Moldes de fundição por gravidade e fundição de liga de alumínio para cabeça de cilindro do motor: Guia de design de ferramentas de molde Xinfeng

Moldes de fundição por gravidade e fundição de liga de alumínio para cabeça de cilindro do motor: Guia de design de ferramentas de molde Xinfeng

A fundição de alumínio da cabeça do cilindro do motor depende da solidificação sequencial controlada; O design do ascensor de moldes de fundição por gravidade pobre aumenta a taxa de rejeição de encolhimento interno para 29% em ensaios de fundição. Este guia abrange o projeto de molde, limites de processo e notas de aquisição para LPDC e ferramentas de gravidade.

O molde da cabeça do cilindro deve acomodar um complexo casaco de água e núcleos da galeria de óleo. A tolerância de posicionamento do núcleo ± 0,15 mm impede o deslocamento do núcleo, o que causa desvio da espessura da parede e risco de vazamento de refrigerante em fundições de cabeça de cilindro do motor acabadas.

Os moldes de fundição por gravidade dependem da alimentação do ascensor para zonas de boss espessas. O volume do ascensor inferior a 17% do volume de fundição leva a uma porosidade de encolhimento isolada nos bosses do assento da válvula. Mangas exotérmicas aumentam o tempo de alimentação em 34%.

Moldes de fundição de baixa pressão para cabeça de cilindro utilizam o enchimento laminar de gating inferior. A velocidade de enchimento limitada a menos de 0,18 m/s reduz a formação de inclusão de óxido. O enchimento turbulento acima de 0,3 m/s aumenta os defeitos de óxido dobrado em 51%.

Temperatura de pré-aquecimento do molde para a fundição de alumínio da cabeça do cilindro permanece dentro de 320-380 ℃. O pré-aquecimento abaixo de 300 ℃ cria fechamento frio nas paredes finas da porta de escape, onde a espessura da parede pode ser tão baixa quanto 3,5 mm.

Molde de fundição a pressão (CPC) para cabeça de cilindro reduz a porosidade do gás. A atmosfera protetora de argão dentro do molde CPC suprime a oxidação de fusão, reduzindo a taxa de rejeição de inclusão de óxido em 38% em comparação com a fundição por gravidade.

O design de ventilação do núcleo dentro da jaqueta de água é crítico. Profundidade da fenda de ventilação do núcleo controlada para 0,1-0,15 mm de escape de ar preso. As aberturas de ventilação do núcleo bloqueadas causam poros de gás e reduzem a taxa de passagem da pressão da cabeça do cilindro.

O fendimento de fadiga térmica do molde ocorre em áreas de alto fluxo de calor ao redor das portas de escape. A superfície da cavidade H13 sem nitretação pode rachar após 9.000 ciclos de fundição. A camada de nitruração de 0,08-0,12 mm prolonga a vida útil em 42%.

A variação da espessura da parede de fundição da cabeça do cilindro deve ser controlada dentro de ± 0,4 mm. As seções mais finas arrefecem rapidamente, enquanto os bosses grossos permanecem quentes, criando centros térmicos que exigem alimentação dedicada em moldes de fundição por gravidade.

A seleção de revestimento de molde para ferramentas de cabeça de cilindro do motor equilibra o isolamento e a liberação. A espessura do revestimento mantida de 0,2 a 0,35 mm retarda a extração de calor em paredes finas. O revestimento demasiado grosso reduz a transferência de calor e prolonga o tempo de ciclo em 20%.

Xinfeng molde integra validação de simulação para cabeça de cilindro moldes de fundição por gravidade. A simulação ProCAST prevê a sequência de solidificação e identifica pontos quentes com precisão de 87% antes da usinagem da cavidade.

Requisito de teste de estanqueidade de pressão para cabeça de cilindro acabado é 0,6 MPa de retenção de ar por 120 segundos. Poros de microcontração maiores que 0,15 mm causarão queda de pressão e falha de vazamento neste teste.

O layout de ejeção de molde para fundição de cabeça de cilindro pesada deve distribuir a força uniformemente. A força de ejeção local acima de 90 kN pode dobrar paredes finas da porta de escape. Múltiplas mangas de ejetor em torno dos chefes principais minimizam a distorção.

A liga de alumínio A356 é amplamente usada para a fundição de alumínio da cabeça do cilindro do motor. Seu encolhimento volumetrico atinge 4,2% durante a solidificação, exigindo um design cuidadoso de ascensor em moldes de fundição por gravidade para compensar o encolhimento.

CPC contra pressão molde de fundição a pressão a planatura da face de vedação deve permanecer dentro de 0,03 mm. lacuna de vedação acima de 0,2 mm quebra a atmosfera protetora e permite que o oxigênio forme filmes de óxido no derretimento da cabeça do cilindro.

Circuito de resfriamento de molde para cabeça de cilindro alvos campo de temperatura equilibrado. A diferença de temperatura em toda a cavidade do molde acima de 45 ℃ cria estresse residual, o que causa deformação após usinagem e tratamento térmico.

A temperatura de fundição por gravidade para a cabeça do cilindro A356 é comumente 710-740 ℃. Temperatura abaixo de 700 ℃ aumenta o risco de falha em seções finas da porta em 44%. Mais de 750 ℃ aumenta a absorção de hidrogênio e a porosidade do gás.

A expansão térmica da areia do núcleo deve ser calculada no projeto do molde. O núcleo de areia de sílica expande-se em 0,8% a 600 ℃, o que pode rachar paredes finas de fundição de alumínio se nenhuma liberdade de expansão for reservada em moldes de fundição por gravidade.

Moldes de fundição de baixa pressão para cabeça de cilindro aplicam pressão de retenção de 0,07-0,12 MPa após o enchimento. O tempo de retenção segue a regra da parede mais espessa: 2,5 segundos por mm de espessura da parede para os chefes do assento da válvula.

O controle de flash na linha de separação do molde da cabeça do cilindro depende de uma distância apertada. Espaço de separação mantido abaixo dos limites de 0,03 mm flash de alumínio. A remoção de flash adiciona trabalho manual e aumenta o custo de processamento unitário em 13%.

O refinamento do grão de aço do molde melhora o desempenho da fadiga térmica. O aço H13 refundido com electroslag reduz as inclusões não metálicas, estendendo a vida útil da cavidade em 26% em comparação com o H13 convencional de fusão ao ar para moldes de cabeça de cilindro.

A filtração de derretimento antes do derretimento reduz as inclusões na fundição de alumínio da cabeça do cilindro. 20 filtro de cerâmica PPI remove 56% das partículas de óxido maiores que 60 μm. As impurezas restantes podem se tornar locais de iniciação de rachaduras de fadiga.

Ciclo de manutenção preventiva para Gravity Casting M