L'importanza e il design del collo di riser in ghisa

1. I punti di progettazione del collo del riser in ghisa sono i seguenti:

Diametro di determinazione della dimensione: il diametro del collo del montante è generalmente 0,3-0,8 volte il diametro del cerchio del punto caldo della fusione. Il diametro del cerchio di hot spot del casting è grande, con un valore distorto verso 0,3; Il diametro del cerchio di hot spot è piccolo, con un valore distorto verso 0,8. Lunghezza: di solito tra 20-50 mm. Per le piccole parti in ghisa, la lunghezza del collo del riser può essere presa come limite inferiore; Le grandi parti in ghisa sono soggette a un limite superiore. Le forme comuni per il design della forma comprendono cilindrici, trapezoidali, ecc. Il collo del montante cilindrico è facile da elaborare e adatto alla maggior parte delle situazioni; Il collo del riser trapezoidale è benefico per la riduzione della riduzione ed è ampiamente utilizzato in getti con elevati requisiti per compensare il restringimento.

La selezione della posizione del collo del riser dovrebbe essere impostata nella giunzione calda della fusione, in modo che il liquido metallico nel riser possa fluire preferenzialmente sulla giunzione calda, raggiungere la solidificazione sequenziale e un restringimento efficace. Cerca di evitarlo nell'area di concentrazione dello stress della fusione per prevenire lo stress causato dal restringimento della solidificazione del collo del riser, che può esacerbare la tendenza della deformazione e del cracking della fusione. La quantità è determinata in base alle dimensioni del casting, alla complessità della struttura e alla distribuzione dei punti caldi. Le getti piccoli e semplici possono richiedere solo un collo a monte, mentre le getti grandi e complessi possono richiedere più colli di riser per garantire un restringimento sufficiente in ciascuna articolazione calda. La connessione tra il riser e la fusione dovrebbe avere una transizione regolare, evitando angoli a destra o acuti per ridurre la resistenza al flusso di metallo fuso. La connessione tra il collo del riser e la fusione dovrebbe essere ferma per prevenire la rottura a causa dell'impatto del metallo fuso durante il processo di fusione. Allo stesso tempo, la forma e le dimensioni della connessione devono essere progettate ragionevolmente per evitare la formazione di zone eccessive di calore influenzate sulla fusione, che possono causare difetti nella fusione.

2. Analisi del caso di progettazione del collo del riser in ghisa

La maggior parte delle leghe presenta un comportamento coerente e prevedibile durante il processo di raffreddamento dal liquido al solido a temperatura. Esistono due diverse fasi di contrazione. In primo luogo, quando la temperatura di lancio in lega si raffredda alla linea Liquidus, questo viene comunemente indicato come restringimento liquido o restringimento surriscaldato. In secondo luogo, quando una lega si raffredda dal liquido al solido, viene comunemente definita restringimento della solidificazione. D'altra parte, le parti in ghisa di grafite (tra cui ghisa grigia, ferro duttile e ghisa malleabile) sono accompagnate da un fenomeno insolito durante il raffreddamento e la solidificazione, dove il metallo inizia ad espandersi. Questa espansione è generalmente attribuita alla precipitazione di fasi di grafite a bassa densità, superando e superando il restringimento associato al refrigerante e alla solidificazione dell'austenite. Finora, l'aspetto più importante della progettazione di riser e sistemi di gating per la ghisa è il requisito per mantenere una pressione liquida positiva durante l'intero processo di solidificazione. Inizialmente, la pressione atmosferica deve essere autorizzata ad agire sul liquido nel riser e, affinché ciò si verifichi, il riser deve essere (compresso). Una volta iniziata l'espansione, un sistema di riser attentamente progettato controlla la pressione di espansione e garantisce il restringimento automatico della fusione durante il processo di solidificazione rimanente. Ciò è in contrasto con acciaio, alluminio, rame, ecc., In quanto non comportano l'espansione, che richiede l'aggiunta di metallo fuso alla fusione durante la solidificazione.

3. Pressione di controllo

Il collo del riser può essere il componente più critico nella progettazione del sistema di riser, poiché in genere determina l'entità della pressione residua sul liquido. La superficie di contatto del collo del montante deve essere abbastanza grande da trasferire il metallo fuso dal riser alla fusione per un lungo periodo di tempo. Se necessario, dovrebbe essere rilasciata un'eccessiva pressione nella cavità dello stampo, ma dovrebbe essere appropriato mantenere la pressione positiva del liquido alla fine della solidificazione e facilitare la rimozione del riser dalla fusione. Il collo del montante può essere considerato come una "valvola di sicurezza" sui vasi di pressione e il suo design dovrebbe garantire che la pressione all'interno della fusione sia mantenuta a livello gestibile. Il materiale di stampaggio, o più specificamente, lo stampo di sabbia che può resistere alla pressione di espansione senza espandersi, di solito determina il grado di controllabilità. Se il materiale dello stampo è debole, ad esempio quando si utilizzano stampi di sabbia di argilla, un collo a monte dovrebbe essere progettato per rilasciare una certa pressione di espansione per evitare l'espansione dello stampo. Ciò si ottiene progettando il collo del montante per solidificarsi in una fase relativamente tardiva, consentendo di rilasciare una certa pressione sul riser attraverso il collo del montante. Utilizzando materiali di legame modello più forti e più difficili (come i sistemi di resina), il collo a monte può essere progettato per essere più piccolo, consentendogli di solidificarsi prima durante la fase di espansione e mantenere una maggiore pressione residua del liquido. Tuttavia, un collo a monte troppo piccolo può portare a un'eccessiva pressione residua all'interno della fusione, con conseguente porosità legata all'espansione della muffa. Un collo a monte eccessivamente ampio di solito porta a una perdita di pressione positiva sul liquido prima che la solidificazione sia completa, con conseguente restringimento e scarico del gas dal liquido metallico correlato alla solidificazione. La dimensione del collo del riser nelle regole di progettazione si basa di solito sul modulo geometrico (MC) del casting. Il valore tipico della ghisa prodotta nella sabbia di argilla è compreso tra 0,6 (MC) e 0,9 (MC). Il valore accurato dipende dalla durezza del materiale dello stampo di sabbia, dalla composizione chimica e dal grado di inoculazione del ferro e dalla velocità di raffreddamento della fusione. Se il riser viene avvicinato alla fusione, l'effetto di riscaldamento sulla sabbia tra la fusione e il collo del riser ridurrà il modulo geometrico di contatto mantenendo il modulo termico equivalente. Se il collo è abbastanza breve da essere uguale o inferiore alla dimensione trasversale di contatto più piccola, il modulo geometrico può essere ridotto in modo sicuro di 0,6 volte, cioè il modulo del collo più lungo (Mn (corto) = 0,6 mn (lungo)). Ciò indica una riduzione di circa il 65% nell'area di contatto.

conclusione

Il riuscito restringimento della ghisa di grafite prevede il mantenimento e il controllo della pressione positiva del ferro liquido durante il processo di solidificazione. La progettazione corretta del sistema di riser e il versamento e il controllo del tempo metallurgico e di versare bene, sono cruciali per la produzione di parti in ghisa di grafite senza restringimento.