اصل طراحی و تجزیه و تحلیل بهینه سازی فرآیند قالب ریخته گری کم فشار برای قطب چرخ

1. بررسی اجمالی فرآیند ریخته گری کم فشار از مرکز چرخ
ریخته گری کم فشار از مرکز چرخ به طور عمده از فشار هوا در مخزن فشار بسته برای فشار دادن آلیاژ آلومینیوم مذاب به داخل حفره قالب استفاده می کند و برای دستیابی به پر کردن و جامد سازی دقیق به کنترل فشار و دما متکی است.
توضیحات مختصر در مورد جریان فرآیند:
مایع آلومینیومی موجود در کوره ذوب تا 700-730 درجه سانتیگراد گرم می شود.
این فلز با فشار هوا 0.02-0.06 MPa از طریق بالابر بسته فشار می یابد.
مایع فلزی از پایین قالب به آرامی در حفره قالب پر می شود تا تلاطم و تشکیل منافذ کاهش یابد.
فشار برای یک دوره زمانی تحت فشار مداوم حفظ می شود تا جبران خسارت خوب را بدست آورد.
پس از خنک شدن به دمای از پیش تعیین شده ، قالب باز می شود و ریخته گری بیرون می رود.
فرآیندهای بعدی مانند عملیات حرارتی و پردازش را وارد کنید.
مزایای فرآیند:
جامد سازی متوالی و جبران انقباض جهت می تواند حاصل شود.
ساختار داخلی ریخته گری متراکم است و دانه تصفیه می شود.
پر کردن قالب با ثبات تر ، مناسب برای چرخ های ساختار پیچیده است.
استفاده بالاتر از مواد و نرخ عملکرد.

2. تجزیه و تحلیل اصول طراحی قالب
قالب توپی چرخ نه تنها باید عملکرد قالب گیری هندسی را برآورده کند ، بلکه نیازهای تعادل حرارتی ، توزیع استرس و فرآیند خودکار را برآورده می کند و از استحکام ساختاری خوبی ، مقاومت در برابر خستگی حرارتی و سازگاری فرآیند برخوردار است.
طراحی ساختار حفره
تقسیم اصول طراحی سطح:
فراق افقی محوری معمولاً برای اطمینان از باز شدن صاف قالب اتخاذ می شود.
خط فراق باید از سخنگو و مناطق پر تنش جلوگیری کند تا فلش را کاهش دهد.
انتقال بین دنده ها و ضخامت دیواره:
برای جلوگیری از غلظت استرس ، بلندگوها و مناطق سوراخ مرکزی باید با انتقال و دنده های صاف طراحی شوند.
ضخامت دنده باید در 0.6-0.8 برابر ضخامت ریخته گری کنترل شود.
پیکربندی مکانیسم کشیدن هسته:
کشیدن هسته توسط یک سیلندر یا یک ستون راهنمای شیب دار برای فضای داخلی صحبت یا سوراخ تزئینی توپی کنترل می شود.
طراحی سیستم ریخته گری
چیدمان
این ماده معمولاً در قسمت پایین سخنان قرار دارد تا به پر شدن از پایین به بالا برسد و از اجزاء فیلم اکسید جلوگیری کند.
سعی کنید یک طرح متقارن را برای به دست آوردن یک میدان جریان پایدار نگه دارید.
نکات کلیدی طراحی بالابر:
طراحی قطر لوله باید هر دو از دست دادن فشار و کنترل سرعت جریان ، معمولاً با قطر 30-50 میلی متر را در نظر بگیرد.
برای رهگیری اجزاء اکسید ، بالا باید به فیلتر سرامیکی مجهز شود.
طراحی دریچه:
یک دریچه باریک یا سوراخ خلاء در قسمت بالا یا گوشه قالب باز می شود.
از نقص سطح مانند پر کردن ناقص و بسته شدن سرد جلوگیری کنید.
طراحی سیستم خنک کننده
توزیع کانال آب خنک کننده:
کانال آب از منطقه گرم (مانند بلندگوها و رینگ ها) عبور می کند ، و آستین های مس یا لوله های فولادی برای خنک کننده قالب استفاده می شود.
قطر کانال آب معمولاً 8-12 میلی متر برای اطمینان از انتقال حرارت کارآمد است.
خنک کننده قابل کنترل:
اختلاف دما هر قسمت از قالب را می توان با تنظیم سرعت جریان ، دریچه های سولنوئید ، ترموکوپل ها و سایر سیستم ها کنترل کرد.
برای دستیابی به کنترل دمای حلقه بسته ، سیستم کنترل کننده دمای قالب را می توان معرفی کرد.
مواد قالب و درمان سطحی
انتخاب فولاد قالب:
معمولاً مورد استفاده مانند H13 ، 8407 ، SKD61 و غیره استحکام دمای بالا و مقاومت در برابر ترک حرارتی دارند.
برای مناطقی که استرس حرارتی متمرکز است ، می توان از درج آلیاژ مس هدایت حرارتی بالا (مانند BECU) استفاده کرد.
فرآیند تقویت سطح:
درمان نیترایدر: سختی سطح را بهبود بخشید و از چسبیدن قالب جلوگیری کنید.
پوشش PVD: مقاومت اکسیداسیون درجه حرارت بالا ، عمر طولانی ؛
عمر سرویس قالب می تواند به 50،000-100،000 بار برسد ، و مناطق گرم و گرم پوشیدن باید مرتباً مورد بازرسی قرار گیرد.

3. تجزیه و تحلیل بهینه سازی فرآیند
کنترل پر کردن فلز
منحنی سرعت پر کردن:
پر کردن آهسته در قسمت جلوی برای کاهش اجزاء اکسیداسیون.
برای بهبود کامل بودن پر شدن ، پر کردن ناحیه بالا در قسمت پشتی را تسریع کنید.
کنترل دمای مایع آلومینیوم:
خیلی زیاد باعث کوچک شدن و دانه های درشت خواهد شد.
خیلی کم باعث پر شدن و خاموش شدن آن می شود.
معمولاً در دمای 10 ± 690 درجه سانتیگراد کنترل می شود.
کنترل دمای قالب:
دمای اولیه قالب 200-250 درجه سانتیگراد ؛
ثبات را از طریق کنترل کننده دمای قالب یا پاشش متناوب گرافیت حفظ کنید.
کنترل گره گرم و سرد
روش شناسایی گره داغ:
تجزیه و تحلیل میدان حرارتی منطقه داغ با کمک نرم افزار شبیه سازی (مانند Magmasoft ، Procast) انجام می شود.
گره های داغ رایج در منطقه انتقال بین لبه و صحبت قرار دارند.
بهینه سازی کانال خنک کننده:
افزایش سرعت جریان و فاصله کانال را کوتاه کنید.
برای کمک به خنک کننده محلی از مواد هدایت حرارتی بالا استفاده کنید.
کنترل جامد سازی متوالی:
از طریق کنترل افزایش فشار یا خنک کننده اجباری ، جبران انقباض جهت را بدست آورید.
کاهش انقباض و کوچک شدن و بهبود تراکم.
سرکوب انقباض و منافذ
کنترل تخلخل:
Degas مایع آلومینیوم از قبل (ضد آب روتور) ؛
برای فیلتر سرباره از فیلتر کف سرامیک استفاده کنید.
جبران انقباض:
زمان نگه داشتن و افزایش فشار را تنظیم کنید.
طراحی آهن سرد محلی یا آسانسور کمکی را در منطقه داغ (کانال کوچک سازی شبیه سازی) طراحی کنید.
مدیریت زندگی قالب
ضبط و نظارت چرخه:
منحنی عمر قالب را ضبط کرده و شرایط تشکیل منطقه ترک خوردگی حرارتی را تجزیه و تحلیل کنید.
فناوری پردازش مجدد سطح:
برای افزایش عمر ناحیه ترک خوردگی حرارتی ، از روکش لیزر یا جوشکاری جرقه برقی استفاده کنید.
شبیه سازی چرخه حرارتی قالب:
توزیع تنش حرارتی قالب را شبیه سازی کرده و ناحیه مستعد ترک خستگی را پیش بینی کنید.
برای بهینه سازی ساختار قالب یا تنظیم برنامه خنک کننده استفاده می شود.

4 روند توسعه
از آنجا که صنعت خودرو تقاضای بیشتری را در مورد سبک وزن ، ایمنی و زیبایی شناسی چرخ ها قرار می دهد ، فناوری قالب های ریخته گری با فشار کم برای چرخ ها نیز روند توسعه زیر را ارائه می دهد:
ساختار قالب هوشمند
طراحی ماژولار: بازده جایگزینی و نگهداری را بهبود بخشید.
سنسورهای یکپارچه: نظارت بر زمان واقعی دمای قالب ، راندمان خنک کننده و درجه سایش.
دیجیتالی شدن و طراحی هوش مصنوعی
شبیه سازی فرآیند دوقلوی دیجیتال: ساختار قالب و فرآیند ریخته گری را بهینه کنید.
تنظیم پارامتر هوشمند هوش مصنوعی: بهبود قوام ریخته گری و نرخ عملکرد.
تولید سبز
از عوامل آزاد سازی محیط زیست و سیستم های خنک کننده صرفه جویی در آب استفاده کنید.
بهینه سازی استفاده از مواد ، کاهش زباله و انتشار کربن.
قالب های یکپارچه چند منظوره
برای بهبود اتوماسیون و راندمان تولید ، طراحی یکپارچه گرمایش ، سرمایش ، جاروبرقی و سایر سیستم ها را تحقق بخشید. $ $