Dökümde Yolluk Sistemi

İyi tasarlanmış bir yolluk sistemi, döküm hatalarını azaltmak, dolum dinamiklerini kontrol etmek, cürufu hapsetmek ve katılaşma sırasında güvenilir besleme sağlamak için bir dökümhanenin sahip olduğu en etkili kaldıraçtır. Doğru yolluk türbülansı azaltır, inklüzyonları önler, verimi artırır ve kum döküm, hassas döküm ve kalıcı kalıp proseslerinde tekrarlanabilir kaliteyi destekler.

1. Geçit sistemi neden önemlidir?

Yolluk sistemi, hızı, termal gradyanları, basıncı ve cüruf ayrımını kontrol ederken erimiş metali potadan kalıp boşluğuna ileten kanal ağıdır. Etkili yolluk aynı anda birkaç hedefi gerçekleştirir: soğuma ve hatalı çalışmayı önlemek için metali yeterince hızlı iletmek, kavite girişinde akışı laminer tutmak, cüruf ve cürufu kritik yüzeylerden uzak tutmak ve minimum fazla metal atığı ile yönlü katılaşmaya izin vermek. Bu roller birlikte yolluk tasarımını döküm kalitesi ve veriminin birincil belirleyicisi haline getirir.

2. Temel bileşenler ve işlevsel roller

Standart bir yolluk sistemi birkaç bağlantılı elemandan oluşur. Her bir elemanın dolum süresini, türbülansı ve boğaz basınçlarını etkileyen işlevsel ödünleşimleri vardır.

Ana bileşenler

• Dökme kabı veya fincan: kepçe metalini kabul eder ve sıçramayı azaltır.

• Yolluk (downsprue): metali kalıba taşıyan dikey kanal. Sivriltme girdap ve aspirasyonu azaltır.

• Yolluk kuyusu veya tabanı: yolluk arayüzüne yakın akışı yavaşlatır ve yumuşatır.

• Yolluk - metali kapılara dağıtan yatay veya açılı kanal.

• Ingate (kapı): Yerel hız ve yönü kontrol etmek için boyutlandırılmış ve şekillendirilmiş, boşluğa açılan son kanal.

• Yükseltici veya besleyici: katılaşma sırasında büzülmeyi telafi etmek için ekstra metal sağlar ve bir basınç rezervuarı görevi görür.

• Sıyırma kapanı, döndürme kapanı veya çökeltme kuyusu - cürufu ve ağır cürufu kapıların yukarısına hapseder.

• Havalandırma delikleri ve havalandırma yolları: dolum sırasında hava ve gazların dışarı çıkmasını sağlar.

3. Hedefler ve performans kriterleri

Mühendisler bir geçit sistemi tasarlarken birbiriyle yarışan birçok kriteri optimize ederler:

• Sürüklenen gaz ve oksit filmlerini önlemek için geçitteki türbülansı en aza indirin.

• Belirgin katılaşma başlamadan önce boşluğun tamamen dolduğundan emin olun.

• Termal gradyanları ve kalıp erozyonunu dengelemek için dolum süresini kontrol edin.

• Yönlü katılaşmayı teşvik etmek ve sıcak noktaları beslemek için yükselticileri ve kapıları yerleştirin.

• Kalıntıları hapseder ve cürufun boşluğa ulaşmasını önler.

• Verimi artırmak için yolluklar ve yükselticiler tarafından harcanan metali en aza indirin.

• Basınçları ve hızları kalıp erozyonunu önleyecek kadar düşük ancak tam dolum için yeterince yüksek tutun.

4. Geçit sistemleri türleri ve uygun uygulamalar

Yolluk konfigürasyonları döküm yöntemine ve parça geometrisine göre değişir. İki geniş sınıf basınçlı ve basınçsız sistemlerdir. Belirli geçit tipleri arasında üst geçit, alt geçit, ayırma hattı geçidi, kör geçit ve çoklu geçit düzenlemeleri bulunur.

Sürece göre

• Kum döküm - genellikle kuyu kapanları ve yükselticileri olan yolluk-runner-ingate ağları kullanır.

• Hassas döküm - ince duvarlı parçalar için genellikle doğal basınçlı, dikkatlice boyutlandırılmış geçitlere sahip bir kanal ağacı kullanır.

• Basınçlı döküm - kısa, doğrudan geçitlere ve harcanabilir kalıp geçitlerinde tipik olmayan atış kovanı düzenlemelerine sahiptir.

• Kalıcı kalıp ve yerçekimi kalıbı - hava tahliyesine dikkat ederek sabit, kontrollü akış sağlayan geçit kullanın.

Seçim kalıp mukavemetine, eriyik tipine, parça kalınlığına ve türbülansa duyarlılığa bağlıdır.

5. Pratik tasarım kuralları ve boyutlandırma

Pratik kurallar döngü ve hatayı azaltır. Bunları başlangıç noktası olarak kullanın, ardından simülasyon ve atölye denemeleri ile iyileştirin.

Genel kılavuz ilkeler

• Konik yolluk: kesit alanı, neredeyse tekdüze hızı korumak ve aspirasyonu önlemek için tabana doğru düzgün bir şekilde azalır.

• Jikle boyutlandırması: tek bir etkili jikle akışı kontrol eder ve türbülansı azaltır; genellikle ingate veya azaltılmış bir yolluk bölümü bu işlevi görür.

• Alan oranları: Erken donma veya açlıktan kaçınmak için yolluk alanının yolluk alanına ve yolluk alanının ingate alanına oranlarını koruyun. Yaygın başlangıç noktaları, yolluk kesit alanını dökme hızına bağlı olarak yolluk alanının 2 ila 4 katına yerleştirir.

• Yolluk profili: pürüzsüz yarıçaplı yuvarlak veya trapez kanallar yüzey erozyonunu azaltır.

• Kapı şekli: yuvarlak veya konik kapılar daha düzgün giriş akışı sağlar; dikdörtgen kapılar, kırpmanın verimli olduğu yüksek hacimli parçalar için kullanılır.

• Yükseltici konumu: Yükselticileri en ağır bölümlere yerleştirin ve besleme mesafesinin en aza indirilmesini sağlayın.

Aşağıda geleneksel kum döküm için bir kural tablosu verilmiştir. Bunlar başlangıç sayılarıdır. İşleme, alaşıma ve simülasyona göre düzeltin.

(Bu değerleri temel olarak kullanın. Her zaman simülasyon veya test dökümleri ile yineleyin).

6. Akış fiziği ve türbülans kontrolü

Kalıbın doldurulması, ısı transferi ve katılaşma bağlantısı olan geçici bir akışkanlar dinamiği problemidir. Temel prensipler:

• Kapı yakınındaki laminer veya hafif türbülanslı akış oksit sürüklenmesini önler. Keskin dönüşlerde yüksek Reynolds sayıları, gazı hapseden girdaplar oluşturur.

• Dikeyden yatay akışa yumuşak geçişler ve yuvarlak kavşaklar yerel hız artışlarını azaltır.

• Tuzlama veya döndürme tuzakları, daha ağır cürufu ana akımdan ayıran bir girdap hareketine neden olabilir.

• Jikle, yukarı akıştaki kinetik enerjiyi azaltarak yolluk ağının bir tampon görevi görmesini ve cürufun girişe ulaşmadan önce bir kuyuya doğru yüzmesini sağlar.

• Kapının ve ince bölümlerin yakınındaki havalandırma, yanlış çalışmaya neden olabilecek geri basıncı azaltır.

Akış kontrol özelliklerinin kullanılması soğuk kapanmaları, gözenekliliği ve yüzey kusurlarını azaltır.

7. Alüminyuma özgü hususlar

Alüminyum alaşımlarının benzersiz yolluk ihtiyaçları vardır. Yüksek termal iletkenlikleri ve çeliğe kıyasla daha düşük erime noktaları, daha kısa dolum süreleri ve çözünmüş hidrojen ve oksitlerin sağlam bir şekilde tutulmasını gerektirir.

Alüminyum için kilit noktalar

• Uzun ince kesitlerde soğumayı önlemek için genellikle daha yüksek dolum hızlarına ihtiyaç duyulur. Bu da türbülans ve oksit filmi riskini artırır.

• Hidrojen gözenekliliği alüminyum dökümlerde baskın bir kusurdur. Çözünmüş hidrojen basınç düştükçe ortaya çıkar ve katılaşma sırasında gözeneklilik oluşturur. Gaz giderme, dikkatli eriyik işleme ve filtreleme bu durumu hafifletmeye yardımcı olur.

• Seramik köpük filtreler ve uygun yolluk/yolluk kapanları oksit ve metalik olmayan kalıntıların boşluğa girmesini azaltır. İyi yerleştirilmiş bir yağ tutucu ile birleştirildiğinde, filtreleme yüzey bütünlüğünü büyük ölçüde iyileştirir.

Tablo Alüminyum geçit kontrol listesi

8. Simülasyon ve optimizasyon

Sayısal simülasyon, modern yolluk tasarımı için standart bir uygulamadır. Araçlar dolum sıralarını hesaplar, sıcak noktaları belirler ve türbülans ve hava sıkışmasını ölçer. Simülasyon, deneme dökümlerini azaltmaya yardımcı olur ve optimizasyonu hızlandırır.

• Çeşitli yolluk seçeneklerini karşılaştırmak için akış ve katılaşma simülasyonunu erken kullanın. Otomatik optimizasyon araçları, minimum hatalı çözümler bulmak için geçit boyutlarını, yolluk düzenini ve yükseltici geometrisini kısıtlamalar dahilinde değiştirebilir.

• Modeller metal özellikleri ve döküm sıcaklığı için doğru girdi verilerine bağlı olduğundan, simülasyonu bir dizi fiziksel test dökümü ve radyografik inceleme ile doğrulayın.

9. Geçide bağlı kusurlar ve çözümleri

Aşağıda, geçitleme ile ilgili temel nedenlere ve pratik çözümlere odaklanan kompakt bir kusur matrisi yer almaktadır.

10. Pratik yerleşim, kırpma ve düzeltme stratejileri

• Kritik yüzeylerde düzeltmeyi en aza indirmek için yollukları yerleştirin. Otomatik düzeltme için mümkün olan yerlerde kurban yolluk çubukları kullanın.

• Kapıları kritik olmayan yüzeylere veya işleme izni bölgelerine yerleştirin.

• Akışı kontrol ederken kırpma için makul miktarda malzeme bırakan jikle tasarımları kullanın.

• Otomatik fettling için, sonraki işlemlerin tutarlı bir şekilde yürütülmesini sağlamak üzere bir parça ailesi genelinde kapı konumlarını standartlaştırın.

11. Metrikler ve denetim

Kaliteyi kontrol etmek için yollukla ilgili ölçümleri takip edin: dolum süresi, döküm sıcaklığı, eriyik temizlik indeksi, gözeneklilik oranları, yollukla ilişkilendirilen hurda. Tipik denetim yöntemleri arasında radyografi, CT taramaları, ultrasonik testler ve görsel kontroller bulunur. Geri dönen kusurlar üzerinde kök neden analizi uygulayın ve düzeltici geometri değişiklikleri ile yolluk kurallarını güncelleyin.

12. Örnek geçit düzenlemeleri

Yolluk çubuklu ve çoklu girişli tek yolluk: Eşit dağılımın gerekli olduğu orta boy, çok gözlü kalıplar için idealdir.
Ayrı koşucu döngülerini besleyen çoklu iniş boruları: Uzun akış yollarının aksi takdirde çok fazla soğutacağı büyük dökümler için kullanılır.
Giriş yönünün yukarısında filtreleme ile döndürme kapanı: Alüminyum üretim hatlarında mekanik filtreleme ile sedimantasyonu birleştirmek yaygındır.

13. Tablolar: karşılaştırmalar ve hızlı referanslar

Tablo A. Geçit tasarımı incelemesi için bileşen kontrol listesi

Tablo B: Kapı tipi karşılaştırması

14. Dökümhaneler için uygulama kontrol listesi

1. Döküm alaşımını ve gerekli mekanik özellikleri tanımlar.

2. Proses ve parça geometrisine uygun yolluk sınıfını seçin.

3. Temel oranları kullanarak sprue-runner-ingate ağını düzenleyin.

4. Alüminyum veya kirli eriyikler için filtreleme ve yağsız yakalama ekleyin.

5. Dolum ve katılaşmayı simüle edin. Sıcak noktaları ve öngörülen kusurları doğrulayın.

6. Küçük ölçekli test dökümleri yapın, inceleyin ve yineleyin.

7. Üretim çalışmaları için kalıpları tamamlayın ve geçitleri standartlaştırın.

8. Metrikleri kaydedin ve malzeme veya döngü zamanlaması değiştikçe tasarımı güncelleyin.

15. SSS

1. Yolluktan kaynaklanan döküm hatalarını azaltmak için en önemli değişiklik nedir?
Kapıdaki türbülansı kontrol edin ve yukarı akış filtrasyonu veya bir döndürme kapanı ekleyin. Filtrasyon ile birlikte düşük türbülanslı giriş, sürüklenen oksitleri ve inklüzyonları büyük ölçüde azaltır.

2. Yollukları her zaman konikleştirmeli miyim?
Evet. Konik bir yolluk neredeyse sabit hızı korur ve aspirasyon riskini azaltır. Konik olmayan yolluklar girdap oluşumuna ve hava sürüklenmesine neden olur.

3. Alüminyum dökümlerde hidrojen gözenekliliğini nasıl azaltabilirim?
Eriyik gaz giderme, kontrollü dökme hızı, uygun filtreleme ve neme daha az maruz kalmayı birleştirin. Yağsız tuzakların kapıların önüne yerleştirilmesi de yardımcı olur.

4. Alt kapı ne zaman üst kapıdan daha iyidir?
Yukarı doğru dolum kritik yüzeylerde daha az türbülans oluşturduğunda veya yukarı doğru dolum yönlü katılaşmayı iyileştirdiğinde alt kapaklar tercih edilir.

5. Yolluk, koşucuya göre ne kadar büyük olmalıdır?
Kesitlerin inceliğine bağlı olarak 2 ila 4 arasında bir yolluk-kanat alanı oranıyla başlayın, ardından simülasyon ve test dökümleri kullanarak iyileştirin.

6. Simülasyon atölye denemelerinin yerini alabilir mi?
Simülasyon tasarımı yönlendirir ve yinelemeleri azaltır, ancak gerçek oksit davranışı ve eriyik temizliği gibi girdiler değişebileceğinden deneme dökümleri ile nihai doğrulama gereklidir.

7. Seramik köpük filtreler her zaman gerekli midir?
Her zaman değil, ancak oksit oluşturan veya inklüzyon içeren alüminyum ve diğer alaşımlar için şiddetle tavsiye edilirler. Yüzey kalitesini artırır ve yeniden işlemeyi azaltırlar.

8. Geçit seçimleri verimi nasıl etkiler?
Daha geniş yolluklar ve büyük yükselticiler israfı artırır ve verimi düşürür. Besleme etkinliği ve verimi dengelemek için geçit yollarını optimize edin ve mümkün olan yerlerde birden fazla küçük yükseltici kullanın.

9. Spin tuzağı nedir ve ne zaman kullanmalıyım?
Döndürme kapanı, cürufu ayırmak için akışı bir girdaba yönlendiren yolluk kavşağındaki bir kapandır. Cüruf ve cüruf düzenli bir sorun olduğunda ve filtreleme tek başına yetersiz kaldığında kullanın.

10. Geçitleme tasarımı ne sıklıkla gözden geçirilmelidir?
Alaşım, parça geometrisi, döngü süresi değiştiğinde veya kusur oranları arttığında gözden geçirin. Yolluk güncellemelerinin test edildiğinden emin olmak için kontrollü değişiklik süreçleri uygulayın.

16. AdTech için kapanış önerileri

1. Alüminyum dökümhaneleri için yolluk iyileştirmelerini eriyik gaz giderme sistemleri ve seramik filtreleme ile birleştirerek hem akış hem de eriyik temizliğini aynı anda ele alın.

2. Umut verici geçit topolojilerini seçmek ve yükseltici yerleşimine öncelik vermek için tasarım aşamasının başlarında simülasyonu kullanın.

3. Takımlamayı hızlandırmak ve otomatik düzeltmeyi daha basit hale getirmek için parça aileleri için küçük bir yolluk şablonu setini standartlaştırın.

4. Proses metriklerini ve kusur korelasyonlarını yakalayın, böylece geçitleme tasarımı proses kontrol döngüsünün sürekli gelişen bir parçası haline gelir.

Olgusal rehberlik ve en iyi uygulama sentezi için kullanılan temel kaynaklar

• Dökümhane el kitapları ve geçitleme sistemi bileşenlerini ve hedeflerini tanımlayan modern geçitleme tasarım özetleri.

• Yolluk elemanlarını ve rutin atölye önerilerini listeleyen pratik süreç yazıları ve kum döküm eğitimleri.

• Sistematik optimizasyon ve simülasyon odaklı geçit tasarımı üzerine teknik makaleler ve endüstriyel vaka çalışmaları.

• Yolluk teknikleri, yükselticiler, spin tuzakları ve havalandırma stratejileri hakkında sektörel makaleler ve teknik notlar.