Betydningen og designen af støbejernsstigerhalsen

1. Designpunkterne for støbejernsriserhalsen er som følger:

Størrelsesbestemmelse Diameter: Diameteren på stigerøret er generelt 0,3-0,8 gange diameteren på støbningens hotspot-cirkel. Diameteren på den hot spot -cirkel af støbningen er stor med en værdi, der er partisk mod 0,3; Diameteren på den hot spot -cirkel er lille med en værdi, der er partisk mod 0,8. Længde: normalt mellem 20-50 mm. For små støbejernsdele kan længden af stigerøret tages som den nedre grænse; Store støbejernsdele er underlagt en øvre grænse. Almindelige former til formdesign inkluderer cylindrisk, trapezformet osv. Den cylindriske stigning er let at behandle og egnet til de fleste situationer; Den trapezformede stigerørhals er fordelagtigt til at kompensere krympning og er vidt brugt i støbegods med høje krav til kompensation af krympning.

Positionsvalget af stigerøret skal indstilles ved det varme kryds af støbningen, så metalvæsken i stigerøret fortrinsvis kan flyde til det varme kryds, opnå sekventiel størkning og effektivt supplere svind. Forsøg at undgå at indstille det i stresskoncentrationsområdet for støbningen for at forhindre stress forårsaget af størkningskrympning af stigerøret, som kan forværre castingens deformation og revner tendens. Mængden bestemmes baseret på størrelsen på støbningen, kompleksiteten af strukturen og fordelingen af hot spots. Små og enkle støbegods kræver kun en stigerørhals, mens store og komplekse støbegods kan kræve flere stigerørhalser for at sikre tilstrækkelig krympning ved hvert varmt led. Forbindelsen mellem stigerøret og støbningen skal have en jævn overgang og undgå rigtige eller skarpe hjørner for at reducere modstanden mod strømmen af smeltet metal. Forbindelsen mellem stigerøret og støbningen skal være fast for at forhindre brud på grund af virkningen af smeltet metal under støbningsprocessen. På samme tid skal formen og størrelsen på forbindelsen designes med rimelighed for at undgå dannelse af overdreven varme påvirkede zoner på støbningen, hvilket kan forårsage defekter i støbningen.

2. Design Case Analysis af støbejernsstigerhalsen

De fleste legeringer udviser ensartet og forudsigelig opførsel under kølingsprocessen fra væske til fast ved temperatur. Der er to forskellige stadier af sammentrækning. For det første, når legeringsstøbningstemperaturen afkøles til liquidus -linjen, kaldes dette ofte væske krympning eller overophedet krympning. For det andet, når en legering afkøles fra væske til fast, kaldes den ofte størkningskrympning. På den anden side ledsages grafitstøbejernsdele (inklusive gråt støbejern, duktilt jern og formbart støbejern) af et usædvanligt fænomen under afkøling og størkning, hvor metallet begynder at udvide sig. Denne ekspansion tilskrives normalt nedbøren af grafitfaser med lavere densitet, hvilket overvinder og overskrider krympningen forbundet med kølevæske og austenit størkning. Indtil videre er det vigtigste aspekt ved at designe stigerør og portsystemer til støbejern kravet om at opretholde positivt flydende tryk gennem hele størkningsprocessen. Oprindeligt skal atmosfærisk tryk have lov til at virke på væsken i stigerøret, og for at dette kan forekomme, skal stigerøret være (komprimeret). Når ekspansionen begynder, styrer et omhyggeligt designet stigerørssystem ekspansionstrykket og sikrer automatisk krympning af støbningen under den resterende størkningsproces. Dette er i modsætning til stål, aluminium, kobber osv., Da de ikke involverer ekspansion, hvilket kræver tilsætning af smeltet metal til støbningen under størkning.

3. Kontroltryk

Riserhalsen kan være den mest kritiske komponent i stigeresystemdesign, da det typisk bestemmer størrelsen af det resterende tryk på væsken. Kontaktoverfladen på stigerøret skal være stor nok til at overføre det smeltede metal fra stigerøret til støbningen over en lang periode. Om nødvendigt bør overdreven tryk i formhulen frigøres, men det skal være passende at opretholde det positive tryk af væsken ved afslutningen af størkning og for at lette fjernelse af stigerøren fra støbningen. Riserhalsen kan betragtes som en "sikkerhedsventil" på trykbeholdere, og dens design skal sikre, at trykket inde i støbningen opretholdes på et håndterbart niveau. Støbematerialet, eller mere specifikt, sandformen, der kan modstå ekspansionstryk uden at udvide, bestemmer normalt graden af kontrolbarhed. Hvis formmaterialet er svagt, f.eks. Når du bruger ler sandforme, skal der designes en stigerørhals til at frigive noget ekspansionstryk for at undgå formudvidelse. Dette opnås ved at designe stigerøret for at størkne på et relativt sent stadium, hvilket gør det muligt at frigive noget pres til stigerøret gennem stigerøret. Ved at bruge stærkere og hårdere modelbindingsmaterialer (såsom harpikssystemer) kan stigerørets hals designes til at være mindre, så det kan størkne tidligere i ekspansionsfasen og opretholde et højere resterende væsketryk. Imidlertid kan en for lille stigerørhals føre til overdreven resterende tryk inden for støbningen, hvilket resulterer i porøsitet relateret til skimmeludvidelse. En overdreven stor stigerørhals fører normalt til et tab af positivt tryk på væsken, før størkning er afsluttet, hvilket resulterer i krympning og gasafladning fra metalvæsken relateret til størkning. Størrelsen på stigerøret i designregler er normalt baseret på den geometriske modul (MC) af støbningen. Den typiske værdi af støbejern produceret i ler sand er mellem 0,6 (MC) og 0,9 (MC). Den nøjagtige værdi afhænger af hårdheden af sandformmaterialet, den kemiske sammensætning og inokulationsgrad af jern og afkølingshastigheden for støbningen. Hvis stigerøret flyttes tættere på støbningen, reducerer opvarmningseffekten på sandet mellem støbningen og stigerøret den geometriske kontaktmodul, mens den ækvivalente termiske modul opretholder den ækvivalente termiske modul. Hvis nakken er kort nok til at være lig med eller mindre end den mindre kontaktstværsnitstørrelse, kan den geometriske modul sikkert reduceres med 0,6 gange, dvs. modulet af den længere hals (Mn (kort) = 0,6 mn (lang)). Dette indikerer en reduktion på ca. 65% i kontaktområdet.

konklusion

Den vellykkede krympning af grafitstøbejern involverer opretholdelse og kontrol af det positive tryk af flydende jern gennem størkningsprocessen. Korrekt design af stigerøret og hældningssystemet og kontrol af den metallurgiske og hældningstid godt, er afgørende for produktionen af grafitstøbejernsdele uden krympning.