Anàlisi de fabricabilitat del motlle de fosa per a la connexió de tres plaques

Anàlisi del procés de colada i el disseny de motlles per al bracket d'aliatge ZL103

La figura 1 representa el diagrama estructural de la part del suport, que està fabricat amb aliatge ZL103. La complexitat de la forma de la peça, la presència de nombrosos forats i el seu gruix prim dificulta l'expulsió durant el procés de colada i pot provocar problemes de deformació i tolerància dimensional. Tenint en compte la precisió dimensional i els requisits de qualitat de la superfície, és crucial considerar detingudament el mètode d’alimentació, la posició d’alimentació i el posicionament de peces en el disseny del motlle.

L’estructura del motlle de fosa, tal com es mostra a la figura 2, segueix un disseny de tres plaques amb una línia de separació de dues parts. El centre s’alimenta de la porta del punt, proporcionant un efecte satisfactori i un aspecte estèticament agradable.

El formulari inicial de la porta escollit per al motlle de fosa era una porta directa. Tot i això, es va observar que l’àrea de connexió entre el material residual i la colada era relativament gran després de la formació de parts, fent que sigui difícil eliminar el material residual. La presència de material residual va afectar negativament la qualitat de la superfície superior de la colada, provocant cavitats de contracció que no complien els requisits de colada. Per solucionar -ho, es va adoptar una porta de punts i es va demostrar eficaç per produir fosas amb superfícies suaus i estructures internes uniformes. El diàmetre de la porta interior es va determinar com a 2mm i es va utilitzar una transició Fit H7/M6 entre la porta 21 de la porta i la placa de seient de motlle fix 22. La superfície interior de la brossa de la porta es va suavitzar per facilitar la separació del condensat del canal principal, aconseguint una rugositat superficial de Ra = 0,8 µm.

Tenint en compte les limitacions que suposa la forma del sistema de condició, es va utilitzar un enfocament superficial de dues parts al motlle per abordar la separació de peces de la màniga de la brossa i la superfície de fosa. Superfície de separació I es va utilitzar per separar el material restant de la màniga de Sprue, mentre que la separació de la superfície II va trencar el material restant de la superfície de fosa. La placa Baffle 24, situada al final de la vareta 23, va facilitar la separació seqüencial de les dues superfícies de separació. A més, la canya 23 va actuar com a fixador de distància. La longitud de la màniga boca es va optimitzar per alleujar l’eliminació del material restant.

Després de separar -se, la publicació de la guia sorgeix del forat de la guia de la plantilla mòbil 29. En conseqüència, durant el tancament de motlles, la inserció de la cavitat del motlle 26 està posicionada amb precisió pel pistó de niló 27 de la plantilla mòbil 29.

El disseny inicial de motlles va incorporar un empenta únic amb una vareta. Tot i això, això va comportar problemes com la deformació i la mida fora de tolerància a les colades. Una àmplia investigació i experimentació va revelar que el gruix prim i la longitud més gran de les colades van donar lloc a una força d’augment més gran a la placa central del motlle en moviment, donant lloc a la deformació quan es sotmet a forces d’empenta als dos extrems. Per resoldre aquest problema, es va implementar un mecanisme d’empenta secundari. Aquest mecanisme utilitzava una estructura de connexió de la frontissa, en la qual es van connectar la placa superior 8 i la placa inferior de l’empenta 12 a través de dues plaques de frontissa 9 i 10 i un eix de pins 14. La força d’empenta de la vareta d’empenta de la màquina de matrius es va transmetre inicialment a la placa d’empenta superior 8, permetent un moviment simultani per a la primera empenta. Un cop superat el traç límit del bloc límit 15, la frontissa es va doblar i la força d’empenta de la vareta d’empenta de la màquina de caça va actuar exclusivament a la placa inferior d’empenta 12. Arribats a aquest punt, la placa d'empenta superior 8 va deixar de moure's, permetent la segona empenta.

El procés de treball del motlle implica la injecció ràpida de l’aliatge líquid a pressió de la màquina de fosa de matrius, seguida de l’obertura del motlle després de formar-se. Durant l’obertura de motlles, la superfície de separació I-I es separa inicialment, permetent la separació del material restant a la porta de la màniga Sprue 21. Posteriorment, a mesura que el motlle continua obrint -se, les barres de tensió 23 afecten la separació de la superfície de separació II, traient el material restant de l’ingat. Es pot treure tota la peça de material restant de la placa central del motlle fix. A continuació, s’inicia el mecanisme d’expulsió, començant la primera empenta. La placa inferior de la frontissa 10, l’eix del passador 14 i la placa superior de la frontissa 9 permeten que la barra d’empenta de la màquina de fosa de matriu empenyi tant la placa d’empenta inferior 12 com la placa d’empenta superior 8 simultàniament, allunyant-se de forma suau la colada de la placa mòbil i inserint-la a la inserció 3 del centre del motlle mentre s’activava el nucli del nucli de la inserció fixa 5. A mesura que l’eix del passador 14 s’allunya del bloc límit 15, es doblega cap al centre del motlle, donant lloc a la pèrdua de força per la placa d’empenta superior 8. En conseqüència, la barra Push 18 de cargol i la placa push 2 deixen de moure's, mentre que la placa d'empenta inferior 12 continua avançant, empenyent el tub d'empenta 6 i la push Rod 16 per impulsar el producte fora de la cavitat de la placa d'empenta 2, aconseguint un descens complet. El mecanisme d’expulsió es restableix a la seva posició inicial durant el tancament de motlles, completant un cicle de treball.

Durant l’ús de motlles, la superfície de la colada presentava una burr de malla que es va expandir a mesura que augmentava el nombre de cicles de fosa. La investigació va presentar dues causes per a aquest problema: diferències de temperatura de motlles grans i rugositat significativa de la superfície de la cavitat. Per mitigar aquests problemes, és imprescindible preescalfar el motlle abans de l’ús i la implementació de refredament durant la producció. El motlle es preescalfa fins a una temperatura de 180 ° C i es controla la rugositat superficial de la cavitat del motlle, mantenint -la a ra≤0,4 µm. Aquestes mesures milloren significativament la qualitat de les colades.

La superfície del motlle experimenta un tractament amb nitridia per millorar la resistència al desgast i es garanteix un preescalfament i un refredament adequats durant l’ús. Addicionalment, el temperament de la tensió es realitza després de cada 10.000 cicles de caça i la superfície de la cavitat és polida i nitriada. Aquests passos amplien significativament la vida del motlle. Actualment, el motlle ha superat els 50.000 cicles de fosa de matrius, demostrant la seva fiabilitat i durabilitat.

En conclusió, l’anàlisi del procés de colada i el disseny de motlles per al suport de l’aliatge ZL103 posa de manifest la importància de considerar factors com el mètode d’alimentació, la posició d’alimentació i el posicionament de peces per aconseguir una alta precisió dimensional i la qualitat de la superfície. La forma de porta escollida, la porta del punt, es va mostrar eficaç per produir fosas amb superfícies suaus i estructures uniformes. El mecanisme de superfície de dues parts, al costat del disseny de push-out secundari basat en la frontissa, va resoldre problemes relacionats amb la deformació i la mida fora de tolerància a les colades. Després de la preescalfament adequat del motlle, la rugositat de la superfície de la cavitat del motlle i les mesures preventives com la nitridació, el temperament de la tensió i el polit, es va aconseguir un motlle amb una vida útil estesa i una qualitat de colada millorada. L’èxit d’aquest projecte il·lustra el compromís de Tallsen amb la qualitat i la innovació.