Principio de diseño y análisis de optimización de procesos del molde de fundición de baja presión para el cubo de las ruedas

1. Descripción general del proceso de fundición de baja presión del cubo de las ruedas
Casting de baja presión del cubo de las ruedas Utiliza principalmente la presión de aire en el tanque de presión cerrada para presionar la aleación de aluminio fundido en la cavidad del moho, y se basa en controlar la presión y la temperatura para lograr un relleno y solidificación precisos.
Breve descripción del flujo del proceso:
El líquido de aluminio en el horno de fusión se calienta a 700-730 ° C;
El metal es empujado hacia arriba por la presión de aire de 0.02-0.06 MPa a través del elevador cerrado;
El líquido metálico se llena lentamente en la cavidad del molde desde el fondo del molde para reducir la turbulencia y la formación de poros;
La presión se mantiene durante un período de tiempo bajo presión constante para lograr una buena compensación de contracción;
Después de enfriar a la temperatura preestablecida, se abre el molde y se expulsa la fundición;
Ingrese los procesos posteriores, como el tratamiento térmico y el procesamiento.
Ventajas del proceso:
Se puede lograr solidificación secuencial y compensación de contracción direccional;
La estructura interna de la fundición es densa y el grano es refinada;
El relleno de moho es más estable, adecuado para ruedas de estructura compleja;
Mayor utilización de material y tasa de rendimiento.

2. Análisis de principios de diseño de moho
El molde del cubo de la rueda no solo debe cumplir con la función de moldeo geométrico, sino también cumplir con los requisitos del equilibrio térmico, la distribución del estrés y el proceso automatizado, y tener una buena rigidez estructural, resistencia a la fatiga térmica y adaptabilidad del proceso.
Diseño de estructura de la cavidad
Principios de diseño de superficie de separación:
La separación horizontal axial generalmente se adopta para garantizar la abertura suave del molde;
La línea de separación debe evitar los radios y las áreas de alto estrés para reducir el flash;
Transición entre costillas y grosor de la pared:
Los radios y las áreas de los agujeros centrales deben diseñarse con transiciones y costillas suaves para evitar la concentración de tensión;
El grosor de la costilla debe controlarse a 0.6–0.8 veces el grosor del fundición.
Configuración del mecanismo de extracción de núcleo:
El tirón del núcleo está controlado por un cilindro o una columna de guía inclinada para el espacio interno de radios o el orificio decorativo del cubo.
Diseño del sistema de fundición
Diseño de Ingate:
Por lo general, se encuentra en la parte inferior de la voz para lograr el relleno de abajo hacia arriba y evitar las inclusiones de películas de óxido;
Intente mantener un diseño simétrico para obtener un campo de flujo estable.
Puntos clave del diseño del elevador:
El diseño del diámetro de la tubería debe tener en cuenta tanto la pérdida de presión como el control de la velocidad de flujo, generalmente con un diámetro de 30-50 mm;
El elevador debe estar equipado con un filtro de cerámica para interceptar las inclusiones de óxido.
Diseño de ventilación:
Se abre una delgada ventilación o un orificio de vacío en la parte superior o en la esquina del molde;
Evite los defectos de la superficie como el relleno incompleto y el cierre en frío.
Diseño del sistema de enfriamiento
Distribución del canal de agua de enfriamiento:
El canal de agua pasa a través de la zona caliente (como los radios y las llantas), y las mangas de cobre o tuberías de acero se usan para enfriar el moho;
El diámetro del canal de agua suele ser de 8-12 mm para garantizar una transferencia de calor eficiente.
Enfriamiento controlable:
La diferencia de temperatura de cada parte del molde se puede controlar ajustando la velocidad de flujo, las válvulas solenoides, los termopares y otros sistemas;
El sistema de controlador de temperatura del moho se puede introducir para lograr un control de temperatura de circuito cerrado.
Material de moho y tratamiento de superficie
Selección de acero de molde:
Los usados ​​comúnmente como H13, 8407, SKD61, etc. tienen alta resistencia a la temperatura y resistencia a la grieta térmica;
Para las áreas donde se concentra el estrés térmico, se pueden usar insertos de aleación de cobre de alta conductividad térmica (como BECU).
Proceso de fortalecimiento de la superficie:
Tratamiento de nitruración: mejorar la dureza de la superficie y prevenir la adhesión del moho;
Recubrimiento por PVD: resistencia a la oxidación de alta temperatura, vida larga;
La vida útil del moho puede alcanzar de 50,000-100,000 veces, y las áreas de agrietamiento y desgaste en caliente deben inspeccionarse regularmente.

3. Análisis de optimización de procesos
Control de llenado de metal
Curva de velocidad de llenado:
Relleno lento en la sección frontal para reducir las inclusiones de oxidación;
Acelere el llenado del área superior en la sección posterior para mejorar la integridad de llenado.
Control de temperatura del líquido de aluminio:
Demasiado alto causará contracción y granos gruesos;
Demasiado bajo hará que el relleno sea difícil y fácil de cerrar;
Generalmente controlado a 690 ± 10 ° C.
Control de temperatura del molde:
Temperatura inicial del molde 200-250 ° C;
Mantenga la estabilidad a través del controlador de temperatura del moho o la pulverización intermitente de grafito.
Control de nodo caliente y frío
Método de identificación de nodo caliente:
El análisis de campo térmico de la zona caliente se lleva a cabo con la ayuda del software de simulación (como Magmasoft, Procast);
Los nodos calientes comunes se encuentran en el área de transición entre el borde y el radicio.
Optimización del canal de enfriamiento:
Aumentar la velocidad de flujo y acortar el espacio del canal;
Use materiales de alta conductividad térmica para ayudar al enfriamiento local.
Control de solidificación secuencial:
Lograr una compensación de contracción direccional a través del control de presión de presión o enfriamiento forzado;
Reduzca la contracción y la contracción, y mejore la densidad.
Supresión de contracción y poros
Control de porosidad:
Degas el líquido de aluminio por adelantado (deshidrogenación del rotor);
Use el filtro de espuma de cerámica para filtrar la escoria.
Compensación de contracción:
Ajuste el tiempo de retención y la tasa de aumento de la presión;
Diseñe el hierro frío local o el elevador auxiliar en la zona caliente (simular el canal de contracción).
Gestión de la vida de moho
Grabación y monitoreo del ciclo:
Registre la curva de vida del moho y analice las condiciones para la formación del área de agrietamiento térmico;
Tecnología de reprocesamiento de superficie:
Use el revestimiento láser o la soldadura de chispa eléctrica para extender la vida útil del área de agrietamiento térmico;
Simulación del ciclo térmico de moho:
Simule la distribución del estrés térmico del molde y predice el área propensa a la grieta de fatiga;
Se utiliza para optimizar la estructura del molde o ajustar el plan de enfriamiento.

4. Tendencias de desarrollo
A medida que la industria automotriz impone mayores demandas sobre la seguridad, la seguridad y la estética de las ruedas, la tecnología de moldes de fundición de baja presión para las ruedas también presenta las siguientes tendencias de desarrollo:
Estructura de molde inteligente
Diseño modular: mejorar la eficiencia de reemplazo y mantenimiento;
Sensores integrados: monitoreo en tiempo real de la temperatura del moho, eficiencia de enfriamiento y grado de desgaste.
Digitalización y diseño de IA
Simulación de proceso gemelo digital: optimizar la estructura del moho y el proceso de fundición;
ANIMACIÓN DE PARAMETROS IAI IAI: Mejore la consistencia de la fundición y la tasa de rendimiento.
Fabricación verde
Usar agentes de liberación ecológicos y sistemas de enfriamiento que ahorran agua;
Optimizar la utilización del material, reducir las emisiones de desechos y carbono.
Moldes integrados multifuncionales
Realice el diseño integrado de calefacción, enfriamiento, aspiradora y otros sistemas para mejorar la automatización y la eficiencia de producción.