- English
- Español
- Português
- русский
- Français
- 日本語
- Deutsch
- tiếng Việt
- Italiano
- Nederlands
- ภาษาไทย
- Polski
- 한국어
- Svenska
- magyar
- Malay
- বাংলা ভাষার
- Dansk
- Suomi
- हिन्दी
- Pilipino
- Türkçe
- Gaeilge
- العربية
- Indonesia
- Norsk
- تمل
- český
- ελληνικά
- український
- Javanese
- فارسی
- தமிழ்
- తెలుగు
- नेपाली
- Burmese
- български
- ລາວ
- Latine
- Қазақша
- Euskal
- Azərbaycan
- Slovenský jazyk
- Македонски
- Lietuvos
- Eesti Keel
- Română
- Slovenski
- मराठी
- Srpski језик
Valandite pinnaviimistlust mõjutavad kriitilised omadused
2022-10-13
Mõõtmete täpsus, millega saab nüüd toota liivavalusid, on lähenenud investeerimisvalandite omale. 3-D liivprintimise tehnoloogiad on oluliselt parandanud vormide ja südamike mõõtmete täpsust, kuid pole suutnud ühtida tavaliste liivvalandite pinna siledaga, rääkimata investeerimisvaludest.
Investeerimisvalu pakub väga siledaid osi, millel on suurepärane funktsioonide eraldusvõime ja mõõtmete täpsus. 3-D-prinditud liivavormid ja -südamikud võivad olla kulutõhus alternatiiv investeerimisvalamisele, kui protsess vastab nii mõõtmete kui ka pinna nõuetele.
Kuigi valukoja kulumaterjalide valdkonnas on tehtud palju muudatusi ja täiustusi, on liiv ainuke materjal, mis on jäänud mõnevõrra muutumatuks. Pärast kaevandamist ja vajadusel pesemist liigitatakse valuliivad üksikuteks või kahesilmalisteks rühmadeks ja ladustatakse. Need ühendatakse valukoja kliendile tarnimiseks tavalisteks jaotusteks. Kuigi on palju erinevaid kaevanduste jaotusi, tarnitakse sarnase AFS-tera peenuse numbriga liiva sarnastes jaotuses. Pinnaviimistlus on valamise kvaliteedinõuete lahutamatu osa. Valandite töötlemata sisepinna viimistlus võib põhjustada nii vedelike kui ka suure kiirusega gaaside efektiivsuse kaotust. See on nii turboülelaaduri ja sisselaskekollektori komponentide puhul. Põhja-Iowa ülikool on uurinud valuvormi materjali omadusi, mis mõjutavad valandite pinna siledust. Uuring viidi läbi alumiiniumvalandite kohta, kuid sellel on rakendused ja olulisus rauasulamite puhul, millel ei esine defekte, nagu läbitungimise või sulaliiva defektid. Uuringus uuritakse vormimismaterjalide omaduste, nagu liiva peenus, materjali tüüp ja tulekindla katte valik, mõju. Projekti eesmärk oli teostada liivavalu detailide investeerimisvalu pinnaviimistlust.
Läbilaskvus ja pindala tulemused
AFS-i läbilaskvus on defineeritud kui aeg, mis kulub teadaoleva õhuhulga läbimiseks standardproovist 10 cm veepinna kõrgusel. Lihtsalt, AFS-i läbilaskvus tähistab täitematerjalide terade vahel olevat avatud ruumi, mis võimaldab õhku läbida. Materjali GFN muudab oluliselt läbilaskvust kuni 80 GFN-ni, kus suundumus näib ühtlustuvat.
Andmed näitavad, et sama pinna karedus on võimalik saavutada mis tahes kujuga osakeste korral erinevatel kiirustel. Sfäärilised ja ümarate teradega materjalid parandavad valu sujuvust kiirendatud kiirusega võrreldes nurk- ja alanurksete täitematerjalidega.
Galliumi kontaktnurga tulemused
Viidi läbi kontaktnurga mõõtmised, et mõõta vedela metalliga seotud vormimisagregaatide suhtelist märguvust vedela galliumi testi abil. Keraamilistel liivadel oli suurim kontaktnurk, samas kui tsirkoonil ja oliviinil oli sarnane madalam kontaktnurk. Galliumil oli hüdrofoobne käitumine kõigil liivapindadel. Kõigi proovide jaoks kasutati sarnast AFS-GFN-i. Tulemused näitavad, et liivatüüpide kokkupuutenurk sõltus suuresti täitematerjali tera kujust, nagu on näidatud sekundaarsel teljel, mitte alusmaterjalist. Keraamilised liivad olid kõige ümarama kujuga ja oliviiniliivad väga nurgelise kujuga. Kui alusagregaadi pinnamärgutavus võib valupinna viimistluses mängida rolli, siis katseseeria kokkupuutenurga mõõtmiste vahemik oli allutatud tera kujule.
Katsevalandite pinna karedus
Pinna kareduse tulemusi mõõdeti kontaktprofiilomeetri abil. Pinna siledus paranes märkimisväärselt kolme ekraaniga 44 GFN ränidioksiidilt nelja ekraaniga 67 GFN ränidioksiidini. Muutused üle 67 GFN ei avaldanud mõju pinna karedusele vaatamata jaotuslaiuse varieerumisele. Täheldatakse läviväärtust 185 RMS.
GFN-materjalide 101 ja 106 vahel võib täheldada suurt sujuvuse paranemist. 106 GFN liival on sõelajaotuses üle 17% rohkem 200 võrgusilma materjali. Kahe ekraaniga 115 ja 118 GFN materjalid vähendasid sujuvust. 143 GFN liiv andis sarnased näidud 106 GFN tsirkooniga. Läviväärtus on 200 RMS.
Täheldati pidevat pinna sileduse paranemist nelja ekraaniga 49 GFN kromiidist kolme ekraaniga 73 GFN kromiidini, hoolimata osakeste jaotumise kitsenemisest. 73 GFN kromiidi puhul täheldati 140-meššilise ekraani retentsiooni 19% tõusu võrreldes 49 GFN-ga. Valu sileduse märkimisväärne suurenemine ilmnes kolme ekraaniga 73 GFN-lt nelja ekraaniga 77 GFN kromiitliivale, sõltumata nende sarnasest tera peenuse numbritest. 77 GFN ja 99 GFN kromiitmaterjalide vahel ei täheldatud sileduse muutust. Huvitav on see, et kahel liival oli 200-silma suurusel ekraanil väga sarnane säilivus. Läviväärtus on 250 RMS.
Vaatamata kitsamale jaotusele on valamise sujuvus märgatavalt paranenud 78 GFN oliviinilt 84 GFN oliviinile. 84 GFN oliviinis oli näha 140-mešši ekraanil peetuse suurenemist 15%. GFN-i 84 ja 85 oliviini vahel on tähtsus. 85 GFN oliviin parandas siledust 50 võrra. 85 GFN oliviin on kolme sõelaga liiv, mille 200-meššilisel sõelale jääb peaaegu 10% kinni, samas kui oliviin 84 GFN on lihtsalt kahe sõelaga materjal. 85 GFN oliviinilt 98 GFN oliviinini võib täheldada sileduse pidevat paranemist. Ekraani jaotus näitab, et 200-meššilisel ekraanil on säilivus 5%. 98 GFN-lt 114 GFN-i oliviinile muutust ei täheldatud, hoolimata 200 võrgusilma kinnipidamise suurenemisest peaaegu 7%.
Võib täheldada läviväärtust 244 RMS.
Keraamilistest südamikest saadud valandite pinnakareduse tulemused näitavad 32 GFN ja 41 GFN materjalide vahel mõningast paranemist. 41 GFN-i liivas suurenes 70-meššilise ekraani kinnipidamine 34%. 41 GFN ja 54 GFN keraamika vahel täheldati märkimisväärset sileduse suurenemist. 54 GFN materjalil oli üle 19% suurem retentsioon 100-silmalises ekraanis võrreldes 41 GFN materjaliga. See paranemine toimus hoolimata jaotuse kitsenemisest 54 GFN materjalis. Suurim mõju keraamilistes tulemustes ilmnes 54 GFN ja 68 GFN liiva vahel. 68 GFN-liival oli 140-sõelas 15% suurem peetus, mis laiendas jaotust. Hoolimata 140-silmalise ekraani peetuse suurenemisest üle 40%, täheldati 68 GFN ja 92 GFN materjalide vahel vähest paranemist. Läviväärtus on 236 RMS.
3-D-prinditud liivade tekitatud pinnad on oluliselt karedamad kui sama täitematerjali kasutades rammitud liivapind. XY-suunas prinditud proovid andsid kõige siledama proovivalu pinna, samas kui XZ- ja YZ-orientatsioonis prinditud proovid andsid kõige karedama tulemuse.
Rammitud ränidioksiidiga katmata 83 GFN räniliiv andis karedusväärtuseks 185 RMS. Kuigi valandid tundusid siledamad, suurendasid tulekindlad katted profilomeetriga mõõdetud pinna karedust. Alkoholipõhine alumiiniumoksiidi kate näitas parimat jõudlust, samas kui alkoholipõhine tsirkoonkate andis suurima kareduse. 83 GFN 3-D prinditud proovi näitas vastupidist efekti. Kui katmata näidis trükiti kõige soodsamas XY orientatsioonis, siis katmata proovi valamise karedus oli 943 RMS. Katted silusid pinda oluliselt katmata pinnaviimistlusest madalaimalt 339 RMS-i kõrgeimalt 488 RMS-ni. Näib, et kaetud liivade pinnaviimistlus on mõnevõrra sõltumatu aluspinna liiva karedusest ja sõltub suuresti tulekindla katte koostisest. 3-D prinditud liiv, kuigi alustades palju karedama pinnaviimistlusega, saab tulekindlate kattekihtide kasutamisega oluliselt parandada.
Järeldused
Praegu saadaolevate vormimisagregaatidega on võimalik saavutada pinnakareduse väärtusi alla 200 RMS mikrotolli. Need väärtused jäävad veidi investeerimisvaludega seotud väärtuste piiridesse. Katsetatud materjalide puhul vähenes valu karedus koos täitematerjali AFS tera peenuse suurenemisega. See kehtis kõigi materjalide puhul kuni läviväärtuseni, sel ajal ei täheldatud AFS-GFN suurenemisega valu kareduse edasist vähenemist. Seda toetasid varem läbi viidud uuringud.
Kõigis materjalirühmades oli AFS-GFN mõju sekundaarne nii arvutatud pindala kui ka agregaadi läbilaskvuse suhtes. Kui läbilaskvust võib arvata, et see kirjeldab tihendatud liiva avatud alasid, siis pindala kirjeldab paremini liiva sõela jaotust ja vastavat peenosakeste hulka. Nii läbilaskvus kui ka pindala olid otseselt seotud valupinna siledusega. Tuleb märkida, et see kehtis kujurühma täitematerjalide kohta. Kuigi nurk- ja alanurksetel agregaatidel oli suur pindala, oli nende läbilaskvus kõrge ja viitas avatud pinnale. Sfäärilistel ja ümaratel täitematerjalidel olid kõige siledamad pinnad, mis ühendasid väikese läbilaskvuse suure pindalaga.
Algselt arvati, et pinna märguvus, mõõdetuna vedela metalli ja liimitud täitematerjali vahelise kontaktnurga järgi, oli valupinna viimistluse kriitiline tegur. Kuigi näidati, et erinevate materjalide kokkupuutenurk sarnase AFS-GFN juures ei olnud proportsionaalne valamise karedusega, kinnitati, et tera kuju oli peamine tegur. Kontaktnurga ja valupinna kareduse vahelise seose puudumist võib seletada asjaoluga, et tera kuju peeti pinnakareduse peamiseks mõjutajaks. On märkimisväärne võimalus, et erinevate materjalide kokkupuutenurka mõjutas rohkem tera kuju ja sellest tulenev pinna siledus kui ainult materjali märguvus.
Investeerimisvalu pakub väga siledaid osi, millel on suurepärane funktsioonide eraldusvõime ja mõõtmete täpsus. 3-D-prinditud liivavormid ja -südamikud võivad olla kulutõhus alternatiiv investeerimisvalamisele, kui protsess vastab nii mõõtmete kui ka pinna nõuetele.
Kuigi valukoja kulumaterjalide valdkonnas on tehtud palju muudatusi ja täiustusi, on liiv ainuke materjal, mis on jäänud mõnevõrra muutumatuks. Pärast kaevandamist ja vajadusel pesemist liigitatakse valuliivad üksikuteks või kahesilmalisteks rühmadeks ja ladustatakse. Need ühendatakse valukoja kliendile tarnimiseks tavalisteks jaotusteks. Kuigi on palju erinevaid kaevanduste jaotusi, tarnitakse sarnase AFS-tera peenuse numbriga liiva sarnastes jaotuses. Pinnaviimistlus on valamise kvaliteedinõuete lahutamatu osa. Valandite töötlemata sisepinna viimistlus võib põhjustada nii vedelike kui ka suure kiirusega gaaside efektiivsuse kaotust. See on nii turboülelaaduri ja sisselaskekollektori komponentide puhul. Põhja-Iowa ülikool on uurinud valuvormi materjali omadusi, mis mõjutavad valandite pinna siledust. Uuring viidi läbi alumiiniumvalandite kohta, kuid sellel on rakendused ja olulisus rauasulamite puhul, millel ei esine defekte, nagu läbitungimise või sulaliiva defektid. Uuringus uuritakse vormimismaterjalide omaduste, nagu liiva peenus, materjali tüüp ja tulekindla katte valik, mõju. Projekti eesmärk oli teostada liivavalu detailide investeerimisvalu pinnaviimistlust.
Läbilaskvus ja pindala tulemused
AFS-i läbilaskvus on defineeritud kui aeg, mis kulub teadaoleva õhuhulga läbimiseks standardproovist 10 cm veepinna kõrgusel. Lihtsalt, AFS-i läbilaskvus tähistab täitematerjalide terade vahel olevat avatud ruumi, mis võimaldab õhku läbida. Materjali GFN muudab oluliselt läbilaskvust kuni 80 GFN-ni, kus suundumus näib ühtlustuvat.
Andmed näitavad, et sama pinna karedus on võimalik saavutada mis tahes kujuga osakeste korral erinevatel kiirustel. Sfäärilised ja ümarate teradega materjalid parandavad valu sujuvust kiirendatud kiirusega võrreldes nurk- ja alanurksete täitematerjalidega.
Galliumi kontaktnurga tulemused
Viidi läbi kontaktnurga mõõtmised, et mõõta vedela metalliga seotud vormimisagregaatide suhtelist märguvust vedela galliumi testi abil. Keraamilistel liivadel oli suurim kontaktnurk, samas kui tsirkoonil ja oliviinil oli sarnane madalam kontaktnurk. Galliumil oli hüdrofoobne käitumine kõigil liivapindadel. Kõigi proovide jaoks kasutati sarnast AFS-GFN-i. Tulemused näitavad, et liivatüüpide kokkupuutenurk sõltus suuresti täitematerjali tera kujust, nagu on näidatud sekundaarsel teljel, mitte alusmaterjalist. Keraamilised liivad olid kõige ümarama kujuga ja oliviiniliivad väga nurgelise kujuga. Kui alusagregaadi pinnamärgutavus võib valupinna viimistluses mängida rolli, siis katseseeria kokkupuutenurga mõõtmiste vahemik oli allutatud tera kujule.
Katsevalandite pinna karedus
Pinna kareduse tulemusi mõõdeti kontaktprofiilomeetri abil. Pinna siledus paranes märkimisväärselt kolme ekraaniga 44 GFN ränidioksiidilt nelja ekraaniga 67 GFN ränidioksiidini. Muutused üle 67 GFN ei avaldanud mõju pinna karedusele vaatamata jaotuslaiuse varieerumisele. Täheldatakse läviväärtust 185 RMS.
GFN-materjalide 101 ja 106 vahel võib täheldada suurt sujuvuse paranemist. 106 GFN liival on sõelajaotuses üle 17% rohkem 200 võrgusilma materjali. Kahe ekraaniga 115 ja 118 GFN materjalid vähendasid sujuvust. 143 GFN liiv andis sarnased näidud 106 GFN tsirkooniga. Läviväärtus on 200 RMS.
Täheldati pidevat pinna sileduse paranemist nelja ekraaniga 49 GFN kromiidist kolme ekraaniga 73 GFN kromiidini, hoolimata osakeste jaotumise kitsenemisest. 73 GFN kromiidi puhul täheldati 140-meššilise ekraani retentsiooni 19% tõusu võrreldes 49 GFN-ga. Valu sileduse märkimisväärne suurenemine ilmnes kolme ekraaniga 73 GFN-lt nelja ekraaniga 77 GFN kromiitliivale, sõltumata nende sarnasest tera peenuse numbritest. 77 GFN ja 99 GFN kromiitmaterjalide vahel ei täheldatud sileduse muutust. Huvitav on see, et kahel liival oli 200-silma suurusel ekraanil väga sarnane säilivus. Läviväärtus on 250 RMS.
Vaatamata kitsamale jaotusele on valamise sujuvus märgatavalt paranenud 78 GFN oliviinilt 84 GFN oliviinile. 84 GFN oliviinis oli näha 140-mešši ekraanil peetuse suurenemist 15%. GFN-i 84 ja 85 oliviini vahel on tähtsus. 85 GFN oliviin parandas siledust 50 võrra. 85 GFN oliviin on kolme sõelaga liiv, mille 200-meššilisel sõelale jääb peaaegu 10% kinni, samas kui oliviin 84 GFN on lihtsalt kahe sõelaga materjal. 85 GFN oliviinilt 98 GFN oliviinini võib täheldada sileduse pidevat paranemist. Ekraani jaotus näitab, et 200-meššilisel ekraanil on säilivus 5%. 98 GFN-lt 114 GFN-i oliviinile muutust ei täheldatud, hoolimata 200 võrgusilma kinnipidamise suurenemisest peaaegu 7%.
Võib täheldada läviväärtust 244 RMS.
Keraamilistest südamikest saadud valandite pinnakareduse tulemused näitavad 32 GFN ja 41 GFN materjalide vahel mõningast paranemist. 41 GFN-i liivas suurenes 70-meššilise ekraani kinnipidamine 34%. 41 GFN ja 54 GFN keraamika vahel täheldati märkimisväärset sileduse suurenemist. 54 GFN materjalil oli üle 19% suurem retentsioon 100-silmalises ekraanis võrreldes 41 GFN materjaliga. See paranemine toimus hoolimata jaotuse kitsenemisest 54 GFN materjalis. Suurim mõju keraamilistes tulemustes ilmnes 54 GFN ja 68 GFN liiva vahel. 68 GFN-liival oli 140-sõelas 15% suurem peetus, mis laiendas jaotust. Hoolimata 140-silmalise ekraani peetuse suurenemisest üle 40%, täheldati 68 GFN ja 92 GFN materjalide vahel vähest paranemist. Läviväärtus on 236 RMS.
3-D-prinditud liivade tekitatud pinnad on oluliselt karedamad kui sama täitematerjali kasutades rammitud liivapind. XY-suunas prinditud proovid andsid kõige siledama proovivalu pinna, samas kui XZ- ja YZ-orientatsioonis prinditud proovid andsid kõige karedama tulemuse.
Rammitud ränidioksiidiga katmata 83 GFN räniliiv andis karedusväärtuseks 185 RMS. Kuigi valandid tundusid siledamad, suurendasid tulekindlad katted profilomeetriga mõõdetud pinna karedust. Alkoholipõhine alumiiniumoksiidi kate näitas parimat jõudlust, samas kui alkoholipõhine tsirkoonkate andis suurima kareduse. 83 GFN 3-D prinditud proovi näitas vastupidist efekti. Kui katmata näidis trükiti kõige soodsamas XY orientatsioonis, siis katmata proovi valamise karedus oli 943 RMS. Katted silusid pinda oluliselt katmata pinnaviimistlusest madalaimalt 339 RMS-i kõrgeimalt 488 RMS-ni. Näib, et kaetud liivade pinnaviimistlus on mõnevõrra sõltumatu aluspinna liiva karedusest ja sõltub suuresti tulekindla katte koostisest. 3-D prinditud liiv, kuigi alustades palju karedama pinnaviimistlusega, saab tulekindlate kattekihtide kasutamisega oluliselt parandada.
Järeldused
Praegu saadaolevate vormimisagregaatidega on võimalik saavutada pinnakareduse väärtusi alla 200 RMS mikrotolli. Need väärtused jäävad veidi investeerimisvaludega seotud väärtuste piiridesse. Katsetatud materjalide puhul vähenes valu karedus koos täitematerjali AFS tera peenuse suurenemisega. See kehtis kõigi materjalide puhul kuni läviväärtuseni, sel ajal ei täheldatud AFS-GFN suurenemisega valu kareduse edasist vähenemist. Seda toetasid varem läbi viidud uuringud.
Kõigis materjalirühmades oli AFS-GFN mõju sekundaarne nii arvutatud pindala kui ka agregaadi läbilaskvuse suhtes. Kui läbilaskvust võib arvata, et see kirjeldab tihendatud liiva avatud alasid, siis pindala kirjeldab paremini liiva sõela jaotust ja vastavat peenosakeste hulka. Nii läbilaskvus kui ka pindala olid otseselt seotud valupinna siledusega. Tuleb märkida, et see kehtis kujurühma täitematerjalide kohta. Kuigi nurk- ja alanurksetel agregaatidel oli suur pindala, oli nende läbilaskvus kõrge ja viitas avatud pinnale. Sfäärilistel ja ümaratel täitematerjalidel olid kõige siledamad pinnad, mis ühendasid väikese läbilaskvuse suure pindalaga.
Algselt arvati, et pinna märguvus, mõõdetuna vedela metalli ja liimitud täitematerjali vahelise kontaktnurga järgi, oli valupinna viimistluse kriitiline tegur. Kuigi näidati, et erinevate materjalide kokkupuutenurk sarnase AFS-GFN juures ei olnud proportsionaalne valamise karedusega, kinnitati, et tera kuju oli peamine tegur. Kontaktnurga ja valupinna kareduse vahelise seose puudumist võib seletada asjaoluga, et tera kuju peeti pinnakareduse peamiseks mõjutajaks. On märkimisväärne võimalus, et erinevate materjalide kokkupuutenurka mõjutas rohkem tera kuju ja sellest tulenev pinna siledus kui ainult materjali märguvus.
Nagu kõigi mõõteriistade puhul, võivad katsemeetodi artefaktid tulemusi mingil määral mõjutada. Valu kareduse suurenemine, kuigi visuaalselt nägid valandid tulekindla katte pealekandmisel välja sujuvamad, võib olla tingitud katetega tekkinud tippude ja orgude kujust. Määratluse ja mõõtmise järgi suurendasid tulekindlad katted pinna karedust ainult katmata proovide suhtes. Kõik tulekindlad katted olid väga edukad 3D-prinditud liiva pinnakareduse parandamisel. Selgus, et kaetud proovide testvalandite pinnaviimistlus oli mõnevõrra sõltumatu aluspinna liivast. Pinnakatted avaldasid suurt mõju pinnaviimistlusele, kuid kattekihtide ülevaatamiseks on vaja teha täiendavat tööd, et parandada valuviimistlust.
Toimetanud Santos Wang ettevõttest Ningbo Zhiye Mechanical Components Co.,Ltd.
https://www.zhiyecasting.com
santos@zy-casting.com
86-18958238181
