Vikten och designen av gjutjärnstishalsen

1. Designpunkterna för gjutjärnstishalsen är följande:

Storleksbestämningsdiameter: Diametern på stigningshalsen är i allmänhet 0,3-0,8 gånger diametern på gjutningens hot spotcirkel. Diametern på gjutningens hot spotcirkel är stor, med ett värde partiskt mot 0,3; Diametern på den heta platscirkeln är liten, med ett värde partiskt mot 0,8. Längd: Vanligtvis mellan 20-50 mm. För små gjutjärndelar kan längden på stigningshalsen tas som den nedre gränsen; Stora gjutjärndelar är föremål för en övre gräns. Vanliga former för formdesign inkluderar cylindrisk, trapezoidal, etc. Den cylindriska stigningshalsen är lätt att bearbeta och lämpligt för de flesta situationer; Den trapezoidala stigningshalsen är fördelaktig för att kompensera krympning och används allmänt i gjutningar med höga krav för att kompensera krympning.

Positionsvalet av stigningshalsen bör ställas in vid gjutningens heta korsning, så att metallvätskan i stigaren kan flyta företrädesvis till den heta korsningen, uppnå sekventiell stelning och effektivt komplettera krympning. Försök att undvika att ställa in den i spänningskoncentrationsområdet för gjutningen för att förhindra stress orsakad av stelning krympning av stigningshalsen, vilket kan förvärra gjutningens deformation och sprickor. Kvantiteten bestäms baserat på storleken på gjutningen, strukturens komplexitet och fördelningen av heta fläckar. Små och enkla gjutningar kan endast kräva en stigningshals, medan stora och komplexa gjutningar kan kräva flera stigningshalsar för att säkerställa tillräcklig krympning vid varje varmled. Anslutningen mellan stigaren och gjutningen bör ha en smidig övergång och undvika höger eller skarpa hörn för att minska motståndet mot flödet av smält metall. Anslutningen mellan stigningshalsen och gjutningen bör vara fast för att förhindra brott på grund av påverkan av smält metall under gjutningsprocessen. Samtidigt bör anslutningens form och storlek utformas rimligt för att undvika bildning av överdrivna värme påverkade zoner på gjutningen, vilket kan orsaka defekter i gjutningen.

2. Designfallsanalys av gjutjärnstishalsen

De flesta legeringar uppvisar konsekvent och förutsägbart beteende under kylningsprocessen från vätska till fast vid temperatur. Det finns två olika stadier av sammandragning. För det första, när legeringsgjutningstemperaturen svalnar till Liquidus -linjen, kallas detta vanligtvis flytande krympning eller överhettad krympning. För det andra, när en legering svalnar från vätska till fast, kallas den vanligtvis som stelning krympning. Å andra sidan åtföljs grafitgjutjärndelar (inklusive grått gjutjärn, duktilt järn och formbart gjutjärn) av ett ovanligt fenomen under kylning och stelning, där metallen börjar expandera. Denna expansion tillskrivs vanligtvis utfällningen av grafitfaser med lägre densitet, övervinner och överskrider krympningen förknippad med kylvätska och austenitstelning. Hittills är den viktigaste aspekten av att utforma risare och grindsystem för gjutjärn kravet på att upprätthålla positivt vätsketryck under hela stelningsprocessen. Ursprungligen måste atmosfärstrycket tillåtas verka på vätskan i stigaren, och för att detta ska inträffa måste stigaren (komprimeras). När expansionen börjar kontrollerar ett noggrant utformat stigningssystem expansionstrycket och säkerställer automatisk krympning av gjutningen under den återstående stelningsprocessen. Detta i motsats till stål, aluminium, koppar etc., eftersom de inte involverar expansion, vilket kräver tillsats av smält metall till gjutningen under stelning.

3. Kontrolltryck

Riserhalsen kan vara den mest kritiska komponenten i stigare systemdesign, eftersom den vanligtvis bestämmer storleken på resttrycket på vätskan. Kontaktytan på stigningshalsen måste vara tillräckligt stor för att överföra den smälta metallen från stigaren till gjutningen under en lång tid. Vid behov bör överdrivet tryck i mögelhålan frisättas, men det bör vara lämpligt att upprätthålla ett positivt tryck på vätskan i slutet av stelningen och för att underlätta borttagningen av stigningen från gjutningen. Riserhalsen kan betraktas som en "säkerhetsventil" på tryckkärl, och dess design bör säkerställa att trycket inuti gjutningen upprätthålls på en hanterbar nivå. Gjutmaterialet, eller mer specifikt, sandformen som tål expansionstrycket utan att expandera, bestämmer vanligtvis graden av styrbarhet. Om mögelmaterialet är svagt, till exempel när du använder lera sandformar, bör en stigningshals utformas för att frigöra något expansionstryck för att undvika mögelutvidgning. Detta uppnås genom att utforma stigningshalsen för att stelna i ett relativt sent stadium, vilket gör att lite tryck kan släppas till stigaren genom stigningshalsen. Genom att använda starkare och hårdare modellbindningsmaterial (såsom hartsystem) kan stigningshalsen utformas för att vara mindre, vilket gör att den kan stelna tidigare under expansionsfasen och upprätthålla högre återstående vätsketryck. En för liten stigningshals kan emellertid leda till överdrivet resttryck inom gjutningen, vilket resulterar i porositet relaterad till mögelutvidgning. En alltför stor stigningshals leder vanligtvis till förlust av positivt tryck på vätskan innan stelning är fullständig, vilket resulterar i krympning och gasutsläpp från metallvätskan relaterad till stelning. Storleken på stigningshalsen i designregler är vanligtvis baserad på den geometriska modulen (MC) för gjutningen. Det typiska värdet på gjutjärn som produceras i lerand är mellan 0,6 (MC) och 0,9 (MC). Det exakta värdet beror på hårdheten hos sandformmaterialet, den kemiska sammansättningen och inokuleringsgraden för järn och kylningshastigheten för gjutningen. Om stigaren flyttas närmare gjutningen kommer värmeeffekten på sanden mellan gjutningen och stigningshalsen att minska den geometriska kontakten samtidigt som den motsvarande termiska modulen bibehålls. Om nacken är tillräckligt kort för att vara lika med eller mindre än den mindre kontaktens tvärsnittsstorlek, kan den geometriska modulen säkert reduceras med 0,6 gånger, dvs modulen för den längre halsen (Mn (kort) = 0,6 mn (lång)). Detta indikerar en minskning med cirka 65% i kontaktområdet.

slutsats

Den framgångsrika krympningen av grafitgjutjärn innebär att upprätthålla och kontrollera det positiva trycket av flytande järn under hela stelningsprocessen. Korrekt utformning av stigande och hällningssystem och kontroll av metallurgisk och hälltid är väl avgörande för produktion av grafitgjutjärndelar utan krympning.