Proceso de producción de moldes de fundición a presión y diseño del sistema de vertido
La fundición a presión es uno de los métodos importantes para formar metales no ferrosos. La calidad de las piezas de fundición a presión depende en un 80% del molde de fundición a presión. Hacer un buen molde de fundición a presión es la clave para el desarrollo de productos. Durante el proceso de fundición a presión, debido a las diferentes condiciones de flujo del metal fundido en la cavidad del molde, pueden ocurrir fenómenos indeseables como separación en frío, patrones, poros y segregación. Por lo tanto, es muy necesario controlar el estado de flujo del metal fundido en la cavidad del molde. La clave para controlar el estado de flujo del metal fundido en la cavidad del molde reside en el diseño del sistema de vertido y drenaje del molde de fundición a presión.
1. Proceso de fabricación de moldes de fundición a presión
El proceso anterior es un proceso aproximado para fabricar moldes de fundición a presión, pero no es estático. La coordinación debe llevarse a cabo durante todo el proceso de producción, la información en cada etapa debe retroalimentarse y ajustarse constantemente y el plan de diseño debe modificarse en función de los resultados del análisis para lograr resultados prácticos. El autor ha estado involucrado en el desarrollo de moldes de fundición a presión durante muchos años. Las precauciones relevantes en el proceso de fabricación de moldes se resumen a continuación para referencia de sus colegas.
(1) Los dibujos del cliente deben inspeccionarse y verificarse.
De acuerdo con las características del proceso de fundición a presión y los grados de los metales no ferrosos, el diseño del plano en blanco es primero. Se lleva a cabo y luego se inicia el diseño del molde. Para algunas estructuras que no cumplen con el proceso de fundición a presión, debemos comunicarnos con el cliente de manera oportuna y realizar modificaciones según el consentimiento del cliente. Los departamentos de I+D de las tres famosas marcas de motocicletas japonesas se centran en la verificación de los dibujos al comienzo del desarrollo, para evitar pérdidas en el desarrollo y reducir el tiempo de desarrollo.
El diseño del molde de fundición a presión está relacionado con el grado del metal no ferroso. Especialmente para la aleación de aluminio ADC6 (estándar JIS), la estructura del sistema de vertido y el ángulo de inclinación son diferentes de las aleaciones de aluminio ordinarias y deben tratarse adecuadamente de acuerdo con sus características, como poca fluidez y alta temperatura de fundición a presión. La aleación de aluminio ADC6 se ha utilizado ampliamente en piezas de alta resistencia en Japón, pero menos en China. Los problemas comunes de los moldes de fundición a presión de aleación de aluminio ADC6 incluyen: corta vida útil del molde; gran resistencia al desmolde, fácil de deformar, tirar del molde y grietas cuando se expulsa la pieza de trabajo, propensa a formar patrones y grietas en el frío; ocurren en partes que sobresalen del molde, etc. Esto debe abordarse con anticipación durante el proceso de diseño.
(2) Hacer un buen trabajo al probar el molde.
En la etapa de prueba del molde, no se debe probar simplemente el tamaño del molde, sino más importante aún, la calidad del mismo. Se debe probar el producto de fundición a presión. Las pruebas de calidad de los productos de fundición a presión se pueden dividir en pruebas de apariencia, pruebas de calidad interna y pruebas de rendimiento mecánico. Los datos probados deben cumplir con los requisitos de tasa de calificación, estándares de calidad internos e indicadores de rendimiento mecánico de los productos de fundición a presión.
(3) Hacer un buen trabajo en la prueba del molde
La etapa de prueba del molde es una etapa clave para verificar el molde. Por lo general, el molde debe repararse después de la prueba inicial del molde. Al reparar el molde se identificarán uno a uno los elementos defectuosos realizando mejoras hasta cumplir con los requisitos del cliente.
2 Diseño del sistema de vertido y drenaje de moldes de fundición a presión
En el sistema de vertido y drenaje de moldes de fundición a presión, la posición de la compuerta y la forma del corredor son factores importantes para controlar el estado del flujo. y dirección de llenado de la solución. Primero, debemos centrarnos en la posición de la compuerta y la forma del corredor, y diseñar racionalmente la compuerta, el corredor, la bolsa de escoria, el tanque de desbordamiento y el canal de escape; luego, usar el software CAE para analizar el estado del flujo de la solución dentro de la cavidad.
2.1 Pasos del diseño de la puerta
La posición y el tamaño del carril interior y de la puerta interior tienen un impacto decisivo en el método de llenado. El método de diseño de la puerta es fundamental. Al instalar puertas para productos terminados, generalmente se siguen los siguientes pasos:
(1) Calcule el área de la sección transversal de la puerta interior. Fórmula de cálculo del área de la sección transversal de la compuerta:
(2) Según el área de la sección transversal de la compuerta interior, establezca la forma de la compuerta, luego establezca la posición de la compuerta e inicialmente diseñe el tanque de desbordamiento y Posiciones de las bolsas recolectoras de escoria.
(3) Haga diferentes planos de puerta (generalmente primero reduzca el área de la sección transversal de la puerta interior y luego amplíela según sea necesario después de la prueba) y cree datos en 3D.
(4) Lleve a cabo un análisis CAE (es decir, análisis de patrón de flujo, análisis de campo de temperatura) en función de los datos 3D producidos.
(5) Evaluar los resultados del análisis.
(6) Comparar y evaluar los resultados del programa producidos por diferentes sistemas de vertido y drenaje, y seleccionar el mejor para su aplicación. Si hay fenómenos indeseables, se debe mejorar la solución y luego se debe realizar un análisis CAE hasta obtener una solución más satisfactoria.
2.2 Precauciones para el diseño de bebederos y sistemas de escape
(1) La compuerta interior y la ranura de escape deben configurarse para mantener el líquido metálico en forma
El estado de flujo en la cavidad es el mejor y puede llenar todos los rincones de la cavidad. Al instalarlo, utilice una puerta interior siempre que sea posible. Si las condiciones de diseño no lo permiten, se debe tener cuidado para asegurar que los flujos de metal fundido no interfieran entre sí o se encuentren sin dispersión en la cavidad del molde (es decir, guiar el flujo de metal para que fluya en una dirección) para Evite las corrientes parásitas cuando las distintas hebras de metal fundido en la cavidad se fusionan. Por ejemplo, cuando el tamaño de la pieza fundida es grande, a veces es imposible obtener el área de la sección transversal de la compuerta requerida a partir de una sola compuerta, por lo que se deben usar varias compuertas. Sin embargo, cabe señalar que la configuración de la compuerta debe garantizar que el metal fundido fluya solo en una dirección para evitar corrientes parásitas causadas por la convergencia de varios metales fundidos en la cavidad.
(2) El flujo de metal fundido debe realizar la menor cantidad de vueltas posible en la cavidad del molde para que el metal fundido pueda alcanzar las partes de paredes gruesas de la fundición a presión.
(3) El flujo de metal fundido debe ser lo más corto y uniforme posible.
(4) El área de la sección transversal del corredor interno disminuye gradualmente hacia el corredor interno para reducir la participación del gas, lo que es beneficioso para mejorar la compacidad de la fundición a presión.
(5) La entrada debe tener una transición suave durante el proceso de flujo y evitar giros bruscos e impactos de flujo tanto como sea posible.
(6) Cuando hay múltiples cavidades, el área de la sección transversal del bebedero debe reducirse en secciones de acuerdo con la relación de volumen de cada cavidad.
(7) El aire en la cavidad y el gas evaporado por el lubricante deben ser empujados hacia la ranura de escape por el metal fundido entrante y luego escapar de la cavidad desde la ranura de escape. En particular, el flujo de metal fundido no debe atrapar gas en orificios ciegos ni bloquear prematuramente las ranuras de ventilación.
(8) El chorro de metal no debe provocar choque térmico en zonas con mala disipación de calor.
(9) Para piezas fundidas a presión con nervaduras, se debe permitir que el flujo de metal fluya en la dirección de las nervaduras tanto como sea posible.
(10) Debe evitarse la erosión directa de las piezas y núcleos del molde que se dañan fácilmente por el metal fundido. Cuando sea inevitable, se debe instalar una zona de aislamiento en el carril interior para evitar un choque térmico.
(11) Generalmente, cuanto más ancha y gruesa sea la compuerta, mayor será el riesgo de que el flujo no sea uniforme. Trate de no utilizar una entrada demasiado gruesa para evitar deformaciones al retirar la entrada.
(12) Escape de la cavidad del molde
El tanque de rebose sirve para eliminar el metal fundido inicialmente inyectado durante la fundición y para mantener constante la temperatura del molde. La ranura de rebose está ubicada en una posición donde es probable que se acumule gas en el molde. Se utiliza para descargar gas, mejorar el estado de flujo del metal fundido y guiar el metal fundido a todos los rincones de la cavidad del molde para obtener una buena fundición. superficie. El tanque de escape está conectado frente al tanque de rebose y la bolsa de escoria, y algunos están conectados directamente a la cavidad del molde. Al diseñar, se debe prestar atención a:
①El área de la sección transversal total de la ranura del escape debe ser aproximadamente equivalente al área de la sección transversal de la entrada.
②La posición de la ranura de escape en la superficie de separación se determina en función del estado de flujo del metal fundido en la cavidad. Es mejor diseñar la ranura de escape en forma curva en lugar de recta para evitar que el metal fundido salga disparado y lastime a las personas. La profundidad de la ranura de escape en la superficie de separación suele ser de 0,05 a 0,15 mm; la profundidad de la ranura de escape ubicada en la cavidad del molde suele ser de 0,3 a 0,5 mm; la profundidad de la ranura de escape ubicada en el borde del molde; 0,1~0,15 mm. El ancho de la ranura de escape es generalmente de 5 a 20 mm.
③El espacio de escape entre el pasador eyector y la varilla de empuje es muy importante para el escape de la cavidad. Generalmente controlado a 0,0l~0,02 mm, o ampliado hasta que no se produzcan rebabas.
④El escape de núcleo fijo también es un método de escape eficaz. El caso se muestra en la Figura 2. Por lo general, se controla un espacio de 0,05 ~ 0,10 mm en un lado alrededor del núcleo, y se abre una ranura de escape de 1 ~ 1,5 mm de ancho y espesor en el cuello de posicionamiento del núcleo, de modo que el gas en la cavidad pueda ser abierto a lo largo del cuello. La ranura de escape se descarga desde el fondo de la cavidad.
⑤No se debe ignorar la rugosidad de la ranura del escape, debe mantener una gran suavidad para evitar que la suciedad se adhiera a la pintura durante el uso y afecte el escape.
(13) La tasa de llenado del vaso fundidor de fundición a presión debe ser lo más alta posible. Cuando se requiere que la porosidad de las piezas fundidas sea alta, generalmente se selecciona alrededor de 70, de modo que el gas introducido en las piezas fundidas se reduzca considerablemente, lo que también es beneficioso para el escape del sistema.
2.3 Evaluación del análisis de flujo y contramedidas
(1) Durante el proceso de diseño del molde, se debe permitir que el flujo de metal fluya en una dirección tanto como sea posible. Si se descubre que aparecen corrientes parásitas en la cavidad, se debe cambiar el ángulo o tamaño de introducción de la entrada para eliminar los fenómenos de corrientes parásitas.
(2) Cuando el metal fundido se encuentra, el metal fundido debe continuar fluyendo durante una cierta distancia antes de detener el flujo. Por lo tanto, se debe agregar un tanque de desbordamiento y una bolsa de recolección de escoria fuera de la cavidad del molde en la intersección, de modo que el metal fundido sobreenfriado y los compuestos de aire puedan fluir hacia el tanque de desbordamiento y la bolsa de recolección de escoria, de modo que el metal fundido posterior pueda estar limpio. y a temperatura normal.
(3) Cuando la velocidad de llenado es diferente en diferentes partes, se debe ajustar el grosor o ancho de la puerta interior (aumentar gradualmente si es necesario) para lograr el propósito de una velocidad de llenado básicamente consistente, pero debe Se debe ampliar el bebedero interior tanto como sea posible para lograrlo.
(4) Si se encuentra un retraso en el llenado después del análisis de flujo, también se puede agregar una entrada.
(5) Para piezas de fundición a presión de paredes delgadas, se debe utilizar un tiempo de llenado más corto para la fundición a presión. Por lo tanto, el tiempo de llenado debe reducirse aumentando el área de la sección transversal de la compuerta para lograr una mejor calidad superficial.
(6) Para piezas de fundición a presión de paredes gruesas con requisitos de alta densidad, se debe garantizar un escape efectivo. Para la fundición a presión se debe utilizar un tiempo de llenado medio. Por lo tanto, la sección transversal del canal interior debe ajustarse para obtener el tiempo de llenado correspondiente y obtener una mejor calidad superficial y calidad interna.
3 Conclusiones
El proceso de producción de moldes de fundición a presión es un proceso de integración CAD/CAE/CAM/CAT Cuanto mejor sea la integración, mayor será la calidad de los productos de fundición a presión. y cuanto menor sea el coste de fabricación, menor. El diseño del sistema de vertido de moldes de fundición a presión debe seguir los pasos de diseño y precauciones anteriores y realizar análisis y evaluaciones para evitar muchos fenómenos adversos. En la era actual de los métodos de análisis CAE, en la etapa inicial del diseño de la entrada, la experiencia resumida debe considerarse primero en el sistema de vertido y drenaje, combinada con los métodos CAE, a través del análisis, la mejora y la actualización, seguramente tendrá la ventaja. efecto de obtener el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.