พารามิเตอร์ที่สําคัญและวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพของการออกแบบแม่พิมพ์หล่อโลหะผสมอลูมิเนียม

พารามิเตอร์ที่สําคัญและวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพของการออกแบบแม่พิมพ์หล่อโลหะผสมอลูมิเนียม

สรุป
อลูมิเนียมอัลลอยด์มีความหนาแน่นต่ําความแข็งแรงเฉพาะสูงและความต้านทานการกัดกร่อนใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์การบินการผลิตเครื่องจักรและอิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบแม่พิมพ์เป็นส่วนสําคัญของกระบวนการหล่อโลหะผสมอลูมิเนียมซึ่งเป็นตัวกําหนดโดยตรงถึงความถูกต้องของมิติการหล่อคุณภาพผิวและประสิทธิภาพการผลิต

1 . บทนํา
หล่อโลหะผสมอลูมิเนียมใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีน้ําหนักเบาเช่นกระบอกสูบเครื่องยนต์รถยนต์เปลือกเกียร์ส่วนประกอบการบินและเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยการเพิ่มขึ้นของความต้องการในการหล่อโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีคุณภาพสูงการออกแบบแม่พิมพ์แบบดั้งเดิมจะค่อยๆเปลี่ยนไปสู่การพัฒนาแบบดิจิทัลการปรับแต่งและอัจฉริยะ
แม่พิมพ์ไม่เพียงแต่สร้างอลูมิเนียมหลอมเหลวโดยตรงแต่ยังต้องทนต่อการกัดกร่อนของอุณหภูมิสูงวงจรความเมื่อยล้าความร้อนและการสึกหรอทางกล ดังนั้นการออกแบบที่ถูกต้องจึงเป็นสิ่งสําคัญในการลดข้อบกพร่องเช่นช่องระบายความร้อนและการหดตัวและยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์

2พารามิเตอร์ที่สําคัญในการออกแบบแม่พิมพ์
2.1การเลือกวัสดุแม่พิมพ์
เหล็กหล่อที่ใช้กันทั่วไป: h 13 ( 4cr5moSiV 1 ),8407 (ปรับเปลี่ยนh 13 )และเหล็กหล่อร้อนอื่นๆมักใช้ในแม่พิมพ์หล่อโลหะผสมอลูมิเนียม ลักษณะของพวกเขาคือความต้านทานความร้อนสูงความแข็งแรงสูงความต้านทานความร้อนที่ดีและความสามารถในการประมวลผล
กระบวนการบําบัดความร้อน:ผ่านการชุบ+การชุบ(การชุบ+การชุบ)ความแข็งที่เหมาะสมสําหรับการหล่อโลหะผสมอลูมิเนียม(โดยทั่วไป44-48 HRC )แม้ในอุณหภูมิสูงสามารถรับประกันความเหนียวที่เพียงพอ
พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ :
การนําความร้อน:กําหนดความสม่ําเสมอของอุณหภูมิแม่พิมพ์และประสิทธิภาพการระบายความร้อน
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน:ส่งผลต่อเสถียรภาพของขนาดแม่พิมพ์
ความเมื่อยล้าด้วยความร้อน:ป้องกันการแตกร้าวที่เกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิ
การควบคุมข้อบกพร่องของวัสดุ:ต้องการความบริสุทธิ์สูงของเหล็กเพื่อลดการยึดเกาะและป้องกันแหล่งที่มาของรอยร้าว
2.2การออกแบบระบบเท
ตําแหน่งหัวฉีด:ตําแหน่งที่เหมาะสมของหัวฉีดสามารถลดเส้นทางการบรรจุลดการผสมออกไซด์และข้อบกพร่องของรูพรุนและหลีกเลี่ยงการฉนวนกันความร้อน รูปร่างของหัวฉีดและส่วนตัดขวาง:พัดลมรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือวงกลมครึ่งวงกลมใช้กันทั่วไป ขนาดตัดขวางต้องตรงกับอัตราการไหลของอลูมิเนียม พอร์ตขนาดใหญ่เกินไปมีแนวโน้มที่จะทําให้เกิดการชะล้างพอร์ตขนาดเล็กเกินไปง่ายต่อการสร้างช่องระบายความร้อน

การออกแบบช่องทางไหลและช่องทางข้าม:เวลาในการเติมแต่ละโพรงต้องมีความสมดุลเพื่อป้องกันการไหลของอลูมิเนียมปั่นป่วน เทตรง:เทแนวนอน:อัตราส่วนตัดขวางของหัวเทมักเป็น1:2:1,5

เวลาในการบรรจุและการควบคุมความเร็ว:ในการหล่อความดันเวลาในการบรรจุโดยทั่วไปจะถูกควบคุมระหว่าง0.04-0.08วินาทีเพื่อให้แน่ใจว่าอลูมิเนียมเหลวจะเต็มไปด้วยโพรงก่อนการแข็งตัว

2.3ระบบควบคุมความเย็นและอุณหภูมิ
รูปแบบช่องระบายความร้อน:ช่องระบายความร้อนควรอยู่ใกล้กับจุดร้อน(เช่นผนังหนาและบริเวณใกล้เคียง)แต่ควรหลีกเลี่ยงการทําให้แม่พิมพ์อ่อนแอลง

เทคโนโลยีการระบายความร้อนในท้องถิ่น:สามารถใช้ตัวนําความร้อนสูงหรือท่อความร้อนในพื้นที่ผนังหนาเพื่อเพิ่มความเย็นและป้องกันการหดตัว

อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ:ตัวควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์เพื่อรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิแม่พิมพ์เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดรอยแตกเนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิมากเกินไป การตรวจสอบอุณหภูมิ:เทอร์โมคัปเปิ้ลถูกติดตั้งในตําแหน่งที่สําคัญสําหรับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการควบคุมลูปปิด
2.4ระบายอากาศและระบบล้น
การออกแบบท่อระบายอากาศ:ท่อระบายอากาศมักมีความกว้าง0.30.5มิลลิเมตรและมีความลึก0.020.05มิลลิเมตรเพื่อให้แน่ใจว่าการระบายอากาศของก๊าซจะราบรื่นและไม่มีอลูมิเนียมหลอมละลาย
ร่องล้น:เก็บฟิล์มออกไซด์และโลหะหลอมเย็นที่เข้าสู่โพรงเป็นครั้งแรกเพื่อป้องกันไม่ให้ข้อบกพร่องเข้าสู่การหล่อหลัก
เทคโนโลยีช่วยสูญญากาศ:สําหรับความต้องการสูงของการหล่อ(เช่นชิ้นส่วนโครงสร้างรถยนต์)ปั๊มสูญญากาศสามารถใช้เพื่อลดรูพรุน

3 .วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ
3.1การเพิ่มประสิทธิภาพตามการจําลองCAE
การจําลองการบรรจุ:การใช้proCASTและMAGMASoftและซอฟต์แวร์อื่นๆเพื่อทํานายเส้นทางการไหลของอลูมิเนียมและการกระจายอุณหภูมิเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพตําแหน่งและขนาดของหัวฉีด
การวิเคราะห์การแข็งตัว:กําหนดลําดับการแข็งตัวเพื่อหลีกเลี่ยงการหดตัวและจุดร้อน
การทําซ้ําพารามิเตอร์:ตามผลการจําลองให้ปรับเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องระบายความร้อนรูปแบบและอัตราการไหลเพื่อให้ได้อุณหภูมิแม่พิมพ์ที่สมดุล 3.2การออกแบบชิ้นส่วนแบบโมดูลาร์และเปลี่ยนได้
ตัวยึดแกน(เช่นแม่พิมพ์ยึดและปลั๊กอิน)สามารถเปลี่ยนแยกต่างหากซึ่งจะช่วยลดต้นทุนในการเปลี่ยนแม่พิมพ์ทั้งหมด
การบํารุงรักษา:โครงสร้างแบบแยกส่วนช่วยในการซ่อมแซมรอยร้าวและพื้นที่สึกหรอได้อย่างรวดเร็วลดเวลาหยุดทํางาน
3.3เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวและการเคลือบผิว
การแทรกซึมไนโตรเจน:ปรับปรุงความแข็งของพื้นผิวแม่พิมพ์และความต้านทานการสึกหรอลดการยึดเกาะ
การเคลือบPVD/CVDเช่นTiNและCrNช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนได้อย่างมีนัยสําคัญ