Как се образуват дефекти, свързани с проникване на метал във формата, и как да ги предотвратим


Всеки леяр, който лее в пясъчни форми, рано или късно се сблъсква с този проблем-появата на дефект, известен като „пригар“.

04

 

Най-общо казано, той се проявява под формата на специфичен слой с груба и грапава повърхност на отливките, дължаща се на физически и химически взаимодействия при проникването на метала във формата. Често пъти, за да се отстрани пригара и отливката да се приведе в добър вид се налага трудоемка поправка и шмиргелене. В някои случаи, пълното отстраняване на пригара се оказва невъзможно.

По-долу съм си позволил да преведа статия по темата, написана от специалисти отASK Chemicals, публикувана в сайта Foundry Management  and Technology, която считам за полезна.

ПовърхностиФигура 1 (Снимка: ASK Chemicals)

 

Въпрос:  Какво е научното обяснение за дефектите, свързани с проникване на метал между пясъчните зърна (пригар)? Независимо, че сме чували и чели редица обяснения, информацията винаги изглежда твърде опростена. Бихме искали да знаем механиката на проникването на метала между пясъчните зърна, как се случва и как да да се предпазим от появата на пригар.

Отговор:  Дефектът пригар е един от най-често срещаните дефекти при отливките. Фактът, че пригарът е толкова обичаен за леярското производство може би обяснява „опростяването“ на отговорите, които сте срещали до сега. Вероятно, до сега ви е казвано, че кухините между пясъчните зърна във формата са причина за появата на пригар. Това действително е истина, но в същото време, изглежда, не всички разбират защо тези кухини се образуват и как да се предпазим от това.

Добре позната стъпка за предотвратяване на пригара е употребата на покрития (фигура 1), въпреки, че несъмнено вие сте чували това вече. И все пак, какво прави доброто противопригарно покритие?

Реологията – един модерен термин от областта на R&D- обяснява какво разделя и отличава покритията. Накратко, реологията описва измерването/определянето на течливостта на течните и твърдите материи.

Какво е течливост? Този термин е повлиян от деформациите на течните и твърдите компоненти. Деформацията на материята е съществена реакция на въздействието на определена сила. Сега всичко е ясно, нали?

Очевидно, това е шега.

Както и да е, просто знайте това – ефектът от лоша реология на покритието ще включва: недостатъчна дебелина на слоя, капки, стичания, удължено време за обработка, нехомогенност и проблеми с марките на сърцата. В заключение, много важно е да се доверите на доставчик с надеждни изследователски и развойни ресурси и доказани технически услуги. По този начин вие ще имате сигурността да знаете, че получавате покрития с идеалните реологични характеристики спрямо вашите изисквания.

Сега, нека се обърнем към науката зад дефекта пригар. За тази цел, ще се обърна към публикация на нашия изследователски екип (б.а. екип на ASK Chemicals).

Пригар: Модел на дефекта и причини— Фундаменталните причини за действителното (механично и физично) проникване на метал са металостатичното налягане, динамичното налягане по време на леене и кристализационното налягане по време на втвърдяване.

По този начин, пригарът може да се появи като функция на следните въздействащи фактори:
•  Размерите на зърната на формовъчния материал са твъде големи и разпределението на размерите на зърната е твърде широко;
•  Съдържанието на свързващото вещество е твърде ниско.

Съдържанието на материалите, които образуват блестящ въглерод е твърде ниско;
•  Неблагоприятен химичен състав на материала на отливката в комбинация с температура на леене и металостатично налягане, които са твърде високи.
•  Неподходящо и неравномерно уплътняване на формите и сърцата;
•  Неподходяща леякова система и в резултат прегряване на елементите на формата и сърцата.

Advertisements

10 причини да изберем безкасова технология за изработка на форми


Едва ли по света има леярна, работеща с влажни пясъчно-бентонитни смеси, чиито специалисти и мениджъри да не са били раздвоени пред дилемата касов или безкасов метод за изработка на  формите да предпочетат, когато им предстои избор на нова автоматична линия.

Всъщност, не може да се даде универсален отговор на този въпрос.

Всеки от двата метода има както предимства, така и недостатъци. Разнообразието от произвеждани изделия и техните индивидуални характеристики е също толкова голямо, че екипът на всяка леярна трябва да прецени индивидуално с оглед на специфичните условия, наличния опит и целите пред организацията.

Все пак, можем да посочим 10 причини защо да изберем безкасовата формовка:

  1. Не се налага да се транспортират, съхраняват, ремонтират и поддържат каси, което води и до по-ниски разходи.

  2. По-малък риск от разместване.

  3. Намален разход на пясък.

  4. Нивото на шум при работа на линията е по-ниско.

  5. Тъй като касата, използвана за изработка на полуформите, е само една (вградена в машината), тя може да бъде изработена много по-прецизно и с по-голяма здравина.

  6. Избиването на отливката и разделянето й от пясъка е в значителна степен улеснено.

  7. Намален разход на енергия.

  8. По-малки начални капиталови разходи.

  9. По-ниска обща себестойност на пясъчната форма.

  10. Възпламеняването на газовете по делителната линия е по-спонтанно.

Matchplate и DISAMATIC – половин век господство


Безкасовата формовка с вертикално и хоризонтално делене – лидер при пясъчно-бентонитните смеси.

Тенденциите в последните години показват, че повечето леярни, осъществяващи инвестиции във високопроизводителни машини и линии за изработка на пясъчни форми, най-често спират на такива, базирани на принципите на безкасовата формовка с вертикална или хоризонтална делителна линия. Нерядко, те заместват съществуващи инсталации за изработка на форми чрез стръскване и последващо пресоване – технология, създадена малко след края на Първата световна война, но използвана все още широко, в това число и в леярни в България.

За това, до колко е разпространена безкасовата формовка в наши дни говорят най-ясно цифрите.

На практика, днес в леярните по света има инсталирани повече от 2000 линии за безкасова изработка на форми, като по-голямата част (около 1600) са с вертикална делителна линия.

Малко история

В САЩ технологията на безкасова изработка на пясъчни форми набира популярност още в началото на 20 век и днес е широко използвана. В Европа разпространението започва най-вече след създаването на технологията за изработка на форми с вертикална делителна линия в началото на 60-те години на миналия век.

Днес най-популярната технология за изработката на форми с хоризонтална делителна линия е Matchplate, а за тези с вертикална делителна линия – DISAMATIC.

Тези два метода се появяват почти едновременно преди половин век.

Matchplate – началото

Hunter Foundry Machinery Corporation, компанията, която предизвика революция с технологията Matchplate, празнува тази година неговата 50 годишнина. Фирмата от района на Чикаго, първоначално наричаща се Hunter Automated Machinery Corporation, е била изградена на базата на първия дизайн на автоматични пресови формовъчни машини, използващи гравитационно запълване.

Уилям „Ал“ Хънтър замисля процеса и построява първата машина през 1963, а на следващата година основава фирмата.

automated-matchplate-molding-machine (1)                       Снимка:Foundry Management &Technology

Първата машина, наречена HMP-10, била построена от Хънтър в собствения му гараж. „Отне ми три месеца да я проектирам и три месеца да я построя“, спомня си по-късно Бил Хънтър. След като машината била построена, Ал се преместил в наето помещение, където леяри от целия Среден запад на САЩ идвали да гледат демонстрации на машината, изработваща форми. Близо 150 перспективни клиенти дошли да видят НМР-10 в действие.

Първата машина била купена от фирмата Moline Malleable Iron, от град Сейнт Чарлз, Илинойс, където била монтирана и започнала да прави форми за три дни.

Концепцията на Хънтър ускорила трудоемкия процес на изработка на пясъчни форми, намалявайки разходите и позволявайки на леярните да увеличат производителността си. Един формовчик бил в състояние да произведе за час толкова форми, колкото повечето негови колеги правели за цял ден на стръскващо-пресоващите машини.

На базата на силния успех Хънтър създал компанията Hunter Automated Machinery Corp., и продължил да предлага иновативни машинни дизайни, като например автоматично оборудване за обработка на формите и устройства за залагане на сърца.

 DISAMATIC – началото

През 1957 Ван Ааге Йеперсен, професор в Датския технически университет заявява патент за устройство, изработващо безкасови форми от пясъчни смеси с вертикална делителна линия, за леене на метални детайли.Три години по-късно, през 1960 г. датската компания Dansk Industri Syndikat A/S (DISA) придобива патента и започва работа по неговото внедряване.

През 1962, прототип в мащаб 1:2 на машина за изработка на безкасови форми с вертикална делителна линия, известен под името DISAMATIC, е бил готов за представяне. Това става за първи път по време на Международния леярски търговски панаир (GIFA) през 1962, на който DISA представят на своя щанд умаления модел. В резултат, през 1964 г. първата автоматична линия DISAMATIC e продадена на United Danish Iron Foundries.

disamatic                                     Снимка:DISA

 

Днес DISA продължава да произвежда машини както с вертикална, така и с хоризонтална делителна линия.

Използвани са материали от:

Foundry Management &Technology

Wikipedia, the free encyclopedia

 

3D принтирането – нови хоризонти в леярството или край на една индустрия?


Донякъде е трудно човек да повярва, че през тази година се навършват цели 30 години от деня, в който Чарлз Хъл от 3D Systems Corp. създаде първият работещ 3D принтер.

Дълго време на 3D принтерите се гледаше като на високотехнологична екзотика, цените им бяха астрономически и те намираха приложение основно в сферата на архитектурата, промишления дизайн и създаването на прототипи. С малки изключения, използваните материали бяха различни видове полимери.

8215690357_3eef1db8a6_o

Какво обаче се случва днес?

С развитието на технологията през 21 век цените на тези съоръжения стават все по-достъпни. Приложението им излезе от рамкките на лабораториите и дизайнерските ателиета и навлезе в почти всички индустрии. В палитрата на използваните материали освен пластмаси се включиха редица нови такива. Днес триизмерни обекти се изработват от пясък, метал, билогично мастило и даже…шоколад.

Появиха се високо производителни принтери, които се използват директно за производство на детайли.

3D_printer_slm_prototype_01  SONY DSC

Сякаш  изведнъж времето се забърза  и технологията в последните години започна да се развива с неподозирани темпове.

В редица машини днес вече се вграждат компоненти и детайли, изработени от метал посредством триизмерен печат. Такива детайли навлязоха дори в сектори, като самолетостроене и космонавтика. През август 2013 година NASA демонстрира ракетен двигател, частично изработен от принтирани елементи. Само четири месеца по-късно, през декември 2013 година, британски изстребители Торнадо с вградени на борда метални детайли, произведени чрез 3D печат, проведоха успешни полети.

2146607047_f42f8207fe_o

И както можеше да се очаква, подобно на редица свои конкуренти  и 3D Systems, фирмата-доайен , създала и развила технологията на триизмерния печат, обяви навлизането си на пазара на 3D принтерите за метал.

На провеждащото се през септември в Чикаго най-голямо американско изложение за производствени технологии фирмата представя първия си индустриален принтер за директен печат на метал – ProX 200 Direct Metal Printer.

Как обаче ще повлияе всичко това на леярската индустрия?

Дали ще даде нов тласък на развитие, премахвайки редица ограничения?Дали ще позволи производство на по-сложни изделия, с по-къси срокове и по-висока рентабилност?

Накратко, дали можем да очакваме, че директното производство на метални обекти чрез 3D печат ще заеме своето място в индустрията, редом с останалите традиционни отрасли, или напротив – ще обрече на забвение един от най-древните производствени методи, използван от човечеството повече от 6000 години?

Трудно е да се даде категоричен отговор на този въпрос…

Все пак, не може да не се замислим къде са днес парните двигатели, телеграфът и касетите с магнитни ленти?