יציקת הקליפהמיוצר על ידי חברה עשוי HT200, שוקל 88 ק"ג, בעל גודל מתאר מרבי של 482 מ"מ, ובעל מאפיינים מבניים של חלול ובעל גודל מתאר גדול. היציקה מיוצרת באמצעות קו ייצור של יציקת קצף שאבדה. שלוש מערכות מזיגה תוכננו בתהליך הייצור הניסיון, וכל מערכת מזיגה יצקה 50 חלקים. יחס טעינה: 32% גרוטאות פלדה, 50% מטען ממוחזר, 17% ברזל חזיר, 0.57% פרומנגן ו-0.45% פרוסיליקון. תנור אינדוקציה 2t משמש להתכה, עם טמפרטורת ברזל של 1520 מעלות וטמפרטורת יציקה של 1450-1460 מעלות.
תוכנית ייצור ניסיון 1: מערכת מזיגה תחתונה עם הרץ במרכז היציקה
לפי המאפיינים המבניים של היציקה החלולה, תכנית 1 ממקמת את מערכת היציקה במרכז היציקה. מערכת מזיגה זו ממלאת את התבנית בצורה חלקה, הברזל המותך מתפזר באופן שווה מהזרן הפנימי לאזור שמסביב, והמתכת המותכת עולה בצורה חלקה ללא סיבוב. פני היציקה הנוצקים חלקים וללא פגמים-, אך ישנה הידבקות חול רצינית בחיבור בין היציקה לגוף היציקה. יש שכבה של תערובת מכאנית של חול ומתכת, והיציקה היא כמעט 100% חול ברצינות- שנדבקה כאן. מצד אחד, מכיוון שמערכת היציקה ממוקמת במרכז היציקה, החיבור בין האינגטס לגוף היציקה הוא נקודה חמה, והמתכת המותכת נמצאת במצב נוזלי לאורך זמן. הציפוי כאן מתמזג בקלות על ידי המתכת המותכת תחת אפייה-לטווח ארוך של המתכת הנוזלית בטמפרטורה-גבוהה; מצד שני, השפיץ מחובר כאן אנכית, והמתכת המותכת מפעילה כאן לחץ גדול במהלך תהליך המילוי. מכיוון שיציקת הקצף האבודה היא יציקת חול יבש, צפיפות החול היצוק כאן נמוכה. שני ההיבטים שלעיל מספקים תנאים למתכת המותכת לחלחל החוצה משכבת הציפוי, מה שגורם להידבקות חול מכנית רצינית. עובי הדופן של גוף היציקה המחובר על ידי האינגטס הוא 8 מ"מ. בגלל הידבקות החול הרצינית כאן, בעת ניקוי מערכת היציקה, גם החלק של גוף היציקה המחובר לאינגטס מנקים יחד, וכתוצאה מכך חוסר בשר ביציקה ואפילו היווצרות חורים. 16% מהחסרים הפכו לפסולת.
פתרון 2: מערכת מזיגה מדורגת
בהתחשב בגודל המתאר הגדול ובגובה היציקה, פתרון 2 עיצב מערכת יציקה מדורגת עם שני יציאות בתחתית ושקע אחד בחלק העליון. צפוי שהמתכת המותכת תמלא תחילה את התבנית מהאינגטס התחתון, וכאשר מפלס הנוזל בתבנית יעלה, היא תזרום מלמטה למעלה דרך האינגטס העליונים, כך שהמילוי יציב, דבר המסייע להתמצקות רציפה ומונע פגמי יציקה כגון הצטמקות, התכווצות, סגירה קרה וכניסה. עם זאת, מתוצאות הבדיקה, הופיעו פגמים בסגירה קרה בחסר, וזה בדיוק ההפך מהתוצאות הצפויות. למרות שהעלאת טמפרטורת היציקה ל-1460-1470 מעלות יכולה להפחית את התרחשותם של יציקות סגירה קרה במידה מסוימת, ההשפעה אינה משמעותית. סגירה קרה מופיעה בחלק האמצעי והעליון של היציקה. הסיבה היא שיציקת קצף שאבדה היא יציקה מוצקה דמוית קצף, ותהליך המילוי שלה שונה מיציקת חללים מסורתית. עבור יציקת חלל מסורתית, מערכת המזיגה המדרגת יכולה בקלות להשיג מילוי רציף של הרצים התחתונים והעליונים; בעוד שעבור יציקת קצף שאבדה, בשל השפעת תבנית הקצף בחלל על מילוי המתכת המותכת, קשה למערכת היציקה המדורגת להשיג מילוי רציף של השקעים התחתונים והעליונים. בתחילת היציקה, זרימת המתכת המותכת ברץ הישר מושפעת מהשפעות החציצה והלחץ האחורי, והמהירות מואטת, כך שהנבצרים העליונים מתמלאים תחילה. בתהליך המילוי שלאחר מכן, ממלאים בו-זמנית את השקעים העליונים והתחתונים. לאחר השלמת המילוי, שני זרמי הברזל המותך נאספים יחד. במהלך תהליך הזרימה, הברזל המותך מושפע מספיגת החום של גיזוז דפוס הקצף, והטמפרטורה של הקצה הקדמי של הברזל המותך נמוכה. לכן, פגמים בסגירה קרה נוצרים בקלות במפגש של שני הזרמים של ברזל מותך. הגדלת טמפרטורת היציקה יכולה לפתור את התרחשותם של פגמים בסגירה קרה ביציקות במידה מוגבלת, ואינה יכולה לבטל את פגמי הסגירה הקרה הנגרמים על ידי מערכת היציקה המדורגת תחת מאפייני המילוי הייחודיים של יציקת קצף שאבדה. לכן, לא קל להשתמש במערכת מזיגה מדורגת ליציקת קצף אבודה.
תכנית 3: מערכת מזיגה תחתונה עם ראנר ממוקם מחוץ ליציקה
השתמשו ב-3 רצים פנימיים, והנחו את פי היציקה כלפי מעלה בעת הצמדת מערכת המזיגה, והגדרו מזין התכווצות. 3 הרצים הפנימיים מפוזרים באופן סימטרי, והמתכת המותכת ממלאת במהירות ובאופן אחיד את החלל, וזמן המזיגה נשלט תוך 10 שניות. ליציקה הנוצקת יש קו מתאר ברור וללא פגמים במראה. לאחר העיבוד, אין חללי התכווצות, התכווצות, נקבוביות ופגמים אחרים, העומדים במלואם בדרישות הייצור.
תוצאות הבדיקה
ניתוח השוואתי ואימות ייצור בפועל
תמונות
תוצאות הבדיקה של שלוש הסכמות מוצגות בטבלה. למרות שתוכנית 1 יכולה ליצוק יציקות מוסמכות, בעת ניקוי מערכת היציקה, עקב החול הרציני הנדבק בחיבור בין הרץ הפנימי לגוף היציקה, היציקה חסרה בשר והופכת למוצר גרוטאות, ושיעור הגרוטאות גבוה עד 16%, מה שמעיד על כך שמיקום הרץ הפנימי בשיטה 1 אינו מתאים. שיעור היציקות בסגירה קרה בשיטה 2 הוא 12%, והעלאת טמפרטורת היציקה אינה יכולה להפחית משמעותית את התרחשותם של פגמים בסגירה קרה, מה שמעיד על כך שסוג זה של יציקת מעטפת אינה מתאימה לבחירת מערכת יציקה מדורגת בתנאי יציקת קצף שאבדה. קצב הגריטה של תכנית 3 נשלט ברמה נמוכה, והשגת ייצור יציב ויעיל.
מַסְקָנָה
(1) סוג מערכת היציקה ומיקומו של הנכנס שולטים בתהליך מילוי המתכת ויש להם השפעה חיונית על איכות היציקה. לפני הייצור הפורמלי, תוכננו מספר תוכניות מזיגה לניתוח והשוואה, והטוב ביותר נבחר, מה שהפחית במידה ניכרת את קצב הגרוטאות ושיפר את יעילות הייצור.
(2) מאפייני המילוי הייחודיים של יציקת קצף אבודה הופכים אותה לא מתאימה לשימוש במערכת יציקה מדורגת, במיוחד ליציקות בעלות ממדי מתאר גדולים יותר.