Ang dimensional na katumpakan kung saan ang mga sand casting ay maaari na ngayong gawin ay malapit na sa investment castings. Ang mga teknolohiya sa pag-print ng 3-D na buhangin ay lubos na nagpabuti sa dimensional na katumpakan ng mga molds at core ngunit nabigo itong tumugma sa kinis ng ibabaw ng maginoo na paghahagis ng buhangin, higit pa sa mga investment casting.
Ang paghahagis ng pamumuhunan ay nagbibigay ng napakakinis na bahagi na may mahusay na resolusyon ng tampok at katumpakan ng dimensyon. Ang 3-D printed sand molds at core ay maaaring magbigay ng cost-effective na alternatibo sa investment casting kung matutugunan ng proseso ang mga kinakailangan sa dimensional at surface.
Bagama't maraming pagbabago at pagpapahusay ang ginawa sa lugar ng mga foundry consumable, ang buhangin ang isang materyal na medyo nanatili. Pagkatapos ng pagmimina at paghuhugas, kung kinakailangan, ang mga pandayan ng buhangin ay inuuri sa indibidwal o dalawang-mesh na pagpapangkat at iniimbak. Ang mga ito ay pinagsama sa mga normal na pamamahagi para sa pagpapadala sa customer ng pandayan. Bagama't maraming iba't ibang distribusyon ng minahan, ibinibigay ang buhangin ng magkatulad na numero ng fineness ng AFS-grain sa mga katulad na distribusyon. Ang surface finish ay isang mahalagang bahagi ng mga detalye ng kalidad ng pag-cast. Ang magaspang na panloob na pagtatapos sa ibabaw sa mga casting ay maaaring maging sanhi ng pagkawala ng kahusayan para sa parehong mga likido at mataas na bilis ng mga gas. Ganito ang kaso para sa turbocharger at mga bahagi ng intake manifold. Ang Unibersidad ng Northern Iowa ay nag-iimbestiga sa mga katangian ng materyal ng amag na nakakaapekto sa kinis ng ibabaw para sa mga casting. Isinagawa ang pananaliksik sa mga aluminum casting ngunit may mga aplikasyon at kaugnayan sa mga ferrous alloy na hindi nagpapakita ng mga depekto gaya ng penetration o fused sand defects. Sinisiyasat ng pag-aaral ang impluwensya ng mga katangian ng paghuhulma ng media tulad ng kalinisan ng buhangin, uri ng materyal at pagpili ng refractory coating. Ang layunin ng proyekto ay upang magawa ang investment casting surface finish sa mga bahagi ng sand cast.
Resulta ng Permeability at Surface Area
Ang AFS permeability ay tinukoy bilang ang dami ng oras na kailangan para sa isang kilalang volume ng hangin na dumaan sa isang karaniwang sample sa isang ulo ng 10 cm ng tubig. Sa madaling salita, ang AFS permeability ay kumakatawan sa dami ng mga bukas na espasyo sa pagitan ng mga pinagsama-samang butil na nagpapahintulot sa hangin na dumaan. Ang GFN ng isang materyal ay makabuluhang nagbabago sa permeability hanggang sa 80 GFN, kung saan lumalabas ang trend sa level out.
Ipinapakita ng data na ang parehong pagkamagaspang sa ibabaw ay maaaring makamit sa anumang hugis ng butil sa iba't ibang mga rate. Ang mga spherical at round grain na materyales ay nagpapabuti sa pagkakinis ng casting sa isang pinabilis na bilis kumpara sa mga angular at sub-angular na pinagsama-samang.
Mga Resulta ng Gallium Contact Angle
Ang mga pagsukat ng anggulo ng contact ay isinagawa upang masukat ang relatibong pagkabasa ng mga pinagsama-samang pinagsama-samang paghuhulma na may likidong metal gamit ang isang likidong gallium na pagsubok. Ang mga ceramic na buhangin ay may pinakamataas na anggulo ng contact habang ang zircon at olivine ay nagbahagi ng magkatulad na mas mababang anggulo ng contact. Ang gallium ay nagpakita ng hydrophobic na pag-uugali sa lahat ng ibabaw ng buhangin. Ang isang katulad na AFS-GFN ay ginamit para sa lahat ng mga sample. Ang mga resulta ay nagpapahiwatig na ang anggulo ng pakikipag-ugnay para sa mga uri ng buhangin ay lubos na nakadepende sa pinagsama-samang hugis ng butil tulad ng ipinapakita sa pangalawang axis, sa halip na base na materyal. Ang mga ceramic na buhangin ay may pinakamabilog na hugis at ang mga olivine na buhangin ay nagpakita ng mataas na angular na hugis. Bagama't ang pagkabasa sa ibabaw ng base aggregate ay maaaring gumanap ng isang papel sa paghahagis ng surface finish, ang hanay ng mga sukat ng contact angle sa serye ng pagsubok ay nasa ilalim ng hugis ng butil.
Mga Resulta ng Kagaspang sa Ibabaw mula sa Mga Test Casting
Ang mga resulta ng pagkamagaspang sa ibabaw ay sinusukat gamit ang isang contact profilometer. Nagkaroon ng makabuluhang pagpapabuti sa kinis ng ibabaw mula sa tatlong-screen na 44 GFN silica hanggang sa apat na screen na 67 GFN silica. Ang mga pagbabagong lampas sa 67 GFN ay hindi nagpakita ng epekto sa pagkamagaspang sa ibabaw sa kabila ng pagkakaiba-iba sa lapad ng pamamahagi. Ang halaga ng threshold na 185 RMS ay sinusunod.
Ang isang malaking pagpapabuti sa kinis ay maaaring maobserbahan sa pagitan ng 101 at 106 GFN na materyales. Ang 106 GFN sand ay may higit sa 17% higit 200 mesh na materyal sa pamamahagi ng screen. Ang dalawang-screen na 115 at 118 GFN na materyales ay nagresulta sa pagbaba sa kinis. Ang 143 GFN na buhangin ay nagresulta sa mga katulad na pagbabasa sa 106 GFN zircon. Ang halaga ng threshold ay 200 RMS.
Ang isang matatag na pagpapabuti sa kinis ng ibabaw ay naobserbahan mula sa apat na screen na 49 GFN chromite hanggang sa tatlong-screen na 73 GFN chromite sa kabila ng pamamahagi ng particle na nagiging makitid. Ang isang 19% na pagtaas sa pagpapanatili ng 140-mesh na screen ay nakita sa 73 GFN chromite kumpara sa 49 GFN. Ang isang makabuluhang pagtaas sa kinis ng pag-cast ay ipinakita mula sa tatlong-screen na 73 GFN hanggang sa apat na screen na 77 GFN chromite sands anuman ang kanilang mga katulad na bilang ng fineness ng butil. Walang pagbabago sa kinis na naobserbahan sa pagitan ng 77 GFN at 99 GFN chromite na materyales. Kapansin-pansin, ang dalawang buhangin ay nagbahagi ng magkatulad na pagpapanatili sa 200-mesh na screen. Ang halaga ng threshold ay 250 RMS.
Mayroong makabuluhang pagpapabuti sa paghahagis ng kinis mula sa 78 GFN olivine hanggang sa 84 GFN olivine sa kabila ng mas makitid na pamamahagi. Ang pagtaas ng 15% na pagpapanatili sa 140-mesh na screen ay nakita sa 84 GFN olivine. May kahalagahan sa pagitan ng 84 at 85 GFN olivine. Pinahusay ng 85 GFN olivine ang kinis ng 50. Ang 85 GFN olivine ay isang three-screen na buhangin na may halos 10% na pagpapanatili sa 200-mesh na screen habang ang 84 GFN olivine ay isang two-screen na materyal lamang. Ang isang matatag na pagpapabuti sa kinis ay maaaring maobserbahan mula sa 85 GFN olivine hanggang sa 98 GFN olivine. Ang pamamahagi ng screen ay nagpapakita ng pagtaas ng 5% na pagpapanatili sa 200-mesh na screen. Walang nakitang pagbabago mula sa 98 GFN hanggang sa 114 GFN olivine sa kabila ng pagtaas ng 200 mesh retention na halos 7%.
Maaaring maobserbahan ang halaga ng threshold na 244 RMS.
Ang mga resulta ng pagkamagaspang sa ibabaw para sa mga casting na nakuha mula sa mga ceramic core ay nagpapakita ng bahagyang pagpapabuti sa pagitan ng 32 GFN at 41 GFN na materyales. Nagkaroon ng pagtaas sa pagpapanatili ng 70-mesh na screen ng 34% sa 41 GFN na buhangin. Ang isang makabuluhang pagtaas sa kinis ay naobserbahan sa pagitan ng 41 GFN at 54 GFN ceramics. Ang 54 GFN na materyal ay may higit sa 19% na mas mataas na pagpapanatili sa 100-mesh na screen kumpara sa 41 GFN na materyal. Ang pagpapabuti na ito ay naganap sa kabila ng pagpapaliit ng pamamahagi sa 54 GFN na materyal. Ang pinakamalaking epekto sa mga ceramic na resulta ay nakita sa pagitan ng 54 GFN at 68 GFN na buhangin. Ang 68 GFN na buhangin ay may 15% na mas mataas na pagpapanatili sa 140-mesh na screen na nagpalawak ng pamamahagi. Sa kabila ng pagtaas ng higit sa 40% na pagpapanatili sa 140-mesh na screen, maliit na pagpapabuti ang naobserbahan sa pagitan ng 68 GFN at 92 GFN na materyales. Ang halaga ng threshold ay 236 RMS.
Ang mga ibabaw na nabuo ng mga 3-D na naka-print na buhangin ay higit na magaspang kaysa sa isang rammed na ibabaw ng buhangin gamit ang parehong pinagsama-samang. Ang mga sample na naka-print sa XY na oryentasyon ay nagbigay ng pinakamakinis na test casting surface habang ang mga naka-print sa XZ at YZ na oryentasyon ay nagresulta sa pinakamagaspang.
Ang rammed silica uncoated 83 GFN silica sand ay nagresulta sa isang roughness value na 185 RMS. Kahit na ang mga castings ay lumitaw na mas makinis, ang mga refractory coatings ay nagpapataas ng pagkamagaspang sa ibabaw gaya ng sinusukat ng profilometer. Ang alcohol-based na alumina coating ay nagpakita ng pinakamahusay na performance habang ang alcohol based na zircon coating ay nagresulta sa pinakamataas na pagkamagaspang. Ang 83 GFN 3-D na naka-print na mga sample ay nagpakita ng kabaligtaran na epekto. Habang ang uncoated sample na naka-print sa pinakakanais-nais na oryentasyon ng XY, ang uncoated sample ay nagpakita ng casting roughness na 943 RMS. Ang mga coatings ay pinakinis nang husto ang ibabaw mula sa uncoated surface finish mula sa mababang 339 hanggang sa mataas na 488 RMS. Lumilitaw na ang pang-ibabaw na pagtatapos ng mga pinahiran na buhangin ay medyo independiyente sa pagkamagaspang ng substrate na buhangin at lubos na nakasalalay sa pagbabalangkas ng refractory coating. Ang 3-D na naka-print na buhangin, bagama't nagsisimula sa isang mas magaspang na ibabaw, ay maaaring mapabuti nang malaki sa paggamit ng mga refractory coatings.
Mga konklusyon
Ang kasalukuyang magagamit na mga pinagsama-samang paghuhulma ay may kakayahang makamit ang mga halaga ng pagkamagaspang sa ibabaw na mas mababa sa 200 RMS microinches. Ang mga halagang ito ay bahagyang nasa loob ng mga halagang nauugnay sa mga casting ng pamumuhunan. Para sa mga materyales na nasubok, ang bawat isa ay nagpakita ng pagbaba sa pagkamagaspang sa paghahagis na may pagtaas ng pinagsama-samang AFS grain fineness. Ito ay totoo sa lahat ng mga materyales hanggang sa isang halaga ng threshold, kung saan walang karagdagang pagbaba sa pagkagaspang ng casting ang nakita sa pagtaas ng AFS-GFN. Ito ay suportado ng naunang isinagawang pananaliksik.
Sa loob ng lahat ng mga pangkat ng materyal, ang epekto ng AFS-GFN ay pangalawa sa parehong kinakalkula na lugar sa ibabaw at pinagsama-samang pagkamatagusin. Habang ang permeability ay maaaring isipin na ilarawan ang mga bukas na lugar ng siksik na buhangin, mas mahusay na inilalarawan ng surface area ang pamamahagi ng screen ng buhangin at katumbas na dami ng mga pinong particle. Ang parehong permeability at surface area ay direktang nauugnay sa casting surface smoothness. Dapat tandaan na totoo ito para sa mga pinagsama-samang nasa loob ng isang pangkat ng hugis. Bagama't ang mga angular at sub-angular aggregate ay may matataas na lugar sa ibabaw, ang kanilang permeability ay mataas at nagpahiwatig ng bukas na ibabaw. Ang mga spherical at rounded aggregate ay nagpakita ng pinakamakinis na ibabaw na pinagsasama ang mababang permeability na may mataas na surface area.
Ito ay orihinal na pinaniniwalaan na ang surface wettability na sinusukat sa pamamagitan ng contact angle sa pagitan ng likidong metal at ang bonded aggregate ay isang kritikal na salik sa resultang casting surface finish. Habang ipinakita na ang anggulo ng pakikipag-ugnay sa iba't ibang mga materyales sa katulad na AFS-GFN ay hindi proporsyonal sa kagaspangan ng paghahagis, nakumpirma na ang hugis ng butil ay isang pangunahing kadahilanan. Ang kawalan ng kaugnayan sa pagitan ng contact angle at casting surface roughness ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang hugis ng butil ay nakita bilang isang malaking impluwensya sa surface roughness. May malaking posibilidad na ang contact angle ng iba't ibang mga materyales ay mas naapektuhan ng hugis ng butil at nagresultang kinis ng ibabaw kaysa sa pagiging basa ng materyal lamang.
Tulad ng lahat ng mga instrumento sa pagsukat, ang mga artifact ng pamamaraan ng pagsubok ay maaaring makaimpluwensya sa mga resulta sa ilang antas. Ang pagtaas sa kagaspangan ng paghahagis, bagaman ang mga paghahagis ay nakikitang mas makinis sa paglalapat ng refractory coating, ay maaaring dahil sa hugis ng mga taluktok at lambak na nilikha gamit ang mga patong. Sa pamamagitan ng kahulugan at pagsukat, pinataas lamang ng mga refractory coating ang pagkamagaspang sa ibabaw sa mga hindi pinahiran na sample. Ang lahat ng mga refractory coatings ay napaka-matagumpay sa pagpapabuti ng pagkamagaspang sa ibabaw ng mga 3-D na naka-print na buhangin. Lumilitaw na ang pang-ibabaw na pagtatapos ng mga paghahagis ng pagsubok mula sa mga pinahiran na sample ay medyo independiyente sa panimulang buhangin ng substrate. Ang mga coatings ay nagkaroon ng malaking epekto sa ibabaw na tapusin ngunit ang karagdagang trabaho ay kinakailangan upang baguhin ang mga coatings upang mapabuti ang casting finishes.
In-edit ni Santos Wang mula sa Ningbo Zhiye Mechanical Components Co.,Ltd.
https://www.zhiyecasting.com
santos@zy-casting.com
86-18958238181