Projeto Princípio e Análise de otimização de processos de molde de fundição de baixa pressão para cubo de roda

1. Visão geral do processo de fundição de baixa pressão do cubo de roda
Fundição de baixa pressão do cubo de roda usa principalmente a pressão do ar no tanque de pressão fechada para pressionar a liga de alumínio fundido na cavidade do molde e depende do controle da pressão e da temperatura para obter enchimento e solidificação precisos.
Breve descrição do fluxo do processo:
O líquido de alumínio no forno de fusão é aquecido a 700-730 ° C;
O metal é empurrado pela pressão do ar de 0,02-0,06 MPa através do riser fechado;
O líquido de metal é lentamente preenchido na cavidade do molde do fundo do molde para reduzir a turbulência e a formação de poros;
A pressão é mantida por um período de tempo sob pressão constante para alcançar uma boa compensação de encolhimento;
Após o resfriamento da temperatura predefinida, o molde é aberto e a fundição é ejetada;
Digite os processos subsequentes, como tratamento térmico e processamento.
Vantagens do processo:
Solidificação seqüencial e compensação direcional de encolhimento podem ser alcançadas;
A estrutura interna do elenco é densa e o grão é refinado;
O enchimento do molde é mais estável, adequado para rodas de estrutura complexas;
Utilização de material mais alta e taxa de rendimento.

2. Análise dos princípios de design de moldes
O molde do cubo da roda deve não apenas atender à função de moldagem geométrica, mas também atender aos requisitos de equilíbrio térmico, distribuição de tensão e processo automatizado e ter boa rigidez estrutural, resistência à fadiga térmica e adaptabilidade do processo.
Projeto da estrutura da cavidade
Princípios de design de superfície de separação:
A separação horizontal axial é geralmente adotada para garantir a abertura suave do molde;
A linha de despedida deve evitar os raios e as áreas de alto estresse para reduzir o flash;
Transição entre costelas e espessura da parede:
Os raios e as áreas do orifício central precisam ser projetados com transições e costelas suaves para evitar a concentração de tensão;
A espessura da costela deve ser controlada de 0,6 a 0,8 vezes a espessura da fundição.
Configuração do mecanismo de tração do núcleo:
A tração do núcleo é controlada por um cilindro ou uma coluna guia inclinada para o espaço interno do raio ou o orifício decorativo do cubo.
Design de sistema de fundição
Layout ingate:
Geralmente está localizado na parte inferior do raio para alcançar o preenchimento de baixo para cima e evitar inclusões de filme de óxido;
Tente manter um layout simétrico para obter um campo de fluxo estável.
Pontos -chave do design do riser:
O projeto do diâmetro do tubo precisa levar em consideração a perda de pressão e o controle da taxa de fluxo, geralmente com um diâmetro de 30 a 50 mm;
O riser precisa estar equipado com um filtro de cerâmica para interceptar inclusões de óxido.
Design de ventilação:
Um orifício de ventilação ou vácuo delgado é aberto na parte superior ou canto do molde;
Evite defeitos de superfície, como enchimento incompleto e fechado a frio.
Design do sistema de refrigeração
Distribuição do canal de água de resfriamento:
O canal de água passa pela zona quente (como raios e jantes), e as mangas de cobre ou tubos de aço são usados ​​para resfriamento de molde;
O diâmetro do canal de água é geralmente de 8 a 12 mm para garantir uma transferência de calor eficiente.
Resfriamento controlável:
A diferença de temperatura de cada parte do molde pode ser controlada ajustando a taxa de fluxo, válvulas solenóides, termopares e outros sistemas;
O sistema do controlador de temperatura do molde pode ser introduzido para obter controle de temperatura em circuito fechado.
Material de molde e tratamento de superfície
Seleção de aço de molde:
Comumente usados ​​como H13, 8407, Skd61, etc. têm força de alta temperatura e resistência a trincas térmicas;
Para áreas onde o estresse térmico é concentrado, podem ser usadas inserções de liga de cobre de alta condutividade térmica (como BECU).
Processo de fortalecimento da superfície:
Tratamento de nitretação: melhore a dureza da superfície e evite a aderência do mofo;
Casado de PVD: resistência a oxidação de alta temperatura, vida longa;
A vida útil do serviço de molde pode atingir 50.000 a 100.000 vezes, e as áreas de rachaduras e desgaste quentes precisam ser inspecionadas regularmente.

3. Análise de otimização de processos
Controle de enchimento de metal
Curva de velocidade de enchimento:
Preenchimento lento na seção frontal para reduzir as inclusões da oxidação;
Acelere o preenchimento da área superior na seção traseira para melhorar a integridade do preenchimento.
Controle de temperatura líquido de alumínio:
Muito alto causará encolhimento e grãos grossos;
Muito baixo tornará o enchimento difícil e fácil de fechar ao frio;
Geralmente controlado a 690 ± 10 ° C.
Controle de temperatura do molde:
Temperatura inicial do molde 200-250 ° C;
Mantenha a estabilidade através do controlador de temperatura do molde ou pulverização intermitente de grafite.
Controle de nós quente e frio
Método de identificação do nó quente:
A análise de campo térmico da zona quente é realizada com a ajuda do software de simulação (como Magmasoft, Procast);
Nós quentes comuns estão localizados na área de transição entre a borda e o raio.
Otimização do canal de resfriamento:
Aumentar a taxa de fluxo e reduzir o espaçamento do canal;
Use materiais de alta condutividade térmica para ajudar o resfriamento local.
Controle de solidificação seqüencial:
Alcançar a compensação direcional de encolhimento através do controle da pressão aumenta ou o resfriamento forçado;
Reduza o encolhimento e o encolhimento e melhore a densidade.
Supressão de encolhimento e poros
Controle de porosidade:
Degas o líquido de alumínio antecipadamente (desidrogenação do rotor);
Use filtro de espuma de cerâmica para filtrar a escória.
Compensação de encolhimento:
Ajuste o tempo de retenção e a taxa de aumento da pressão;
Projete ferro frio local ou riser auxiliar na zona quente (simular canal de encolhimento).
Gestão da vida de mofo
Ciclo de gravação e monitoramento:
Registre a curva de vida do molde e analise as condições para a formação da área de rachadura térmica;
Tecnologia de reprocessamento da superfície:
Use revestimento a laser ou soldagem de faísca elétrica para prolongar a vida útil da área de rachadura térmica;
Simulação do ciclo térmico do molde:
Simular a distribuição de estresse térmico do molde e prever a área propensa a trincas fadiga;
Usado para otimizar a estrutura do molde ou ajustar o plano de resfriamento.

4. Tendências de desenvolvimento
À medida que a indústria automotiva atribui uma demanda mais alta sobre leves, segurança e estética das rodas, a tecnologia de moldes de fundição de baixa pressão para rodas também apresenta as seguintes tendências de desenvolvimento:
Estrutura inteligente de molde
Projeto modular: melhorar a eficiência de substituição e manutenção;
Sensores integrados: monitoramento em tempo real da temperatura do molde, eficiência de resfriamento e grau de desgaste.
Digitalização e design de IA
Simulação de processo duplo digital: otimize a estrutura do molde e o processo de fundição;
Ajuste de parâmetro inteligente da IA: Melhore a consistência da fundição e a taxa de rendimento.
Fabricação verde
Use agentes de liberação ecológica e sistemas de resfriamento para economizar água;
Otimize a utilização do material, reduza as emissões de resíduos e carbono.
Moldes integrados multifuncionais
Realize o design integrado de aquecimento, resfriamento, aspiração e outros sistemas para melhorar a automação e a eficiência da produção.