Độ chính xác về kích thước mà tại đó vật đúc cát có thể được sản xuất hiện đã đạt đến độ chính xác của vật đúc đầu tư. Công nghệ in cát 3-D đã cải thiện đáng kể độ chính xác về kích thước của khuôn và lõi nhưng không sánh được với độ nhẵn bề mặt của vật đúc cát thông thường, chứ chưa nói đến vật đúc đầu tư.
Đúc đầu tư cung cấp các bộ phận rất trơn tru với độ phân giải tính năng tuyệt vời và độ chính xác về kích thước. Khuôn và lõi cát in 3-D có thể cung cấp giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí so với đúc đầu tư nếu quy trình có thể đáp ứng cả yêu cầu về kích thước và bề mặt.
Mặc dù nhiều thay đổi và cải tiến đã được thực hiện trong lĩnh vực vật tư tiêu hao của xưởng đúc, cát là vật liệu duy nhất không thay đổi. Sau khi khai thác và rửa, nếu cần, cát đúc được phân loại thành các nhóm riêng lẻ hoặc hai lưới và được lưu trữ. Chúng được kết hợp thành các bản phân phối bình thường để vận chuyển đến khách hàng của xưởng đúc. Mặc dù có nhiều phân bố mỏ khác nhau, nhưng cát có số lượng hạt mịn AFS tương tự được cung cấp trong các phân bố tương tự. Bề mặt hoàn thiện là một phần không thể thiếu trong thông số kỹ thuật chất lượng đúc. Lớp hoàn thiện bề mặt bên trong thô ráp trên vật đúc có thể làm giảm hiệu quả của cả chất lỏng và khí vận tốc cao. Đó là trường hợp của các bộ phận tăng áp và ống nạp. Đại học Bắc Iowa đã nghiên cứu các đặc tính vật liệu khuôn ảnh hưởng đến độ nhẵn bề mặt của vật đúc. Nghiên cứu được thực hiện trên các vật đúc bằng nhôm nhưng có các ứng dụng và mức độ liên quan trong các hợp kim màu không có các khuyết tật như sự xâm nhập hoặc các khuyết tật của cát nung chảy. Nghiên cứu điều tra ảnh hưởng của các đặc tính phương tiện đúc như độ mịn của cát, loại vật liệu và lựa chọn lớp phủ chịu lửa. Mục tiêu của dự án là hoàn thành việc hoàn thiện bề mặt đúc đầu tư trong các bộ phận đúc cát.
Tính thấm và kết quả diện tích bề mặt
Tính thấm AFS được định nghĩa là lượng thời gian cần thiết để một thể tích không khí đã biết đi qua một mẫu chuẩn ở cột nước 10 cm. Đơn giản, độ thấm AFS thể hiện lượng khoảng trống giữa các hạt cốt liệu cho phép không khí đi qua. GFN của vật liệu làm thay đổi đáng kể tính thấm cho đến 80 GFN, tại đó xu hướng dường như cân bằng.
Dữ liệu cho thấy rằng có thể đạt được độ nhám bề mặt giống nhau với bất kỳ hình dạng hạt nào ở các tốc độ khác nhau. Các vật liệu hạt hình cầu và tròn cải thiện độ mịn của vật đúc với tốc độ nhanh hơn so với các cốt liệu dạng góc và dưới góc.
Kết quả góc tiếp xúc gali
Các phép đo góc tiếp xúc được thực hiện để đo độ ẩm tương đối của các cốt liệu đúc liên kết với kim loại lỏng bằng cách sử dụng thử nghiệm gali lỏng. Cát gốm có góc tiếp xúc cao nhất trong khi zircon và olivine có góc tiếp xúc thấp hơn tương tự. Gali thể hiện hành vi kỵ nước trên tất cả các bề mặt cát. Một AFS-GFN tương tự đã được sử dụng cho tất cả các mẫu. Kết quả cho thấy góc tiếp xúc của các loại cát phụ thuộc nhiều vào hình dạng hạt cốt liệu như thể hiện trên trục thứ cấp, hơn là vật liệu nền. Cát gốm có hình dạng tròn nhất và cát olivin có hình dạng rất góc cạnh. Mặc dù khả năng thấm ướt bề mặt của cốt liệu cơ bản có thể đóng một vai trò trong việc hoàn thiện bề mặt đúc, phạm vi đo góc tiếp xúc trong loạt thử nghiệm phụ thuộc vào hình dạng hạt.
Kết quả độ nhám bề mặt từ vật đúc thử nghiệm
Kết quả độ nhám bề mặt được đo bằng máy đo cấu hình tiếp xúc. Có sự cải thiện đáng kể về độ nhẵn bề mặt từ silica 44 GFN ba màn hình sang silica 67 GFN bốn màn hình. Những thay đổi ngoài 67 GFN không cho thấy tác động đến độ nhám bề mặt mặc dù có sự thay đổi về độ rộng phân bố. Giá trị ngưỡng của 185 RMS được quan sát.
Có thể quan sát thấy sự cải thiện lớn về độ mịn giữa các vật liệu 101 và 106 GFN. Cát 106 GFN có hơn 17% vật liệu lưới 200 trong phân phối màn hình. Các vật liệu GFN hai màn hình 115 và 118 dẫn đến giảm độ mịn. Cát 143 GFN cho kết quả tương tự như zircon 106 GFN. Giá trị ngưỡng là 200 RMS.
Sự cải thiện ổn định về độ nhẵn bề mặt đã được quan sát thấy từ cromit 49 GFN bốn màn hình sang cromit 73 GFN ba màn hình mặc dù sự phân bố hạt trở nên hẹp hơn. Tỷ lệ giữ lại màn hình 140 lưới tăng 19% đã được quan sát thấy ở cromit 73 GFN so với 49 GFN. Sự gia tăng đáng kể về độ mịn của quá trình đúc đã được thể hiện từ cát cromit 73 GFN ba màn hình đến cát cromit 77 GFN bốn màn hình bất kể số độ mịn hạt tương tự của chúng. Không quan sát thấy sự thay đổi về độ nhẵn giữa vật liệu cromit 77 GFN và 99 GFN. Thật thú vị, hai loại cát này có tỷ lệ lưu giữ rất giống nhau trong màn hình 200 mắt lưới. Giá trị ngưỡng là 250 RMS.
Có một sự cải thiện đáng kể về độ mịn khi truyền từ olivine 78 GFN sang olivine 84 GFN mặc dù phân bố hẹp hơn. Có thể thấy tỷ lệ giữ chân tăng 15% trong màn hình 140 lưới trong olivine 84 GFN. Có ý nghĩa giữa olivine 84 và 85 GFN. Olivine 85 GFN đã cải thiện độ mịn lên 50. Olivine 85 GFN là cát ba màn hình với tỷ lệ giữ lại gần 10% trong màn hình 200 lưới trong khi olivine 84 GFN chỉ đơn giản là vật liệu hai màn hình. Có thể quan sát thấy sự cải thiện ổn định về độ mịn từ olivine 85 GFN đến olivine 98 GFN. Phân phối màn hình cho thấy tỷ lệ giữ chân tăng 5% trong màn hình 200 lưới. Không có thay đổi nào được nhìn thấy từ 98 GFN đến 114 GFN olivine mặc dù tỷ lệ giữ lưới 200 đã tăng gần 7%.
Giá trị ngưỡng 244 RMS có thể được quan sát.
Kết quả độ nhám bề mặt đối với vật đúc thu được từ lõi gốm cho thấy sự cải thiện nhẹ giữa vật liệu 32 GFN và 41 GFN. Đã có sự gia tăng tỷ lệ giữ lại màn hình 70 lưới lên 34% trong cát 41 GFN. Một sự gia tăng đáng kể về độ mịn đã được quan sát thấy giữa gốm 41 GFN và 54 GFN. Vật liệu 54 GFN có khả năng giữ lại cao hơn 19% trong màn hình 100 lưới so với vật liệu 41 GFN. Sự cải thiện này xảy ra mặc dù sự thu hẹp phân phối trong tài liệu 54 GFN. Tác động lớn nhất trong kết quả gốm được nhìn thấy giữa cát 54 GFN và 68 GFN. Cát 68 GFN có tỷ lệ giữ lại cao hơn 15% trong màn hình 140 mắt lưới giúp mở rộng phân phối. Mặc dù tỷ lệ giữ lại trong màn hình 140 lưới đã tăng hơn 40%, nhưng vẫn có rất ít sự cải thiện giữa vật liệu 68 GFN và 92 GFN. Giá trị ngưỡng là 236 RMS.
Các bề mặt được tạo ra bởi cát in 3-D thô hơn đáng kể so với bề mặt cát được tạo bằng cách sử dụng cùng một loại cốt liệu. Các mẫu được in theo hướng XY mang lại bề mặt vật đúc thử nghiệm nhẵn nhất trong khi các mẫu được in theo hướng XZ và YZ cho kết quả thô ráp nhất.
Cát silic silic 83 GFN không tráng phủ đã được tạo khối dẫn đến giá trị độ nhám là 185 RMS. Mặc dù các vật đúc có vẻ mịn hơn, nhưng các lớp phủ chịu lửa làm tăng độ nhám bề mặt khi đo bằng máy đo biên dạng. Lớp phủ alumina gốc cồn thể hiện hiệu suất tốt nhất trong khi lớp phủ zircon gốc cồn dẫn đến độ nhám cao nhất. 83 mẫu in 3-D GFN cho thấy tác dụng ngược lại. Trong khi mẫu không tráng phủ được in theo hướng thuận lợi nhất của XY, mẫu không tráng phủ thể hiện độ nhám đúc là 943 RMS. Các lớp phủ làm mịn bề mặt đáng kể từ lớp hoàn thiện bề mặt không phủ từ mức thấp 339 đến mức cao 488 RMS. Có vẻ như lớp hoàn thiện bề mặt của cát phủ phần nào không phụ thuộc vào độ nhám của cát nền và phụ thuộc nhiều vào công thức của lớp phủ chịu lửa. Cát in 3D, mặc dù ban đầu có bề mặt thô ráp hơn nhiều, nhưng có thể được cải thiện đáng kể khi sử dụng lớp phủ chịu lửa.
kết luận
Các cốt liệu đúc hiện có có khả năng đạt được các giá trị độ nhám bề mặt nhỏ hơn 200 RMS microinch. Các giá trị này hơi nằm trong các giá trị liên quan đến việc đúc đầu tư. Đối với các vật liệu được thử nghiệm, mỗi vật liệu thể hiện sự giảm độ nhám của vật đúc khi tăng độ mịn của hạt AFS tổng hợp. Điều này đúng với tất cả các vật liệu có giá trị ngưỡng, tại thời điểm đó, độ nhám của vật đúc không giảm thêm nữa khi tăng AFS-GFN. Điều này đã được hỗ trợ bởi nghiên cứu được tiến hành trước đó.
Trong tất cả các nhóm vật liệu, ảnh hưởng của AFS-GFN là thứ yếu đối với cả diện tích bề mặt được tính toán và độ thấm tổng hợp. Trong khi tính thấm có thể được coi là mô tả các khu vực mở của cát được nén chặt, diện tích bề mặt mô tả tốt hơn sự phân bố màn hình của cát và lượng hạt mịn tương ứng. Cả độ thẩm thấu và diện tích bề mặt đều liên quan trực tiếp đến độ nhẵn bề mặt vật đúc. Cần lưu ý rằng điều này đúng với các tập hợp trong một nhóm hình dạng. Mặc dù các cốt liệu góc cạnh và dưới góc cạnh có diện tích bề mặt cao, nhưng tính thấm của chúng cao và biểu thị một bề mặt mở. Các cốt liệu hình cầu và hình tròn thể hiện các bề mặt nhẵn nhất kết hợp độ thấm thấp với diện tích bề mặt cao.
Ban đầu người ta tin rằng độ ẩm bề mặt được đo bằng góc tiếp xúc giữa kim loại lỏng và cốt liệu liên kết là một yếu tố quan trọng trong kết quả hoàn thiện bề mặt vật đúc. Mặc dù góc tiếp xúc trên các vật liệu khác nhau ở AFS-GFN tương tự đã được chứng minh là không tỷ lệ thuận với độ nhám của vật đúc, nhưng người ta đã xác nhận rằng hình dạng hạt là một yếu tố chính. Sự vắng mặt của mối quan hệ giữa góc tiếp xúc và độ nhám bề mặt đúc có thể được giải thích bởi thực tế là hình dạng hạt được coi là ảnh hưởng chính đến độ nhám bề mặt. Có một khả năng đáng kể là góc tiếp xúc của các vật liệu khác nhau bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi hình dạng hạt và độ nhẵn bề mặt hơn là khả năng thấm ướt của riêng vật liệu.
Như với tất cả các dụng cụ đo lường, hiện vật của phương pháp thử nghiệm có thể ảnh hưởng đến kết quả ở một mức độ nào đó. Sự gia tăng độ nhám của vật đúc, mặc dù nhìn bề ngoài vật đúc trông mịn hơn khi áp dụng lớp phủ chịu lửa, có thể là do hình dạng của các đỉnh và đáy được tạo ra bằng các lớp phủ. Theo định nghĩa và phép đo, các lớp phủ vật liệu chịu lửa chỉ làm tăng độ nhám bề mặt so với các mẫu không phủ. Tất cả các lớp phủ chịu nhiệt đều rất thành công trong việc cải thiện độ nhám bề mặt của cát in 3D. Có vẻ như bề mặt hoàn thiện của vật đúc thử nghiệm từ các mẫu được phủ phần nào không phụ thuộc vào cát nền ban đầu. Các lớp phủ có ảnh hưởng lớn đến lớp hoàn thiện bề mặt nhưng cần phải sửa đổi thêm các lớp phủ để cải thiện lớp hoàn thiện đúc.
Được chỉnh sửa bởi Santos Wang từ Công ty TNHH Linh kiện cơ khí Ninh Ba Zhiye.
https://www.zhiyecasting.com
santos@zy-casting.com
86-18958238181