> Berita > berita industri

Karakteristik Kritis yang Mempengaruhi Permukaan Akhir Pengecoran

2022-10-13

Akurasi dimensi di mana pengecoran pasir sekarang dapat diproduksi telah mendekati pengecoran investasi. Teknologi pencetakan pasir 3-D telah sangat meningkatkan akurasi dimensi cetakan dan inti tetapi gagal menyamai kehalusan permukaan pengecoran pasir konvensional, apalagi pengecoran investasi.

Pengecoran investasi memberikan bagian yang sangat halus dengan resolusi fitur yang sangat baik dan akurasi dimensi. Cetakan dan inti pasir cetakan 3-D dapat memberikan alternatif yang hemat biaya untuk pengecoran investasi jika prosesnya dapat memenuhi persyaratan dimensi dan permukaan.

Meskipun banyak perubahan dan peningkatan telah dilakukan di bidang bahan habis pakai pengecoran, pasir adalah satu-satunya bahan yang tetap konstan. Setelah penambangan dan pencucian, jika diperlukan, pasir pengecoran diklasifikasikan ke dalam kelompok individu atau dua jaring dan disimpan. Mereka digabungkan menjadi distribusi normal untuk pengiriman ke pelanggan pengecoran. Meskipun ada banyak distribusi tambang yang berbeda, pasir dengan angka kehalusan butiran AFS yang serupa dipasok dalam distribusi yang serupa. Permukaan akhir merupakan bagian integral dari spesifikasi kualitas pengecoran. Finishing permukaan internal yang kasar pada pengecoran dapat menyebabkan hilangnya efisiensi untuk cairan dan gas kecepatan tinggi. Demikian halnya dengan komponen turbocharger dan intake manifold. University of Northern Iowa telah menyelidiki karakteristik bahan cetakan yang mempengaruhi kehalusan permukaan untuk pengecoran. Penelitian dilakukan pada pengecoran aluminium tetapi memiliki aplikasi dan relevansi pada paduan besi yang tidak menunjukkan cacat seperti penetrasi atau cacat pasir leburan. Studi ini menyelidiki pengaruh karakteristik media cetakan seperti kehalusan pasir, jenis bahan dan pemilihan pelapis tahan api. Tujuan dari proyek ini adalah untuk menyelesaikan penyelesaian permukaan pengecoran investasi di bagian cetakan pasir.

Hasil Permeabilitas dan Luas Permukaan

Permeabilitas AFS didefinisikan sebagai jumlah waktu yang diperlukan untuk volume udara yang diketahui untuk melewati sampel standar pada ketinggian air 10 cm. Sederhananya, permeabilitas AFS mewakili jumlah ruang terbuka di antara butiran agregat yang memungkinkan udara lewat. GFN suatu material secara signifikan mengubah permeabilitas hingga 80 GFN, di mana trennya tampak mendatar.

Data menunjukkan bahwa kekasaran permukaan yang sama dapat dicapai dengan bentuk partikel apapun pada tingkat yang berbeda. Bahan butiran bulat dan bulat meningkatkan kehalusan pengecoran dengan kecepatan yang dipercepat dibandingkan dengan agregat sudut dan sub-sudut.

Hasil Sudut Kontak Gallium

Pengukuran sudut kontak dilakukan untuk mengukur keterbasahan relatif agregat cetak berikat dengan logam cair menggunakan uji gallium cair. Pasir keramik memiliki sudut kontak tertinggi sementara zirkon dan olivin berbagi sudut kontak yang lebih rendah. Gallium menunjukkan perilaku hidrofobik pada semua permukaan pasir. AFS-GFN serupa digunakan untuk semua sampel. Hasilnya menunjukkan sudut kontak untuk jenis pasir sangat bergantung pada bentuk butir agregat seperti yang ditunjukkan pada sumbu sekunder, daripada bahan dasarnya. Pasir keramik memiliki bentuk paling bulat dan pasir olivin memiliki bentuk yang sangat bersudut. Sementara keterbasahan permukaan agregat dasar mungkin berperan dalam pengecoran permukaan akhir, kisaran pengukuran sudut kontak dalam rangkaian uji berada di bawah bentuk butiran.

Hasil Kekasaran Permukaan dari Uji Coran

Hasil kekasaran permukaan diukur menggunakan contact profilometer. Ada peningkatan yang signifikan dalam kehalusan permukaan dari tiga saringan 44 GFN silika menjadi empat saringan 67 GFN silika. Perubahan di atas 67 GFN tidak menunjukkan dampak terhadap kekasaran permukaan meskipun lebar distribusi bervariasi. Nilai ambang 185 RMS diamati.

Peningkatan besar dalam kehalusan dapat diamati antara bahan GFN 101 dan 106. Pasir 106 GFN memiliki lebih dari 17% lebih banyak material 200 mesh dalam distribusi saringan. Bahan GFN dua layar 115 dan 118 menghasilkan penurunan kehalusan. Pasir 143 GFN menghasilkan pembacaan yang mirip dengan zirkon GFN 106. Nilai ambang adalah 200 RMS.

Peningkatan yang stabil dalam kehalusan permukaan diamati dari kromit 49 GFN empat layar menjadi kromit 73 GFN tiga layar meskipun distribusi partikel menjadi lebih sempit. Peningkatan 19% dalam retensi layar 140-mesh terlihat pada kromit GFN 73 dibandingkan dengan GFN 49. Peningkatan yang signifikan dalam kehalusan pengecoran ditunjukkan dari tiga layar 73 GFN menjadi pasir kromit 77 GFN empat layar terlepas dari angka kehalusan butirannya yang serupa. Tidak ada perubahan kehalusan yang diamati antara bahan kromit 77 GFN dan 99 GFN. Menariknya, kedua pasir berbagi retensi yang sangat mirip di layar 200-mesh. Nilai ambang adalah 250 RMS.

Ada peningkatan yang signifikan dalam kehalusan pengecoran dari olivin 78 GFN menjadi olivin GFN 84 meskipun distribusinya lebih sempit. Peningkatan sebesar 15% retensi pada saringan 140 mesh terlihat pada olivin GFN 84. Ada signifikansi antara olivin GFN 84 dan 85. Olivin 85 GFN meningkatkan kehalusan hingga 50. Olivin 85 GFN adalah pasir tiga saringan dengan retensi hampir 10% pada saringan 200 jala sedangkan olivin 84 GFN hanyalah bahan dua saringan. Peningkatan kehalusan yang stabil dapat diamati dari olivin GFN 85 hingga olivin GFN 98. Distribusi layar menunjukkan peningkatan retensi 5% di layar 200-mesh. Tidak ada perubahan yang terlihat dari 98 GFN menjadi 114 GFN olivin meskipun terjadi peningkatan retensi 200 mesh hampir 7%.

Nilai ambang 244 RMS dapat diamati.

Hasil kekasaran permukaan untuk coran yang diperoleh dari inti keramik menunjukkan sedikit peningkatan antara material 32 GFN dan 41 GFN. Terjadi peningkatan retensi screen 70 mesh sebesar 34% pada pasir 41 GFN. Peningkatan kehalusan yang signifikan diamati antara keramik 41 GFN dan 54 GFN. Bahan 54 GFN memiliki retensi lebih dari 19% lebih besar pada saringan 100-mesh dibandingkan dengan bahan 41 GFN. Peningkatan ini terjadi meskipun terjadi penyempitan distribusi pada 54 material GFN. Dampak terbesar pada hasil keramik terlihat antara 54 GFN dan 68 GFN pasir. Pasir 68 GFN memiliki retensi 15% lebih tinggi pada saringan 140 mesh yang memperluas distribusi. Meskipun peningkatan lebih dari 40% retensi di layar 140-mesh, sedikit perbaikan diamati antara bahan 68 GFN dan 92 GFN. Nilai ambang adalah 236 RMS.

Permukaan yang dihasilkan oleh pasir cetak 3-D secara signifikan lebih kasar daripada permukaan pasir yang ditabrak menggunakan agregat yang sama. Sampel yang dicetak dengan orientasi XY memberikan permukaan pengecoran uji yang paling halus sedangkan yang dicetak dengan orientasi XZ dan YZ menghasilkan yang paling kasar.

Pasir silika rammed silica uncoated 83 GFN menghasilkan nilai kekasaran 185 RMS. Meskipun pengecoran tampak lebih halus, lapisan refraktori meningkatkan kekasaran permukaan yang diukur dengan profilometer. Lapisan alumina berbasis alkohol menunjukkan kinerja terbaik sedangkan lapisan zirkon berbasis alkohol menghasilkan kekasaran tertinggi. 83 sampel cetakan GFN 3-D menunjukkan efek sebaliknya. Sementara sampel yang tidak dilapisi dicetak dalam orientasi XY yang paling disukai, sampel yang tidak dilapisi menunjukkan kekasaran pengecoran 943 RMS. Pelapis menghaluskan permukaan secara substansial dari permukaan akhir yang tidak dilapisi dari yang terendah 339 hingga tertinggi 488 RMS. Tampaknya permukaan akhir pasir yang dilapisi agak tidak tergantung pada kekasaran pasir substrat dan sangat bergantung pada formulasi lapisan tahan api. Pasir cetakan 3-D, meskipun dimulai dengan permukaan akhir yang jauh lebih kasar, dapat ditingkatkan secara signifikan dengan penggunaan pelapis tahan api.

Kesimpulan

Agregat cetakan yang tersedia saat ini memiliki kemampuan untuk mencapai nilai kekasaran permukaan kurang dari 200 mikroinci RMS. Nilai-nilai ini sedikit dalam nilai yang terkait dengan casting investasi. Untuk bahan yang diuji, masing-masing menunjukkan penurunan kekasaran pengecoran dengan peningkatan kehalusan butiran agregat AFS. Hal ini berlaku untuk semua bahan hingga nilai ambang batas, di mana tidak ada penurunan lebih lanjut dalam kekasaran pengecoran yang terlihat dengan meningkatnya AFS-GFN. Hal ini didukung oleh penelitian yang dilakukan sebelumnya.

Dalam semua kelompok material, efek AFS-GFN adalah sekunder terhadap luas permukaan yang dihitung dan permeabilitas agregat. Sementara permeabilitas dapat dianggap menggambarkan area terbuka dari pasir yang dipadatkan, luas permukaan lebih baik menggambarkan distribusi layar pasir dan jumlah partikel halus yang sesuai. Baik permeabilitas dan luas permukaan berhubungan langsung dengan kehalusan permukaan pengecoran. Perlu dicatat bahwa ini berlaku untuk agregat dalam grup bentuk. Meskipun agregat sudut dan sub-sudut memiliki luas permukaan yang tinggi, permeabilitasnya tinggi dan menunjukkan permukaan yang terbuka. Agregat bulat dan bulat menunjukkan permukaan paling halus yang menggabungkan permeabilitas rendah dengan luas permukaan tinggi.

Awalnya diyakini keterbasahan permukaan yang diukur dengan sudut kontak antara logam cair dan agregat terikat merupakan faktor penting dalam penyelesaian permukaan pengecoran yang dihasilkan. Meskipun terlihat bahwa sudut kontak pada berbagai material pada AFS-GFN yang serupa tidak sebanding dengan kekasaran pengecoran, dipastikan bahwa bentuk butiran merupakan faktor utama. Tidak adanya hubungan antara sudut kontak dan kekasaran permukaan pengecoran dapat dijelaskan oleh fakta bahwa bentuk butiran dipandang sebagai pengaruh utama dalam kekasaran permukaan. Ada kemungkinan yang signifikan bahwa sudut kontak dari berbagai material lebih dipengaruhi oleh bentuk butiran dan kehalusan permukaan yang dihasilkan daripada keterbasahan material itu sendiri.

Seperti halnya semua alat ukur, artefak metode pengujian dapat memengaruhi hasil sampai taraf tertentu. Peningkatan kekasaran pengecoran, meskipun secara visual pengecoran terlihat lebih halus dengan penerapan lapisan refraktori, mungkin disebabkan oleh bentuk puncak dan lembah yang dibuat dengan lapisan tersebut. Menurut definisi dan pengukuran, pelapis refraktori hanya meningkatkan kekasaran permukaan pada sampel yang tidak dilapisi. Semua pelapis tahan api sangat berhasil dalam meningkatkan kekasaran permukaan pasir cetakan 3-D. Tampaknya permukaan akhir dari coran uji dari sampel yang dilapisi agak independen dari pasir substrat awal. Pelapis memiliki efek besar pada permukaan akhir tetapi pekerjaan lebih lanjut diperlukan untuk merevisi pelapis untuk meningkatkan hasil akhir pengecoran.

Diedit oleh Santos Wang dari Ningbo Zhiye Mechanical Components Co.,Ltd.

https://www.zhiyecasting.com

santos@zy-casting.com

86-18958238181

Sebelumnya:STAINLESS STEEL CASTING: SEMUA YANG PERLU ANDA KETAHUI

Berikutnya:Pengecoran hijau adalah arah pengembangan industri pengecoran Ningbo Zhiye