ریختهگری پروانههای بزرگ (که معمولاً به قطر خارجی ۵۰۰ میلیمتر یا به ساختارهای کانال جریان بزرگ با دیواره نازک و پیچیده اشاره دارد) به دلیل ساختار پیچیده، ضخامت دیواره ناهموار و الزامات بسیار بالا برای دقت کانال جریان و کیفیت سطح، نقطه عطفی در صنعت ریختهگری است. انتخاب مسیر فرآیند رایج فعلی و کنترل نقص بعدی، عوامل کلیدی تعیینکننده موفقیت یا شکست هستند.
۱. انتخاب فرآیندهای ریختهگری رایج
برای مواد مختلف و الزامات دقت، سه فرآیند زیر معمولاً برای چرخهای بزرگ برگ استفاده میشود:
ریختهگری دقیق (روش اتلاف موم): این فرآیند، فرآیند اصلی برای پروانههای فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی است. قادر به تولید سطوح پیچیده پره با دقت ابعادی بالا (CT4-CT6)، مناسب برای پروانههای پیچیده کوچک و متوسط. اما برای اندازههای بسیار بزرگ (مانند as>1 متر)، قالبهای مومی مستعد تغییر شکل هستند و کنترل استحکام پوسته را دشوار میکنند.
ریختهگری ماسهای رزینی: مناسب برای پروانههای بزرگ فولادی و آهنی ریختهگری شده (مانند پروانههای فن نیروگاه با قطر چند متر). هزینه کم و سازگاری قوی، اما سطح ریختهگری ناهموار است و دقت اندازه کانال کمی پایینتر است و در آینده به زمان زیادی برای پرداخت نیاز دارد.
ریختهگری کامپوزیت (قالب دقیق + قالب ماسهای): برای پروانههایی با اندازه بزرگ + پرههای پیچیده، معمولاً از پوستههای قالب دقیق برای قطعات پره و قالبهای ماسهای برای قطعات توپی و پره استفاده میشود که با هم ترکیب و ریختهگری میشوند. ایجاد تعادل بین دقت پره و اجرای سازههای بزرگمقیاس.
ریختهگری فشار پایین/گرانش: معمولاً برای پروانههای بزرگ آلیاژ آلومینیوم و مس استفاده میشود، با پر شدن روان و اثر انقباض خوب، که میتواند به طور موثر تخلخل را کاهش دهد.
۲. مشکلات فرآیند اصلی و اقدامات متقابل
مشکلسازترین جنبههای ریختهگری چرخهای برگی بزرگ، پر شدن ناقص، تخلخل ناشی از انقباض و ترک خوردگی گرم است.
سیستم پر کردن و ریختن: تیغههای پروانه بزرگ نازک هستند، کانال جریان باریک است و مایع فلزی مستعد خنک شدن زودرس است که باعث عایقبندی سرد یا ریختن ناکافی میشود. ریختن از کف، ریختن از شکاف یا ریختن دایرهای باران معمولاً برای بالا آمدن روان فلز مذاب استفاده میشود. برای پروانههای فولاد ضد زنگ با دیواره نازک، گاهی اوقات لازم است دمای ریختن افزایش یافته و سرعت ریختن افزایش یابد.
کنترل انقباض و انجماد: محل اتصال بین تیغه و توپی (نقطه داغ) مستعد انقباض و شل شدن است. این فرآیند با قرار دادن رایزرها (باز/تیره) و آهن سرد و استفاده از شبیهسازی عددی کامپیوتری (CAE) برای وادار کردن قطعه ریختهگری به تشکیل یک توالی انجماد جهتدار از پایین به بالا بهینه میشود و اطمینان حاصل میشود که فلز مایع در محل خود دوباره پر میشود.
جلوگیری از تغییر شکل و ترک خوردگی: قطعات با دیواره نازک بزرگ، خنک شدن ناهموار و تنش بالایی دارند که به راحتی میتواند منجر به تغییر شکل یا ترک خوردگی شود. علاوه بر بهینهسازی ساختار ریختهگری (برای جلوگیری از تغییرات ناگهانی در ضخامت دیواره)، اغلب از شکلدهی آهن سرد برای قالبگیری استفاده میشود و ماسه قالبگیری با بازده خوب انتخاب میشود. قطعات فولادی ضد زنگ باید به سرعت خنک شدن توجه کنند تا از رسوب فازهای شکننده و ایجاد ترک جلوگیری شود.
۳، نقصهای رایج و اقدامات پیشگیرانه
منافذ: به دلیل وجود گاز در ماسه قالبگیری، خروج ناقص گاز یا وجود گاز در فلز مذاب. لازم است رطوبت ماسه قالبگیری کنترل شود، ارتفاع خروجی گاز افزایش یابد و یک صفحه فیلتر نصب شود. برای قطعات مهم، میتوان از ریختهگری در خلاء یا ذوب گاززدایی در خلاء استفاده کرد.
سرباره گرفتگی/سوراخ شن: سرباره گرفتگی ناشی از کنده شدن از سیستم ریختن یا اکسیداسیون فلز مذاب. لازم است تمیز کردن حفره قالب تقویت شود، از فیلترهای مقاوم در برابر آتش استفاده شود، طراحی سیستم ریختن برای جلوگیری از سرباره مناسب باشد و زمان ته نشینی فلز مذاب نیز در نظر گرفته شود.
ترکها: ترکهای داغ اغلب در اثر انقباض مسدود شده ایجاد میشوند. لازم است موقعیت بالابر را بهینه کنید تا از کشیده شدن جلوگیری شود، میزان گوگرد و فسفر را کنترل کنید و مطمئن شوید که قالب عقبنشینی کافی دارد.
قبل از ریختهگری چرخهای مدرن با تیغههای بزرگ، معمولاً از نرمافزارهایی مانند ProCAST و AnyCasting برای شبیهسازی پر شدن و انجماد استفاده میشود.