Viktigheten og utformingen av støpejernsstigerhalsen

1. Designpunktene for støpejernsstigerhals er som følger:

Størrelsesbestemmelsesdiameter: Diameteren på stigerørhalsen er vanligvis 0,3-0,8 ganger diameteren på den varme spotsirkelen til støpingen. Diameteren på den varme spot -sirkelen av støpingen er stor, med en verdi partisk mot 0,3; Diameteren på den varme spotsirkelen er liten, med en verdi partisk mot 0,8. Lengde: vanligvis mellom 20-50mm. For små støpejernsdeler kan lengden på stigerøren tas som den nedre grensen; Store støpejernsdeler er underlagt en øvre grense. Vanlige former for formdesign inkluderer sylindrisk, trapezoidal, etc. Den sylindriske stigerøren er enkel å behandle og egnet for de fleste situasjoner; Den trapezoidale stigerøren er gunstig for å kompensere krymping og er mye brukt i støpegods med høye krav til å kompensere krymping.

Posisjonsvalget av stigerørhalsen skal settes i det varme krysset av støpet, slik at metallvæsken i stigerøret kan strømme fortrinnsvis til det varme krysset, oppnå sekvensiell størkning og effektivt supplere krymping. Forsøk å unngå å sette det i stresskonsentrasjonsområdet til støpet for å forhindre stress forårsaket av størkningsrydding av stigerørhalsen, noe som kan forverre deformasjonen og sprekkende tendensen til støpet. Mengden bestemmes basert på størrelsen på støping, kompleksiteten i strukturen og fordelingen av hot spots. Små og enkle støpegods kan bare kreve en stigningshals, mens store og komplekse støpegods kan kreve flere stigerhalser for å sikre tilstrekkelig krymping ved hvert varmt ledd. Forbindelsen mellom stigerøret og støpingen skal ha en jevn overgang, og unngå høyre eller skarpe hjørner for å redusere motstanden mot strømmen av smeltet metall. Forbindelsen mellom stigerørhalsen og støpingen skal være fast for å forhindre brudd på grunn av effekten av smeltet metall under støpeprosessen. Samtidig bør formen og størrelsen på tilkoblingen utformes rimelig for å unngå dannelse av overdreven varmepåvirkede soner på støpingen, noe som kan forårsake feil i støpingen.

2. Design Case Analyse av støpejernsstigerhals

De fleste legeringer viser konsistent og forutsigbar oppførsel under kjøleprosessen fra væske til fast ved temperatur. Det er to forskjellige stadier av sammentrekning. For det første, når legeringstøpemperaturen avkjøles til Liquidus -linjen, blir dette ofte referert til som flytende krymping eller overopphetet krymping. For det andre, når en legering avkjøles fra væske til faststoff, blir den ofte referert til som størknings krymping. På den annen side er grafitt støpejernsdeler (inkludert grått støpejern, duktilt jern og formbart støpejern) ledsaget av et uvanlig fenomen under kjøling og størkning, der metallet begynner å utvide seg. Denne utvidelsen tilskrives vanligvis utfellingen av grafittfaser med lavere tetthet, og overvinne og overskrider krympingen forbundet med kjølevæske og austenittestørkning. Så langt er det viktigste aspektet ved å designe stigerør og gatesystemer for støpejern kravet for å opprettholde positivt væsketrykk gjennom hele størkningsprosessen. Opprinnelig må atmosfæretrykk få lov til å virke på væsken i stigerøret, og for at dette skal skje, må stigerøret være (komprimert). Når utvidelsen begynner, kontrollerer et nøye designet stigeresystem ekspansjonstrykket og sikrer automatisk krymping av støping under den gjenværende størkningsprosessen. Dette i motsetning til stål, aluminium, kobber, etc., da de ikke innebærer utvidelse, noe som krever tilsetning av smeltet metall til støping under størkning.

3. Kontrolltrykk

Riserhalsen kan være den mest kritiske komponenten i stigeresystemdesign, da den typisk bestemmer størrelsen på resttrykket på væsken. Kontaktoverflaten til stigerøren må være stor nok til å overføre det smeltede metallet fra stigerøret til støpet over lang tid. Om nødvendig skal for høyt trykk i formhulen frigjøres, men det skal være aktuelt å opprettholde positivt trykk på væsken ved enden av størkning og for å lette fjerningen av stigerøret fra støpingen. Riserhalsen kan betraktes som en "sikkerhetsventil" på trykkbeholdere, og utformingen skal sikre at trykket inne i støpingen opprettholdes på et håndterbart nivå. Støpematerialet, eller mer spesifikt, sandformen som tåler ekspansjonstrykk uten å utvide, bestemmer vanligvis graden av kontrollerbarhet. Hvis muggmaterialet er svakt, for eksempel når du bruker leiresandformer, bør en stigningshals være designet for å frigjøre noe ekspansjonstrykk for å unngå muggutvidelse. Dette oppnås ved å designe stigerøren for å stivne på et relativt sent stadium, slik at noe trykk kan frigjøres til stigerøret gjennom stigerøret. Ved å bruke sterkere og hardere modellbindingsmaterialer (for eksempel harpikssystemer), kan stigerhalsen utformes for å være mindre, slik at den kan stivne tidligere under ekspansjonsfasen og opprettholde høyere restvæsketrykk. Imidlertid kan en for liten stigningshals føre til overdreven gjenværende trykk i støpingen, noe som resulterer i porøsitet relatert til muggutvidelse. En for stor stigerhals fører vanligvis til tap av positivt trykk på væsken før størkning er fullført, noe som resulterer i krymping og gassutladning fra metallvæsken relatert til størkning. Størrelsen på stigerørhalsen i designregler er vanligvis basert på den geometriske modulen (MC) til støpingen. Den typiske verdien av støpejern produsert i leiresand er mellom 0,6 (MC) og 0,9 (MC). Den nøyaktige verdien avhenger av hardheten i sandformmaterialet, den kjemiske sammensetningen og inokulasjonsgraden av jern og avkjølingshastigheten til støpingen. Hvis stigerøret flyttes nærmere støpet, vil varmeeffekten på sanden mellom støping og stigerørhalsen redusere den geometriske kontaktmodulen mens du opprettholder den ekvivalente termiske modulen. Hvis nakken er kort nok til å være lik eller mindre enn tverrsnittsstørrelsen i mindre kontakt, kan den geometriske modulen trygt reduseres med 0,6 ganger, dvs. modulen til den lengre nakken (Mn (kort) = 0,6MN (lang)). Dette indikerer en reduksjon på omtrent 65% i kontaktområdet.

konklusjon

Den vellykkede krympingen av grafitt støpejern innebærer å opprettholde og kontrollere det positive trykket av flytende jern gjennom størkningsprosessen. Riktig utforming av stigerør og skjenkingssystem, og kontrollere den metallurgiske og hellende tiden godt, er avgjørende for produksjon av grafitt støpejernsdeler uten krymping.