza fundida. Por lo tanto, si se utilizan tales materiales refractarios, la cáscara tiene mejor estabilidad dimensional, como la sílice fundida sin duda será mejor. Sin embargo, si se usa sílice, el tamaño de la cáscara varía mucho.

(2) Deformación térmica (fluencia a alta temperatura)

    Por ejemplo, una cubierta que usa vidrio soluble como aglutinante tiene un grado de fluencia significativamente mayor a altas temperaturas por encima de 1000 ° C que las cubiertas de sol de sílice y silicato de etilo. Aunque el corindón fundido en sí mismo tiene una alta refractariedad, debido a la presencia de impurezas como el óxido de sodio, la temperatura de cocción de la cáscara superior a 1000 ℃ también puede causar fluencia, lo que da como resultado una mala estabilidad dimensional.

(3) La restricción de la carcasa del molde sobre la contracción de la pieza fundida: el retroceso y la capacidad de colapso de la carcasa del molde. Esto también depende principalmente del material de la carcasa del molde.

    En resumen, los materiales refractarios juegan un papel importante en la influencia del caparazón en la fluctuación del tamaño de la pieza fundida, pero el papel del aglutinante no puede ignorarse. Por el contrario, el impacto del proceso de fabricación de conchas es pequeño.

3. La influencia de la tensión causada por el enfriamiento desigual de las piezas fundidas en la estabilidad dimensional

    La velocidad de enfriamiento de cada parte de la fundición (incluido el sistema de compuerta) es diferente, lo que genera estrés térmico y deforma la fundición, lo que afecta la estabilidad dimensional. Esto se encuentra a menudo en la producción real. Reducir la velocidad de enfriamiento de las piezas fundidas y mejorar la combinación de corredores son medidas preventivas efectivas.

2. La clave para mejorar la precisión: la tasa de contracción del molde se asigna correctamente.

    La "estabilidad dimensional" mencionada anteriormente es diferente de la "exactitud dimensional" y la "precisión (precisión)". La estabilidad dimensional (es decir, precisión) es sinónimo de consistencia dimensional, que refleja el grado de fluctuación o dispersión dimensional, y generalmente se mide por la desviación estándar σ. La principal causa de la inestabilidad dimensional es el control laxo del proceso, que es un error aleatorio. La precisión se refiere al grado en que la media aritmética de muchos valores medidos se desvía del tamaño nominal para un cierto tamaño en la fundición, es decir, el tamaño de la desviación promedio. Para la fundición a la cera perdida, la razón principal de la escasa precisión dimensional es la asignación incorrecta de la tasa de contracción durante el diseño de perfilado, que es un error sistemático, que generalmente se ajusta reparando repetidamente el molde. La exactitud dimensional (precisión) es una combinación de los dos anteriores. Por lo tanto, para mejorar la precisión dimensional de las piezas fundidas y resolver el problema de las tolerancias de tamaño del producto, no solo debe controlarse estrictamente el proceso para reducir las fluctuaciones dimensionales, sino que también debe asignarse correctamente la tasa de contracción de cada dimensión de la pieza fundida al diseñar el perfil. .

    Es bien sabido que la contracción total final de las piezas fundidas de precisión es una combinación de molde de cera, contracción de la aleación y una pequeña cantidad de expansión de la carcasa. La cáscara se hincha aproximadamente un 0.25% y su efecto es limitado. Aunque la tasa de contracción lineal de la aleación es a menudo mayor que la del molde de cera, la fluctuación dimensional causada por el proceso de prensado de cera tiene un impacto mayor. Para reducir el costo de reparación del molde y reducir la fluctuación del tamaño de la pieza fundida, es muy importante controlar la tasa de contracción del molde de cera.

1. Contracción del molde de cera

    La contracción del molde de cera debe medirse después de que el tamaño del molde de cera esté completamente estabilizado. Esto se debe a que la contracción del molde de cera no se detiene por completo después de que se expulsa el molde. El tamaño del molde de cera a veces se estabiliza solo unos días después de que se expulsa el molde. Sin embargo, la mayor parte de la contracción del material del molde se completa básicamente dentro de una a varias horas después de la expulsión del molde. La tasa de contracción del molde de cera tiene principalmente los siguientes factores de influencia:

(1) Tipo de material de molde;

(2) Tamaño de la sección del modelo de cera;

Vale la pena enfatizar que el tamaño de la sección transversal del molde de cera tiene un efecto significativo en la tasa de contracción. Por ejemplo, la tasa de contracción de un material de molde sin relleno típico al presionar moldes de cera de diferentes espesores. El grosor de la sección del molde de cera generalmente no debe exceder los 13 mm. Cuando el grosor es superior a 13 mm, el grosor de la pared se puede reducir utilizando bloques de cera fría o núcleos de metal para lograr el propósito de reducir la contracción, que es particularmente importante para los materiales de moldes sin relleno.

Nota: 1. La tasa de contracción del material de molde soluble en agua es de aproximadamente 0.25%;

    2. Cuando se utilizan núcleos solubles, núcleos cerámicos o tubos de vidrio de cuarzo, no hay contracción lineal del molde de cera en contacto con el núcleo;

(3) Tipos de núcleos

    El tamaño de la cavidad del molde de cera es indudablemente consistente con la forma del núcleo. Por lo tanto, el uso de núcleos se ha convertido en una forma de mejorar la precisión dimensional de la cavidad del molde de cera.

2. Contracción de la aleación

La contracción de la aleación depende principalmente de los siguientes factores:

· Tipo de aleación fundida y composición química;

· Geometría de fundición (incluido el estado de restricción y el tamaño de la sección);

· Parámetros de fundición, como temperatura de vertido, temperatura de la carcasa, velocidad de enfriamiento de la fundición, etc .;

· Utilización de núcleos cerámicos, tubos de vidrio de cuarzo, etc.

    Dado que la temperatura de vertido, la temperatura de la carcasa, la velocidad de enfriamiento de la fundición y otros parámetros del proceso generalmente se controlan estrictamente mediante tarjetas de proceso estándar durante el proceso de producción, las fluctuaciones de tamaño causadas por esto no son grandes entre los diferentes lotes de producción. Incluso si la temperatura de vertido excede el rango requerido por la especificación del proceso, la fluctuación del tamaño de la pieza fundida generalmente no es grande. Al igual que en el molde de cera, el tamaño de la sección de la pieza fundida y las limitaciones de la carcasa del molde son los principales factores que afectan la contracción de la aleación. La experiencia muestra que la tasa de contracción del tamaño totalmente restringido es del 85% al ​​89% de la tasa de contracción libre; el tamaño semirrestringido es del 94% al 95%.

3. El número mínimo del primer lote de muestras para medir.

    La tasa de contracción indicada anteriormente son datos empíricos basados ​​en la experiencia pasada, no la tasa de contracción real. Diseñar y fabricar moldes de acuerdo con estos datos, la reparación es inevitable. Para mejorar la precisión y la tasa de éxito de las reparaciones y reducir la cantidad de reparaciones, un vínculo clave es verificar cuidadosamente el tamaño de una cantidad suficiente de muestras de fundición de prueba. Debido a que el tamaño de las piezas fundidas que producimos no puede ser exactamente el mismo, solo cuando el número de muestras medidas es lo suficientemente grande, el valor promedio obtenido puede estar cerca del verdadero promedio aritmético. A partir de esto, no es difícil ver que el número mínimo de muestras de medición está directamente relacionado con la capacidad del proceso de producción para controlar la consistencia del tamaño del producto (capacidad del proceso). Si las piezas fundidas son completamente del mismo tamaño, solo se requiere analizar una muestra; Por el contrario, si el tamaño de la fundición varía mucho,

Es necesario medir muchas muestras para obtener datos de contracción más precisos. Como se mencionó anteriormente, la capacidad del proceso de producción para controlar el tamaño se puede representar mediante el 6σ del tamaño de fundición producido por este proceso. Desde el nivel tecnológico actual de la mayoría de las fundiciones de inversión, Hp está mayormente por encima de 0.5, por lo que el primer lote de muestras de medición generalmente requiere al menos 11 muestras.

Tres. Análisis del sistema de medición

    Al analizar y resolver problemas de tamaño de producto, debemos prestar atención a la precisión y confiabilidad del sistema de medición utilizado. Además de la calibración frecuente de los propios instrumentos y equipos de medición, también es importante minimizar los errores de medición. Si el sistema de medición (incluido el operador y el método de operación) tiene un gran error, no solo los rechazos pueden ser juzgados como productos calificados, sino que también muchos productos calificados pueden ser calificados erróneamente como rechazos, los cuales pueden causar accidentes importantes o problemas económicos innecesarios. pérdidas. La forma más sencilla de determinar si un sistema de medición es adecuado para una tarea de medición específica es realizar pruebas de calificación de reproducibilidad y repetibilidad. La llamada repetibilidad significa que el mismo inspector utiliza el mismo instrumento (o equipo) y método para inspeccionar la misma pieza y obtener la consistencia de los resultados. La reproducibilidad se refiere a la consistencia de los resultados obtenidos por diferentes operadores utilizando diferentes instrumentos para verificar la misma parte. El Grupo de Acción de la Industria Automotriz Estadounidense (Grupo de Acción de la Industria Automotriz) estipula que el porcentaje de la desviación estándar integrada de repetibilidad y reproducibilidad R&R en la desviación estándar de las fluctuaciones de tamaño de fundición medidas es ≤30% como estándar para que el sistema de medición cumpla con requisitos [5]. En la medición de algunas piezas fundidas de gran tamaño y forma compleja, no todos los sistemas de medición pueden cumplir con este requisito. El error de medición permitido al medir moldes debe ser más pequeño, generalmente 1/3.
cuatro. Estructura del molde y nivel de procesamiento.

    Es bien sabido que la estructura del molde y la calidad del procesamiento tienen una influencia importante en el tamaño y la geometría del molde de cera. Por ejemplo, si el mecanismo de posicionamiento y sujeción es preciso y confiable, si la holgura correspondiente de las partes móviles (como bloques móviles, pernos, etc.) es apropiada, si el método de dibujo es beneficioso para garantizar la precisión dimensional de las piezas fundidas. , etc. Huelga decir que para un número considerable de plantas de fundición por inversión nacionales, el nivel de diseño y fabricación de moldes todavía necesita mejorarse urgentemente.

Fives. en conclusión 

    A partir del análisis anterior, no es difícil ver que la mejora de la precisión dimensional de las fundiciones de inversión es un proyecto sistemático que involucra todos los aspectos del proceso de producción de la fundición de inversión. Los puntos principales se pueden resumir de la siguiente manera:

1) Controle estrictamente los parámetros del proceso de moldeo, especialmente los parámetros que tienen un impacto significativo en el tamaño de la pieza.

2) Elija el material de carcasa adecuado.

3) Recopile, cuente y analice los datos relacionados con la merma en un método correcto que se ajuste a los principios estadísticos para mejorar la precisión de la asignación de mermas.

4) Supervise con frecuencia el sistema de medición (incluido el equipo, el personal de inspección y la tecnología) para garantizar que los errores de repetibilidad y reproducibilidad cumplan con los requisitos especificados.

5) Mejorar continuamente el nivel de diseño y fabricación de moldes.

6) Medidas como la corrección de la fundición y el tratamiento térmico de estabilización siguen siendo indispensables en muchas ocasiones

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