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कास्टिंग की सतह की फिनिश को प्रभावित करने वाली महत्वपूर्ण विशेषताएं

2022-10-13

जिस आयामी सटीकता पर अब रेत कास्टिंग का उत्पादन किया जा सकता है, वह निवेश कास्टिंग के करीब पहुंच गई है। 3-डी सैंड प्रिंटिंग तकनीकों ने मोल्ड्स और कोर की आयामी सटीकता में बहुत सुधार किया है, लेकिन पारंपरिक रेत कास्टिंग की सतह की चिकनाई से मेल खाने में विफल रही हैं, अकेले निवेश कास्टिंग करें।

निवेश कास्टिंग उत्कृष्ट सुविधा संकल्प और आयामी सटीकता के साथ बहुत चिकनी हिस्से प्रदान करता है। 3-डी प्रिंटेड सैंड मोल्ड्स और कोर निवेश कास्टिंग के लिए एक लागत प्रभावी विकल्प प्रदान कर सकते हैं यदि प्रक्रिया आयामी और सतह दोनों आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है।

हालांकि फाउंड्री उपभोग्य सामग्रियों के क्षेत्र में कई बदलाव और सुधार किए गए हैं, रेत एक ऐसी सामग्री है जो कुछ हद तक स्थिर रही है। खनन और धुलाई के बाद, यदि आवश्यक हो, फाउंड्री रेत को अलग-अलग या दो-मेष समूहों में वर्गीकृत किया जाता है और संग्रहीत किया जाता है। फाउंड्री ग्राहक को शिपिंग के लिए उन्हें सामान्य वितरण में जोड़ा जाता है। यद्यपि कई अलग-अलग खदान वितरण हैं, समान वितरण में समान एएफएस-अनाज सूक्ष्मता संख्या की रेत की आपूर्ति की जाती है। भूतल खत्म कास्टिंग गुणवत्ता विनिर्देशों का एक अभिन्न अंग है। कास्टिंग पर किसी न किसी आंतरिक सतह के खत्म होने से तरल पदार्थ और उच्च वेग गैस दोनों के लिए दक्षता का नुकसान हो सकता है। टर्बोचार्जर और इनटेक मैनिफोल्ड घटकों के मामले में ऐसा ही है। उत्तरी आयोवा विश्वविद्यालय मोल्ड सामग्री विशेषताओं की जांच कर रहा है जो कास्टिंग के लिए सतह की चिकनाई को प्रभावित करता है। अनुसंधान एल्यूमीनियम कास्टिंग पर आयोजित किया गया था, लेकिन लौह मिश्र धातुओं में अनुप्रयोग और प्रासंगिकता है जो पैठ या फ़्यूज्ड रेत दोष जैसे दोषों को प्रदर्शित नहीं करते हैं। यह अध्ययन रेत की महीनता, सामग्री के प्रकार और आग रोक कोटिंग चयन जैसे मोल्डिंग मीडिया विशेषताओं के प्रभाव की जांच करता है। परियोजना का लक्ष्य सैंड कास्ट पार्ट्स में निवेश कास्टिंग सतह खत्म करना था।

पारगम्यता और भूतल क्षेत्र परिणाम

AFS पारगम्यता को उस समय के रूप में परिभाषित किया जाता है, जब हवा की ज्ञात मात्रा 10 सेमी पानी के सिर पर एक मानक नमूने से गुजरती है। सीधे शब्दों में, AFS पारगम्यता कुल अनाज के बीच खुली जगहों की मात्रा का प्रतिनिधित्व करती है जो हवा को पारित करने की अनुमति देती है। किसी सामग्री का GFN 80 GFN तक पारगम्यता को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है, जहाँ प्रवृत्ति समतल प्रतीत होती है।

डेटा से पता चलता है कि समान सतह खुरदरापन किसी भी कण आकार के साथ अलग-अलग दरों पर प्राप्त किया जा सकता है। कोणीय और उप-कोणीय समुच्चय की तुलना में गोलाकार और गोल अनाज सामग्री त्वरित दर से ढलाई की चिकनाई में सुधार करती है।

गैलियम संपर्क कोण परिणाम

तरल गैलियम परीक्षण का उपयोग करके तरल धातु के साथ बंधुआ मोल्डिंग समुच्चय की सापेक्ष वेटेबिलिटी को मापने के लिए संपर्क कोण माप आयोजित किए गए थे। सिरेमिक रेत में उच्चतम संपर्क कोण था जबकि जिरकोन और ओलिविन ने एक समान निचला संपर्क कोण साझा किया था। गैलियम ने सभी रेत सतहों पर हाइड्रोफोबिक व्यवहार प्रदर्शित किया। सभी नमूनों के लिए एक समान AFS-GFN का उपयोग किया गया था। परिणाम इंगित करते हैं कि रेत के प्रकारों के लिए संपर्क कोण आधार सामग्री के बजाय द्वितीयक अक्ष पर दिखाए गए समग्र अनाज के आकार पर बहुत अधिक निर्भर करता है। चीनी मिट्टी की रेत का आकार सबसे गोल था और ओलिविन रेत ने अत्यधिक कोणीय आकार का प्रदर्शन किया। जबकि आधार समुच्चय की सतह की अस्थिरता कास्टिंग सतह खत्म करने में एक भूमिका निभा सकती है, परीक्षण श्रृंखला में संपर्क कोण माप की सीमा अनाज के आकार के अधीन थी।

टेस्ट कास्टिंग से सतह खुरदरापन परिणाम

संपर्क प्रोफिलोमीटर का उपयोग करके सतह खुरदरापन के परिणामों को मापा गया। तीन-स्क्रीन 44 GFN सिलिका से चार-स्क्रीन 67 GFN सिलिका तक सतह की चिकनाई में उल्लेखनीय सुधार हुआ। वितरण चौड़ाई में भिन्नता के बावजूद 67 जीएफएन से अधिक परिवर्तन सतह खुरदरापन पर प्रभाव नहीं दिखाते हैं। 185 RMS का थ्रेशोल्ड मान देखा गया है।

101 और 106 जीएफएन सामग्री के बीच चिकनाई में एक बड़ा सुधार देखा जा सकता है। स्क्रीन वितरण में 106 GFN सैंड में 17% अधिक 200 मेश सामग्री है। दो-स्क्रीन 115 और 118 GFN सामग्री के परिणामस्वरूप चिकनाई में कमी आई। 143 जीएफएन रेत के परिणामस्वरूप 106 जीएफएन जिक्रोन के समान रीडिंग हुई। दहलीज मूल्य 200 आरएमएस है।

कण वितरण संकरा होने के बावजूद चार-स्क्रीन 49 GFN क्रोमाइट से तीन-स्क्रीन 73 GFN क्रोमाइट तक सतह की चिकनाई में लगातार सुधार देखा गया। 49 GFN की तुलना में 73 GFN क्रोमाइट में 140-मेश स्क्रीन के प्रतिधारण में 19% की वृद्धि देखी गई। तीन-स्क्रीन 73 GFN से लेकर चार-स्क्रीन 77 GFN क्रोमाइट रेत में उनके समान अनाज की सूक्ष्मता संख्या की परवाह किए बिना कास्टिंग की चिकनाई में उल्लेखनीय वृद्धि दिखाई गई। 77 GFN और 99 GFN क्रोमाइट सामग्री के बीच चिकनाई में कोई बदलाव नहीं देखा गया। दिलचस्प बात यह है कि 200-मेश स्क्रीन में दोनों रेतों ने एक समान प्रतिधारण साझा किया। दहलीज मूल्य 250 आरएमएस है।

संकरे वितरण के बावजूद 78 GFN ओलिविन से 84 GFN ओलिविन तक ढलाई की चिकनाई में उल्लेखनीय सुधार हुआ है। 140-मेश स्क्रीन में 15% प्रतिधारण की वृद्धि 84 जीएफएन ओलिविन में दिखाई दे रही थी। 84 और 85 जीएफएन ओलिविन के बीच महत्व है। 85 GFN ओलिविन ने चिकनाई में 50 से सुधार किया। 85 GFN ओलिविन एक तीन-स्क्रीन रेत है जिसमें 200-जाल स्क्रीन में लगभग 10% प्रतिधारण है जबकि 84 GFN ओलिविन केवल दो-स्क्रीन सामग्री है। चिकनाई में लगातार सुधार 85 जीएफएन ओलिविन से 98 जीएफएन ओलिविन तक देखा जा सकता है। स्क्रीन वितरण 200-मेश स्क्रीन में 5% प्रतिधारण की वृद्धि दर्शाता है। लगभग 7% की 200 मेश अवधारण में वृद्धि के बावजूद 98 GFN से 114 GFN ओलिविन में कोई परिवर्तन नहीं देखा गया।

244 RMS का थ्रेशोल्ड मान देखा जा सकता है।

सिरेमिक कोर से प्राप्त कास्टिंग के लिए सतह खुरदरापन के परिणाम 32 GFN और 41 GFN सामग्री के बीच मामूली सुधार दिखाते हैं। 41 जीएफएन सैंड में 70-मेश स्क्रीन के प्रतिधारण में 34% की वृद्धि हुई थी। 41 जीएफएन और 54 जीएफएन सिरेमिक के बीच चिकनाई में उल्लेखनीय वृद्धि देखी गई। 41 जीएफएन सामग्री की तुलना में 54 जीएफएन सामग्री में 100-जाली स्क्रीन में 19% से अधिक प्रतिधारण था। यह सुधार 54 जीएफएन सामग्री में वितरण की कमी के बावजूद हुआ। सिरेमिक परिणामों में सबसे बड़ा प्रभाव 54 जीएफएन और 68 जीएफएन रेत के बीच देखा गया। 140-मेश स्क्रीन में 68 GFN रेत का 15% अधिक प्रतिधारण था जिसने वितरण को चौड़ा किया। 140-मेश स्क्रीन में 40% से अधिक अवधारण की वृद्धि के बावजूद, 68 GFN और 92 GFN सामग्रियों के बीच थोड़ा सुधार देखा गया। दहलीज मूल्य 236 आरएमएस है।

3-डी मुद्रित रेत द्वारा उत्पन्न सतहें एक ही समुच्चय का उपयोग करने वाली रेत की सतह की तुलना में काफी खुरदरी होती हैं। XY ओरिएंटेशन में छपे नमूनों ने सबसे आसान परीक्षण कास्टिंग सतह प्रदान की, जबकि XZ और YZ ओरिएंटेशन में छपे नमूनों का परिणाम सबसे कठोर था।

83 GFN सिलिका बालू के अनकोटेड रेम्ड सिलिका के परिणामस्वरूप 185 RMS का खुरदरापन मान होता है। यद्यपि कास्टिंग चिकनी दिखाई देती है, दुर्दम्य कोटिंग्स ने प्रोफिलोमीटर द्वारा मापी गई सतह खुरदरापन को बढ़ा दिया। अल्कोहल-आधारित एल्यूमिना कोटिंग ने सबसे अच्छा प्रदर्शन किया, जबकि अल्कोहल आधारित जिरकोन कोटिंग के परिणामस्वरूप उच्चतम खुरदरापन हुआ। 83 जीएफएन 3-डी मुद्रित नमूनों ने विपरीत प्रभाव दिखाया। जबकि XY के सबसे अनुकूल अभिविन्यास में मुद्रित uncoated नमूना, uncoated नमूने ने 943 RMS की कास्टिंग खुरदरापन प्रदर्शित किया। कोटिंग्स ने सतह को 339 के निचले स्तर से 488 RMS के उच्च स्तर तक अनकोटेड सतह फिनिश से पर्याप्त रूप से चिकना कर दिया। ऐसा प्रतीत होता है कि लेपित रेत की सतह खत्म सब्सट्रेट रेत की खुरदरापन से कुछ हद तक स्वतंत्र है और दुर्दम्य कोटिंग के निर्माण पर बहुत अधिक निर्भर करती है। 3-डी मुद्रित रेत, हालांकि बहुत अधिक खुरदरी सतह खत्म के साथ शुरू होती है, दुर्दम्य कोटिंग्स के उपयोग से काफी सुधार किया जा सकता है।

निष्कर्ष

वर्तमान में उपलब्ध मोल्डिंग समुच्चय में 200 RMS माइक्रोइंच से कम की सतह खुरदरापन मान प्राप्त करने की क्षमता है। ये मूल्य निवेश कास्टिंग से जुड़े मूल्यों के भीतर थोड़े हैं। परीक्षण की गई सामग्री के लिए, प्रत्येक ने समग्र एएफएस अनाज की सुंदरता में वृद्धि के साथ खुरदरापन में कमी का प्रदर्शन किया। यह सभी सामग्रियों के लिए थ्रेसहोल्ड वैल्यू तक सही था, उस समय एएफएस-जीएफएन बढ़ने के साथ कास्टिंग खुरदरापन में कोई और कमी नहीं देखी गई थी। यह पहले किए गए शोध द्वारा समर्थित था।

सभी सामग्री समूहों के भीतर, एएफएस-जीएफएन का प्रभाव गणना की गई सतह क्षेत्र और कुल पारगम्यता दोनों के लिए माध्यमिक था। जबकि पारगम्यता को संकुचित रेत के खुले क्षेत्रों का वर्णन करने के लिए सोचा जा सकता है, सतह क्षेत्र रेत के स्क्रीन वितरण और ठीक कणों की इसी मात्रा का बेहतर वर्णन करता है। पारगम्यता और सतह क्षेत्र दोनों सीधे सतह की चिकनाई कास्टिंग से संबंधित थे। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह एक आकृति समूह के समुच्चय के लिए सही था। हालांकि कोणीय और उप-कोणीय समुच्चय में उच्च सतह क्षेत्र थे, उनकी पारगम्यता उच्च थी और एक खुली सतह का संकेत देती थी। गोलाकार और गोल समुच्चय ने उच्च सतह क्षेत्र के साथ कम पारगम्यता को मिलाकर सबसे चिकनी सतहों का प्रदर्शन किया।

यह मूल रूप से माना जाता था कि तरल धातु के बीच संपर्क कोण द्वारा मापी गई सतह की अस्थिरता परिणामी कास्टिंग सतह खत्म में एक महत्वपूर्ण कारक थी। जबकि यह दिखाया गया था कि समान एएफएस-जीएफएन पर विभिन्न सामग्रियों पर संपर्क कोण कास्टिंग खुरदरापन के लिए आनुपातिक नहीं था, यह पुष्टि की गई थी कि अनाज का आकार एक प्रमुख कारक था। संपर्क कोण और कास्टिंग सतह खुरदरापन के बीच संबंध की अनुपस्थिति को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि अनाज के आकार को सतह खुरदरापन में एक प्रमुख प्रभाव के रूप में देखा गया था। एक महत्वपूर्ण संभावना है कि विभिन्न सामग्रियों का संपर्क कोण केवल सामग्री की गीली क्षमता की तुलना में अनाज के आकार और परिणामी सतह की चिकनाई से अधिक प्रभावित होता है।

जैसा कि सभी मापने वाले उपकरणों के साथ होता है, परीक्षण पद्धति की कलाकृतियाँ परिणामों को कुछ हद तक प्रभावित कर सकती हैं। कास्टिंग खुरदरापन में वृद्धि, हालांकि दुर्दम्य कोटिंग के आवेदन के साथ कास्टिंग नेत्रहीन रूप से चिकनी दिखती है, यह कोटिंग्स के साथ बनाई गई चोटियों और घाटियों के आकार के कारण हो सकता है। परिभाषा और माप के अनुसार, अपवर्तक कोटिंग्स ने गैर-लेपित नमूनों पर केवल सतह खुरदरापन बढ़ाया। 3-डी मुद्रित रेत की सतह खुरदरापन में सुधार करने के लिए सभी दुर्दम्य कोटिंग्स बहुत सफल रहे। ऐसा प्रतीत हुआ कि लेपित नमूनों से परीक्षण कास्टिंग की सतह खत्म प्रारंभिक सब्सट्रेट रेत से कुछ हद तक स्वतंत्र थी। सतह के खत्म होने पर कोटिंग्स का एक बड़ा प्रभाव था लेकिन कास्टिंग खत्म करने के लिए कोटिंग्स को संशोधित करने के लिए और काम करने की आवश्यकता है।


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