راه حل بهینه سازی قالب ریخته گری موتور سیکلت چرخ برای بهبود دقت ریخته گری

قالب ریخته گری موتور سیکلت توپی چرخ به دقت ابعادی بالا ، تعادل پویا و قدرت مکانیکی نیاز دارید. قالب سیستماتیک و بهینه سازی فرآیند می تواند به طور قابل توجهی انقباض ، تخلخل ، اجزاء و تغییر شکل را کاهش دهد ، در حالی که فاکتور "دقت پس از پردازش" را به حداقل می رساند و از این طریق هزینه ها و بهبود عملکرد را کاهش می دهد. شبیه سازی ریخته گری می تواند قبل از تولید ، جریان گرما و جامد سازی را شناسایی و تصحیح کند و از بازپرداخت گسترده قالب آزمایشی جلوگیری کند.

1) در مرحله طراحی از شبیه سازی ریخته گری استفاده کنید
زمینه و هدف: شبیه سازی می تواند جریان ، خنک کننده ، گرفتار هوا ، تغذیه کافی و مکان های کانون را قبل از ساخت قالب و آزمایش پیش بینی کند ، و به طور قابل توجهی تعداد آزمایشات و میزان ضایعات را کاهش می دهد. بسیاری از شرکت ها برای کاهش ریسک و هزینه ، شبیه سازی را "باید انجام دهند" می دانند.
magmasoft.com
magmasoft.de
مراحل قابل اجرا
پاکسازی CAD: اتاق ها و شکاف های کوچک غیر ضروری را بردارید. سطوح پوسته نازک را ادغام کرده و تأیید کنید که جامد عاری از شکاف است.
مدل سازی مواد و شرایط مرزی: خصوصیات ترموفیزیکی وابسته به دمای آلیاژ (چگالی ، هدایت حرارتی ، گرمای خاص) را وارد کنید ، دمای اولیه قالب/هسته را تنظیم کنید ، دمای ریختن ، میزان ریختن و مقاومت حرارتی بین سطحی را تنظیم کنید.
مشبک و مرحله زمانی: مش را در دیوارهای نازک و جزئیات اصلاح کنید. تجزیه و تحلیل همگرایی مش را انجام دهید.
"طراحی مجازی آزمایشات (DO)" را انجام دهید: رفت و برگشت پارامتر را بر روی محل دروازه ، ریختن درجه حرارت ، اندازه/محل تغذیه ، دمای قالب و سایر پارامترها انجام دهید تا عوامل مؤثر بر تخلخل ، کوچک شدن ، خاموش شدن سرد و تفکیک را شناسایی کنید. توضیح خروجی کلیدی: روی میدان سرعت در حین پر کردن تمرکز کنید (چه جریان برگشتی/ادی وجود دارد) ، میدان دما (لکه های داغ) ، ناحیه مایع نهایی قبل و بعد از جامد سازی (فاصله تغذیه) و کانتورهای انقباض و تخلخل پیش بینی شده.
تکرار: ریختن/تغذیه/خنک کننده را مطابق با نتایج شبیه سازی تنظیم کنید و شبیه سازی را دوباره انجام دهید تا توالی جریان/جامد سازی گرما از اصل جامد سازی جهت "از دور به نزدیک ، از نازک تا ضخیم" برآورده شود.
تأیید: منحنی های دما ثبت شده برای اولین دسته از قالب های آزمایشی را با مکان های ترک/تخلخل حرارتی اندازه گیری شده در ریخته گری ها مقایسه کنید. اگر اختلافات قابل توجهی وجود دارد ، داده های مواد یا شرایط مرزی را برای خطاهای ورودی مرور کنید.

2) سیستم شیروانی و تغذیه را بهینه کنید
اصل اصلی: یک سیستم دروازه خوب ، پر کردن صاف (تلاطم سطح پایین) را تضمین می کند ، در حالی که سیستم تغذیه (Riser) تضمین می کند که فلز مایع در حین جامد شدن به مناطق بحرانی تغذیه می شود و از این طریق از حفره ها و ترک های کوچک شدن جلوگیری می کند. جامد سازی جهت و قرار دادن دروازه های جانبی/تغذیه مهم است. خدمات وب آمازون ، شرکت
magmasoft.de
راه حل های عملی خاص
طراحی فرآیند دروازه: جریان ذوب را از نواحی بزرگ/ضخیم و ضخیم به مناطق نازک دیواره ای به صورت "معکوس" تغذیه کنید (یعنی ، انتهای نازک و دیستال را در ابتدا و مناطق ضخیم و مرکزی به پایان برسانید).
دروازه پله ای (Sprue → Runner → Gate): برای کنترل سرعت و کاهش پراکنده ، یک انقباض مرحله به مرحله یا گسترش مقطع دونده را تنظیم کنید.
از فیلترها و تله های حباب استفاده کنید تا ورود اکسید در حفره قالب کاهش یابد. تحقیقات MDPI نشان می دهد که اضافه کردن فیلترها ، دروازه های چرخان یا دروازه های سه گانه می تواند به طور موثری شامل اکسید و تخلخل شود.
MDPI
طراحی Riser: از شبیه سازی استفاده کنید تا مشخص شود که کدام مناطق کمترین استحکام یافته و در کجا می توان Risers را قرار داد. در هر زمان ممکن ، برای بهبود بازیابی ، در مکانهای غیر ماشین یا به راحتی قابل جابجایی قرار دهید (می توان از ابزارهای بهینه سازی اتوماتیک برای تنظیم شکل و مکان بالایی استفاده کرد).
magmasoft.de
قوانین چیز/یادداشت ها
مقطع ناگهانی در مسیر شیروانی را کاهش دهید (مقطع ناگهانی می تواند باعث پرش سرعت موضعی و تلاطم شود). در اولویت بندی لرزهای موضعی (به نقطه 6) یا تزریق جانبی برای مناطق مستعد انقباض.
خطاهای رایج: دروازه خیلی دور از کانون است و از رسیدن به آن جلوگیری می کند ، یا روکش خیلی سریع خنک می شود تا مؤثر باشد - هر دو با استفاده از شبیه سازی قابل پیش بینی و اصلاح هستند.

3) کنترل دما ، دمای قالب و پنجره فرآیند را کنترل کنید
چرا مهم: دما به طور مستقیم بر سیالیت فلزی ، میزان جذب اکسیداسیون/هیدروژن و ساختار جامد سازی نهایی تأثیر می گذارد. دمای ذوب پایدار و دمای قالب برای اطمینان از دقت قابل تکرار ضروری است. توصیه می شود در نمودار فرآیند و ثبت پروفایل های روزانه ، یک ماتریس "دمای دمای دمای آلیاژ" ایجاد کنید.
چدن ویتنام
MDPI
پارامترها و ابزارهای توصیه شده
ریختن آلیاژ آلومینیوم (قانون دامنه انگشت شست): دمای بهینه شده به طور کلی بین 660-750 درجه سانتیگراد است (بین آلیاژهای مختلف و فرآیندهای مختلف کمی متفاوت است). برای اکثر ریخته گری های آلومینیومی ، دمای بهینه ریختن به طور معمول تقریباً 680-720 درجه سانتیگراد است. (برای جزئیات بیشتر به کتابچه راهنمای آلیاژ آلومینیوم خاص خود مراجعه کنید.) چدن ویتنام
MDPI
دمای قالب/حفره (ریخته گری/قالب دائمی): به طور معمول بین 150-250 درجه سانتیگراد (بسته به ماده قالب و آلیاژ) نگهداری می شود. درجه حرارت خیلی کم می تواند باعث ایجاد جریان خاموش/ناکافی شود ، در حالی که درجه حرارت بیش از حد بالا می تواند سایش قالب را تسریع کرده و زمان چرخه را افزایش دهد.
ریخته گری CEX
empcasting.com
روش های اندازه گیری و کنترل: ترموکوپل ها را روی ذوب و قالب نصب کرده و این دما را ضبط کنید (حداقل یک بار در هر تغییر در هر گرما). برای تأیید ثانویه در مراحل بحرانی از یک اسلحه دمای IR یا ترموکوپل های درون خط استفاده کنید. هشدارهای کنترل دما و سوابق دسته ای را ایجاد کنید.
توصیه های کنترل فرآیند
محدودیت های فوقانی/پایین و یک برنامه پاسخ (روش استفاده از انحراف دما) را تعیین کنید.
زمان نگهدارنده ذوب و فشار ترکیب شیمیایی (به ویژه برای SR ، MG و غیره) ناشی از چند گرمای چندگانه باید ثبت شود و در روشهای کنترل کیفیت گنجانیده شود.

4) فرآیند ریخته گری مناسب و مواد قالب را انتخاب کنید
نقاط تصمیم گیری کلیدی: برای قطعاتی مانند قطب های چرخ که به خصوصیات و مکانیکی با دقت بالا نیاز دارند ، ریخته گری با فشار بالا (HPDC) یا ریخته گری کم فشار (LPC) برای دستیابی به چگالی بهتر و کیفیت سطح ترجیح داده می شود. برای دسته های کوچک یا حفره های پیچیده ، قالب های ماسه ای دقیق یا قالب های دمای ثابت نیز مناسب هستند. مواد قالب (مانند H13) و درمان سطح به طور مستقیم بر عمر قالب و سطح سطح تأثیر می گذارد.
sunrise-metal.com
magmasoft.de
جزئیات عملیاتی
دسته های بزرگ با اشکال مناسب → ریخته گری های مرگ ترجیح داده می شوند (هزینه پایین تر ، پایداری بعدی و سطح خوب).
دسته های کوچک و متوسط با حفره های عمیق-ریخته گری کم فشار گزینه ای برای کاهش تخلخل است.
تصفیه مواد/سطح قالب: H13 یا فولاد قالب با استحکام بالا با عملیات حرارتی (خاموش و خنک کردن) و در صورت لزوم پوشش نیتراید/سرامیکی برای کاهش چسبندگی و سایش.
موقعیت های مرجع پس از ماشین سازی را در حین طراحی در نظر بگیرید (سعی کنید سطوح مهم جفت گیری را در همان قالب قالب طراحی کنید تا موقعیت یابی تک مرحله ای را تسهیل کنید).

5) طراحی یکنواخت ساختاری و ضخامت دیوار (هماهنگی طراحی بخشی)
اصل: تغییرات ناگهانی در ضخامت دیوار می تواند "نقاط داغ" محلی ایجاد کند ، که منجر به جامد سازی جهت کنترل نشده ، انقباض داخلی یا غلظت استرس می شود. ضخامت دیواره یکنواخت همراه با گوشه های گرد می تواند به طور قابل توجهی نقص ریخته گری و اعوجاج را کاهش دهد.
dfmpro.com
طراحی نقاط کلیدی (مستقیماً قابل اجرا)
تغییرات ناگهانی در ضخامت را به حداقل برسانید: از انتقال تدریجی استفاده کنید ، محفظه ها را افزایش داده و شعاع گوشه ای را افزایش دهید (بسته به اندازه) بسته به اندازه).
در صورت امکان ، به جای ضخیم شدن موضعی ، از طریق دنده ها به نیازهای قدرت برسید. ضخامت دنده به طور کلی نباید به طور قابل توجهی بیشتر از دو برابر ضخامت دیواره مجاور باشد.
برای موقعیت های بحرانی/جفت گیری (سوراخ های تحمل ، سطوح فلنج) ، کمک هزینه های ماشینکاری واضح را در قالب ارائه دهید (به نقطه 8 مراجعه کنید) و داده های مربوط به نقاشی را علامت گذاری کنید.

6) کاهش تخلخل و اجزاء: خلاء درمان ذوب/ریخته گری کم فشار
مسئله اصلی: آلیاژهای آلومینیوم به راحتی هیدروژن را در حالت مایع حل می کنند (که به عنوان منافذ پس از تراکم رسوب می شود). علاوه بر این ، اجزاء اکسید می توانند با جریان آشفته وارد حفره قالب شوند. کنترل ذوب و کمک خلاء اقدامات کلیدی است.
Moderncasting.com
empcasting.com
موارد عملی
تصفیه ذوب: از یک دستگاه جدا کننده دوار یا جابجایی گاز بی اثر (آرگون/نیتروژن) همراه با همزن ذوب استفاده کنید و به طور مرتب از شار/سرباره برای از بین بردن اجزاء سطح استفاده کنید. گزارش های مدرن اغلب به عنوان یک روش استاندارد به عنوان یک روش استاندارد ذکر می شود.
Moderncasting.com
محتوای هیدروژن هدف: به طور معمول ، هدف تقریباً 0.2-0.3 میلی لیتر H₂/100 گرم (یا پایین تر) برای کاهش تخلخل است. (مقادیر قابل قبول بین منابع کمی متفاوت است و باید بر اساس نتایج تجربی و اندازه گیری کالیبره شود.) Migal.co
aluminiumceramicfiber.com
خلاء/ریخته گری کم فشار: در صورت امکان ، با استفاده از پر کردن خلاء یا ریخته گری خلاء ، می تواند به طور قابل توجهی گرفتار هوا و تخلخل را به ویژه برای قطعات باریک و با تقاضای بالا کاهش دهد.
empcasting.com
آزمایش و ضبط
توصیه می شود محتوای هیدروژن ذوب را با استفاده از تجهیزات اندازه گیری محتوای LECO/هیدروژن ، بصورت خطی یا به صورت دسته ای آزمایش کنید. بررسی های نقطه اشعه ایکس نیز باید برای تأیید اثربخشی اقدامات تخلیه/خلاء انجام شود. $ $