Nguyên tắc thiết kế và phân tích tối ưu hóa quy trình của khuôn đúc áp suất thấp cho trung tâm bánh xe

1. Tổng quan về quá trình đúc áp suất thấp của trung tâm bánh xe
Đúc áp suất thấp của trung tâm bánh xe Chủ yếu sử dụng áp suất không khí trong bể áp suất kín để ấn hợp kim nhôm nóng chảy vào khoang khuôn, và phụ thuộc vào việc kiểm soát áp suất và nhiệt độ để đạt được và hóa rắn chính xác.
Mô tả ngắn gọn về luồng quy trình:
Chất lỏng nhôm trong lò nóng chảy được làm nóng đến 700-730 ° C;
Kim loại được đẩy lên bởi áp suất không khí 0,02-0,06 MPa thông qua riser đóng;
Chất lỏng kim loại được đổ từ từ vào khoang khuôn từ dưới cùng của khuôn để giảm nhiễu loạn và hình thành lỗ rỗng;
Áp lực được duy trì trong một khoảng thời gian dưới áp lực liên tục để đạt được mức bồi thường co rút tốt;
Sau khi làm mát đến nhiệt độ đặt trước, khuôn được mở và đúc được đẩy ra;
Nhập các quá trình tiếp theo như xử lý nhiệt và xử lý.
Ưu điểm quy trình:
Chất rắn tuần tự và bù co rút định hướng có thể đạt được;
Cấu trúc bên trong của đúc là dày đặc và hạt được tinh chế;
Việc điền khuôn ổn định hơn, phù hợp cho bánh xe cấu trúc phức tạp;
Sử dụng vật liệu cao hơn và tỷ lệ năng suất.

2. Phân tích các nguyên tắc thiết kế khuôn
Khuôn trung tâm bánh xe không chỉ phải đáp ứng chức năng đúc hình học, mà còn đáp ứng các yêu cầu về cân bằng nhiệt, phân phối ứng suất và quá trình tự động, và có độ cứng cấu trúc tốt, khả năng chống mỏi nhiệt và khả năng thích ứng của quá trình.
Thiết kế cấu trúc khoang
Chia tay Nguyên tắc thiết kế bề mặt:
Chia tay ngang trục thường được áp dụng để đảm bảo mở mịn khuôn;
Dòng chia tay nên tránh các nan hoa và khu vực căng thẳng cao để giảm đèn flash;
Chuyển đổi giữa xương sườn và độ dày thành:
Các nan hoa và các khu vực lỗ trung tâm cần được thiết kế với sự chuyển tiếp và xương sườn trơn tru để ngăn chặn sự tập trung căng thẳng;
Độ dày của xương sườn phải được kiểm soát ở mức 0,6 0,8 lần so với độ dày của đúc.
Cấu hình cơ chế kéo lõi:
Việc kéo lõi được điều khiển bởi một xi lanh hoặc cột hướng dẫn nghiêng cho không gian bên trong nói hoặc lỗ trang trí của trung tâm.
Thiết kế hệ thống đúc
Bố cục ăn uống:
Nó thường nằm ở dưới cùng của lời nói để đạt được sự trám lá từ dưới lên và tránh các bao gồm màng oxit;
Cố gắng giữ một bố cục đối xứng để có được một trường dòng ổn định.
Điểm chính của thiết kế riser:
Thiết kế đường kính ống cần tính đến cả mất áp suất và kiểm soát tốc độ dòng chảy, thường có đường kính 30-50 mm;
Riser cần được trang bị bộ lọc gốm để chặn các vùi oxit.
Thiết kế thông hơi:
Một lỗ thông hơi thon hoặc lỗ chân không được mở ở trên cùng hoặc góc của khuôn;
Ngăn chặn các khiếm khuyết bề mặt như làm đầy không đầy đủ và đóng cửa lạnh.
Thiết kế hệ thống làm mát
Phân phối kênh nước làm mát:
Kênh nước đi qua vùng nóng (như nan hoa và vành), và tay áo đồng hoặc ống thép được sử dụng để làm mát khuôn;
Đường kính kênh nước thường là 8-12 mm để đảm bảo truyền nhiệt hiệu quả.
Làm mát có thể kiểm soát được:
Chênh lệch nhiệt độ của từng phần của khuôn có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng chảy, van điện từ, cặp nhiệt điện và các hệ thống khác;
Hệ thống điều khiển nhiệt độ khuôn có thể được giới thiệu để đạt được điều khiển nhiệt độ vòng kín.
Vật liệu nấm mốc và xử lý bề mặt
Lựa chọn thép khuôn:
Những cái thường được sử dụng như H13, 8407, SKD61, v.v. có cường độ nhiệt độ cao và khả năng chống nứt nhiệt;
Đối với các khu vực mà ứng suất nhiệt được cô đặc, có thể sử dụng hợp kim đồng dẫn nhiệt cao (như BECU).
Quá trình tăng cường bề mặt:
Điều trị nitriding: Cải thiện độ cứng bề mặt và ngăn ngừa nấm mốc;
Lớp phủ PVD: Kháng oxy hóa nhiệt độ cao, tuổi thọ dài;
Tuổi thọ của dịch vụ khuôn có thể đạt 50.000-100.000 lần, và các khu vực nứt và hao mòn nóng cần phải được kiểm tra thường xuyên.

3. Phân tích tối ưu hóa quá trình
Kiểm soát làm đầy kim loại
Đường cong tốc độ lấp đầy:
Chậm trễ ở phần trước để giảm các vùi oxy hóa;
Tăng tốc độ lấp đầy của khu vực trên cùng ở phần sau để cải thiện tính đầy đủ.
Kiểm soát nhiệt độ chất lỏng bằng nhôm:
Quá cao sẽ gây ra các hạt co ngót và thô;
Quá thấp sẽ làm cho việc làm đầy khó khăn và dễ bị đóng lại;
Thường được kiểm soát ở 690 ± 10 ° C.
Kiểm soát nhiệt độ khuôn:
Nhiệt độ khuôn ban đầu 200-250 ° C;
Duy trì sự ổn định thông qua bộ điều khiển nhiệt độ khuôn hoặc phun than chì không liên tục.
Điều khiển nút nóng và lạnh
Phương pháp nhận dạng nút nóng:
Phân tích trường nhiệt của vùng nóng được thực hiện với sự trợ giúp của phần mềm mô phỏng (như MagmaSoft, Procast);
Các nút nóng phổ biến được đặt trong khu vực chuyển tiếp giữa vành và nói.
Tối ưu hóa kênh làm mát:
Tăng tốc độ dòng chảy và rút ngắn khoảng cách kênh;
Sử dụng vật liệu dẫn nhiệt cao để hỗ trợ làm mát cục bộ.
Kiểm soát hóa rắn tuần tự:
Đạt được bù co rút định hướng thông qua kiểm soát tăng áp lực hoặc làm mát cưỡng bức;
Giảm co ngót và co ngót, và cải thiện mật độ.
Ức chế co ngót và lỗ chân lông
Kiểm soát độ xốp:
Degas chất lỏng nhôm trước (khử nước rôto);
Sử dụng bộ lọc bọt gốm để lọc xỉ.
Bồi thường co ngót:
Điều chỉnh thời gian giữ và tốc độ tăng áp lực;
Thiết kế sắt lạnh cục bộ hoặc riser phụ trợ trong vùng nóng (mô phỏng kênh co ngót).
Quản lý cuộc sống nấm mốc
Ghi và giám sát chu kỳ:
Ghi lại đường cong tuổi thọ và phân tích các điều kiện cho sự hình thành của khu vực nứt nhiệt;
Công nghệ tái xử lý bề mặt:
Sử dụng lớp phủ laser hoặc hàn tia lửa điện để kéo dài tuổi thọ của khu vực nứt nhiệt;
Mô phỏng chu kỳ nhiệt khuôn:
Mô phỏng phân bố ứng suất nhiệt của khuôn và dự đoán khu vực dễ bị crack mệt mỏi;
Được sử dụng để tối ưu hóa cấu trúc khuôn hoặc điều chỉnh kế hoạch làm mát.

4. Xu hướng phát triển
Khi ngành công nghiệp ô tô đặt ra nhu cầu cao hơn về trọng lượng nhẹ, an toàn và thẩm mỹ của bánh xe, công nghệ khuôn đúc áp suất thấp cho bánh xe cũng trình bày các xu hướng phát triển sau:
Cấu trúc khuôn thông minh
Thiết kế mô -đun: cải thiện hiệu quả thay thế và bảo trì;
Cảm biến tích hợp: Giám sát thời gian thực về nhiệt độ nấm mốc, hiệu quả làm mát và mức độ hao mòn.
Số hóa và thiết kế AI
Mô phỏng quá trình sinh đôi kỹ thuật số: tối ưu hóa cấu trúc khuôn và quá trình đúc;
Điều chỉnh tham số thông minh AI: Cải thiện tính nhất quán và tốc độ năng suất.
Sản xuất xanh
Sử dụng các đại lý phát hành thân thiện với môi trường và hệ thống làm mát tiết kiệm nước;
Tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu, giảm chất thải và khí thải carbon.
Khuôn tích hợp đa chức năng
Nhận ra thiết kế tích hợp của sưởi ấm, làm mát, hút bụi và các hệ thống khác để cải thiện tự động hóa và hiệu quả sản xuất.