Principio di progettazione e analisi di ottimizzazione del processo di stampo di fusione a bassa pressione per mozzo della ruota

1. Panoramica del processo di fusione a bassa pressione del mozzo delle ruote
Casting a bassa pressione del mozzo delle ruote Utilizza principalmente la pressione dell'aria nel serbatoio a pressione chiusa per premere la lega di alluminio fuso nella cavità dello stampo e si basa sul controllo della pressione e della temperatura per ottenere un riempimento e la solidificazione precisi.
Breve descrizione del flusso di processo:
Il liquido in alluminio nel forno di fusione viene riscaldato a 700-730 ° C;
Il metallo viene spinto verso l'alto dalla pressione dell'aria di 0,02-0,06 MPa attraverso il monte chiuso;
Il liquido metallico viene lentamente riempito nella cavità dello stampo dal fondo dello stampo per ridurre la turbolenza e la formazione dei pori;
La pressione viene mantenuta per un periodo di tempo sotto costante pressione per ottenere una buona retribuzione di restringimento;
Dopo il raffreddamento alla temperatura preimpostata, lo stampo viene aperto e la fusione viene espulsa;
Immettere i processi successivi come il trattamento termico e l'elaborazione.
Vantaggi del processo:
La solidificazione sequenziale e la compensazione del restringimento direzionale possono essere raggiunte;
La struttura interna del casting è densa e il grano è raffinato;
Il ripieno di stampo è più stabile, adatto a ruote a struttura complessa;
Utilizzo del materiale più elevato e tasso di snervamento.

2. Analisi dei principi di progettazione dello stampo
Lo stampo del mozzo delle ruote non deve solo soddisfare la funzione di stampaggio geometrico, ma anche soddisfare i requisiti di equilibrio termico, distribuzione dello stress e processo automatizzato e avere una buona rigidità strutturale, resistenza alla fatica termica e adattabilità al processo.
Design della struttura della cavità
Principi di progettazione della superficie di separazione:
La separazione orizzontale assiale viene generalmente adottata per garantire l'apertura regolare dello stampo;
La linea di separazione dovrebbe evitare i raggi e le aree ad alto stress per ridurre il flash;
Transizione tra costole e spessore della parete:
I raggi e le aree del foro centrale devono essere progettati con transizioni e costole fluide per prevenire la concentrazione di stress;
Lo spessore delle costole deve essere controllato a 0,6-0,8 volte lo spessore della fusione.
Configurazione del meccanismo di trazione core:
L'interruzione del nucleo è controllata da un cilindro o da una colonna di guida inclinata per lo spazio interno dei raggi o il foro decorativo del mozzo.
Progettazione del sistema di fusione
Layout Ingate:
Di solito si trova nella parte inferiore del parlato per ottenere un riempimento dal basso verso l'alto ed evitare inclusioni di film di ossido;
Cerca di mantenere un layout simmetrico per ottenere un campo di flusso stabile.
Punti chiave della progettazione del riser:
Il design del diametro del tubo deve tenere conto sia della perdita di pressione che del controllo della portata, di solito con un diametro di 30-50 mm;
Il riser deve essere dotato di un filtro in ceramica per intercettare le inclusioni di ossido.
Design di sfiato:
Uno sfiato snello o un foro sottovuoto viene aperto nella parte superiore o all'angolo dello stampo;
Prevenire difetti di superficie come il ripieno incompleto e la chiusura a freddo.
Progettazione del sistema di raffreddamento
Distribuzione del canale dell'acqua di raffreddamento:
Il canale dell'acqua passa attraverso la zona calda (come i raggi e i cerchioni) e le maniche di rame o i tubi in acciaio vengono utilizzati per il raffreddamento dello stampo;
Il diametro del canale idrico è generalmente di 8-12 mm per garantire un trasferimento di calore efficiente.
Raffreddamento controllabile:
La differenza di temperatura di ciascuna parte dello stampo può essere controllata regolando la portata, le valvole del solenoide, le termocoppie e altri sistemi;
Il sistema di temperatura controllatore dello stampo può essere introdotto per ottenere il controllo della temperatura a circuito chiuso.
Materiale della muffa e trattamento superficiale
Selezione in acciaio dello stampo:
Quelli comunemente usati come H13, 8407, SKD61, ecc. Hanno una resistenza ad alta temperatura e resistenza alla crepa termica;
Per le aree in cui è concentrato lo stress termico, è possibile utilizzare inserti in lega di rame ad alta conducibilità termica (come BEU).
Processo di rafforzamento della superficie:
Trattamento a nitridro: migliorare la durezza superficiale e prevenire l'attacco della muffa;
Rivestimento PVD: resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, lunga vita;
La durata del servizio dello stampo può raggiungere 50.000-100.000 volte e le aree a caldo e usura devono essere regolarmente ispezionate.

3. Analisi di ottimizzazione del processo
Controllo di riempimento in metallo
Curva di velocità di riempimento:
Riempimento lento nella sezione anteriore per ridurre le inclusioni di ossidazione;
Accelerare il riempimento dell'area superiore nella sezione posteriore per migliorare la completezza del riempimento.
Controllo della temperatura del liquido in alluminio:
Troppo alto causerà restringimento e cereali grossolani;
Troppo basso renderà il riempimento difficile e facile da chiudere a freddo;
Di solito controllato a 690 ± 10 ° C.
Controllo della temperatura della muffa:
Temperatura iniziale dello stampo 200-250 ° C;
Mantenere la stabilità attraverso il controllore di temperatura dello stampo o la spruzzatura intermittente di grafite.
Controllo del nodo caldo e freddo
Metodo di identificazione del nodo caldo:
L'analisi del campo termico della zona calda viene effettuata con l'aiuto del software di simulazione (come Magmasoft, Procast);
I nodi caldi comuni si trovano nell'area di transizione tra il bordo e il raggio.
Ottimizzazione del canale di raffreddamento:
Aumentare la portata e abbreviare la spaziatura dei canali;
Utilizzare materiali ad alta conducibilità termica per aiutare il raffreddamento locale.
Controllo della solidificazione sequenziale:
Ottenere la compensazione di restringimento direzionale attraverso il controllo dell'aumento della pressione o il raffreddamento forzato;
Ridurre il restringimento e il restringimento e migliorare la densità.
Soppressione del restringimento e dei pori
Controllo della porosità:
Degas il liquido in alluminio in anticipo (deidrogenazione del rotore);
Usa filtro in schiuma in ceramica per filtrare le scorie.
Compensazione del restringimento:
Regolare il tempo di mantenimento e la velocità di aumento della pressione;
Progettare ferro freddo locale o montante ausiliario nella zona calda (simula il canale di restringimento).
Muiare la gestione della vita
Registrazione e monitoraggio del ciclo:
Registrare la curva della vita dello stampo e analizzare le condizioni per la formazione dell'area di cracking termico;
Tecnologia di ritrattamento della superficie:
Utilizzare rivestimento laser o saldatura a scintilla elettrica per prolungare la vita dell'area di cracking termico;
Simulazione del ciclo termico della muffa:
Simulare la distribuzione dello stress termico dello stampo e prevedere l'area soggetta a crack di fatica;
Utilizzato per ottimizzare la struttura dello stampo o regolare il piano di raffreddamento.

4. Tendenze di sviluppo
Poiché l'industria automobilistica pone maggiori esigenze su leggero, sicurezza ed estetica delle ruote, la tecnologia di stampi a fusione a bassa pressione per le ruote presenta anche le seguenti tendenze di sviluppo:
Struttura di stampo intelligente
Progettazione modulare: migliorare l'efficienza di sostituzione e manutenzione;
Sensori integrati: monitoraggio in tempo reale della temperatura dello stampo, efficienza di raffreddamento e grado di usura.
Digitalizzazione e design dell'IA
Simulazione del processo gemello digitale: ottimizzare la struttura dello stampo e il processo di fusione;
Accordatura dei parametri intelligenti AI: migliorare la coerenza del casting e il tasso di rendimento.
Produzione verde
Utilizzare agenti di rilascio ecologici e sistemi di raffreddamento a risparmio idrico;
Ottimizzare l'utilizzo del materiale, ridurre le emissioni di rifiuti e carbonio.
Stampi integrati multifunzionali
Realizzare la progettazione integrata di riscaldamento, raffreddamento, aspirazione e altri sistemi per migliorare l'automazione e l'efficienza della produzione.