Как решить проблему пористости алюминиевых отливок? 

Контроль пористости алюминиевых отливок: анализ механизма и прорывное решение
В области прецизионного производства технология литья алюминия под давлением стала основополагающей технологией в автомобильной, 3C и других отраслях промышленности благодаря своей высокой эффективности производства и возможности формирования сложных структур. Однако снижение прочности и риски утечек, вызванные дефектами внутренних пор, всегда ограничивали расширение высокотехнологичных приложений. В данной статье будет проведен глубокий анализ механизма порообразования и предложено системное решение.

Типы пор и механизмы их образования
Пористость литья под давлением можно разделить на три основные категории:

1. Газовые поры: такие газы, как водород и кислород, вовлеченные в расплав, не могут выйти наружу, что составляет более 65% от общего числа дефектов.

2. Усадочные поры: Когда алюминиевая жидкость затвердевает, объемная усадка затрудняется и в основном концентрируется в области, где толщина стенки резко изменяется.

3. Поры шлаковых включений: прерывистые дефекты, вызванные остатками оксида или разделительного состава.

Многомерный анализ причин дефектов

Основной причиной является дисбаланс параметров процесса. В процессе литья под давлением, когда эффективность отвода газа из полости ниже 0,3 м³/мин, скорость выхода газа резко падает на 42%; когда содержание водорода в расплаве превышает 0,2 мл/100 г, уровень пористости увеличивается экспоненциально. Эффект турбулентности, вызванный дефектами конструкции пресс-формы (например, скорость потока в литнике > 60 м/с), приведет к увеличению объема увлекаемого газа в 3–5 раз.

Матрица систематических решений

1. Технология очистки расплава
Благодаря использованию комбинированного процесса роторной дегазации + керамической фильтрации содержание водорода можно стабильно контролировать на уровне ниже 0,12 мл/100 г, а содержание оксидных включений можно сократить на 80%. Случай с новым корпусом двигателя транспортного средства на энергии показывает, что это усовершенствование повысило уровень герметичности изделия с 78% до 95%.

2. Интеллектуальная система формования
Интегрируйте конформные каналы охлаждения и вакуумные выпускные клапаны, а также оптимизируйте систему литья с помощью моделирования потока в пресс-форме. Практика Bosch Group показывает, что при снижении градиента температуры формы с ±15°C до ±5°C усадочная пористость уменьшается на 37%.

3. Замкнутый контур управления параметрами процесса
Разработать алгоритм синергии скорости и давления впрыска для поддержания ламинарного состояния потока 0,5–1,2 м/с на этапе заполнения. Новейшее оборудование DCC3000 компании LK Machinery снижает колебания процесса до ±1,5% за счет ПИД-регулирования в реальном времени.

4. Модернизация технологии обнаружения
Сочетание промышленной компьютерной томографии и системы распознавания дефектов на основе искусственного интеллекта увеличило процент обнаружения микропор (<100 мкм) с 72% до 98%, а также повысило эффективность прослеживаемости качества в 4 раза.

Передовые технологические прорывы

Технология вакуумного литья под давлением (VAC) позволяет повысить степень вакуума в полости формы до уровня ниже 50 мбар, а в сочетании с устройством локального улучшения экструзии (LFE) плотность литья может достигать 99,3% от теоретического значения. После того, как новое поколение компонентов шасси Tesla приняло эту технологию, усталостная долговечность превысила 2 миллиона циклов.
Благодаря глубокой интеграции технологий цифрового двойника и генома материала литье алюминия под давлением переходит от парадигмы, основанной на опыте, к новой парадигме прогнозирования на основе моделей. Эксперты отрасли прогнозируют, что к 2025 году интеллектуальные системы литья под давлением позволят снизить уровень дефектов пористости до уровня ниже 0,5%, что будет способствовать широкомасштабному применению алюминиевого литья в таких высокотехнологичных областях, как герметизация аэрокосмической отрасли.