Ανάλυση κατασκευής του καλουπιού χύτευσης για τριών πλακών με άρθρωση σύνδεσης1

Ανάλυση της διαδικασίας χύτευσης

Το τμήμα βραχίονα, κατασκευασμένο από κράμα ZL103, έχει ένα σύνθετο σχήμα με πολυάριθμες τρύπες και λεπτό πάχος. Αυτό δημιουργεί προκλήσεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκτόξευσης, καθώς είναι δύσκολο να προωθηθεί χωρίς να προκαλέσει παραμόρφωση ή ζητήματα διαστασιακής ανοχής. Το τμήμα απαιτεί ακρίβεια υψηλής διαστάσεων και ποιότητα επιφάνειας, καθιστώντας τη μέθοδο διατροφής, τη θέση τροφοδοσίας και την τοποθέτηση μέρους κρίσιμων παραμέτρων στο σχεδιασμό του καλουπιού.

Το καλούπι χύτευσης, που απεικονίζεται στο σχήμα 2, υιοθετεί μια δομή τριών πλακών, δύο μερών χωρισμού, με κεντρική τροφή από την πύλη σημείων. Αυτός ο σχεδιασμός αποδίδει εξαιρετικά αποτελέσματα και μια ελκυστική εμφάνιση.

Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε μια άμεση πύλη στο καλούπι χύτευσης. Ωστόσο, αυτό οδήγησε σε δυσκολίες κατά την απομάκρυνση των υπολειμματικών υλικών, επηρεάζοντας την ποιότητα της ανώτερης επιφάνειας της χύτευσης. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν κοιλότητες συρρίκνωσης στην πύλη, η οποία δεν πληρούσε τις απαιτήσεις χύτευσης. Μετά από προσεκτική εξέταση, επιλέχθηκε μια πύλη σημείων καθώς αποδείχθηκε ότι παράγει ομαλές επιφάνειες χύτευσης με ομοιόμορφες και πυκνές εσωτερικές δομές. Η διάμετρος της εσωτερικής πύλης ρυθμίστηκε σε 2mm και υιοθετήθηκε μια προσαρμογή μετάβασης του H7/M6 μεταξύ του δακτυλίου πύλης και της σταθερής πλάκας καθίσματος του καλουπιού. Η εσωτερική επιφάνεια του δακτυλίου της πύλης έγινε όσο το δυνατόν πιο ομαλή για να εξασφαλιστεί ο σωστός διαχωρισμός του συμπυκνώματος από το κύριο κανάλι, με τραχύτητα επιφάνειας RA = 0,8μm.

Το καλούπι χρησιμοποιεί δύο επιφάνειες διαχωρισμού λόγω των περιορισμών σχήματος του συστήματος πύλης. Η επιφάνεια χωρισμού I χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει το υπόλοιπο υλικό από το μανίκι Sprue, ενώ η διαχωριστική επιφάνεια II είναι υπεύθυνο για την αφαίρεση υπολειμματικού υλικού από την επιφάνεια χύτευσης. Η πλάκα διαφράγματος στο τέλος της ράβδου γραβάτα διευκολύνει τον διαδοχικό διαχωρισμό των δύο επιφανειών διαχωρισμού, ενώ η ράβδος σύνδεσης διατηρεί την επιθυμητή απόσταση. Το μήκος του μανικιού στο στόμα (το υπόλοιπο υλικό που διαχωρίζεται από το μανίκι Sprue) ρυθμίζεται για να βοηθήσει στη διαδικασία απομάκρυνσης.

Κατά τη διάρκεια του χωρισμού, ο οδηγός ανέρχεται από την οπή οδηγού του κινητού προτύπου, επιτρέποντας το ένθετο κοιλότητας του καλουπιού να τοποθετηθεί από το έμβολο του νάιλον που έχει εγκατασταθεί στο κινητό πρότυπο.

Ο αρχικός σχεδιασμός του καλουπιού περιελάμβανε μια εφάπαξ ράβδος ώθησης για εκτόξευση. Ωστόσο, είχε ως αποτέλεσμα παραμορφώσεις και αποκλίσεις μεγέθους στις λεπτές, μεγάλες χύτευσης λόγω της αυξημένης δύναμης σύσφιξης στο κεντρικό ένθετο του καλουπιού. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, εισήχθη δευτερεύουσα ώθηση. Το καλούπι ενσωματώνει μια δομή σύνδεσης με άρθρωση, επιτρέποντας ταυτόχρονη κίνηση των ανώτερων και κάτω πλακών ώθησης κατά τη διάρκεια της πρώτης ώθησης. Όταν η κίνηση υπερβαίνει την οριακή διαδρομή, ο μεντεσέ και η δύναμη της ράβδου ενεργεί μόνο στην κάτω πλάκα ώθησης, σταματώντας την κίνηση της επάνω πλάκας ώθησης για τη δεύτερη ώθηση.

Η διαδικασία εργασίας του καλουπιού περιλαμβάνει την ταχεία ένεση του υγρού κράματος υπό πίεση, ακολουθούμενη από το άνοιγμα του καλουπιού μετά τον σχηματισμό. Ο αρχικός διαχωρισμός εμφανίζεται στην επιφάνεια χωρισμού Ι-Ι, όπου το υπόλοιπο υλικό στην πύλη αποσυνδέεται από το μανίκι Sprue. Το καλούπι συνεχίζει να ανοίγει και το υπόλοιπο υλικό από το yptate απομακρύνεται. Ο μηχανισμός εκτόξευσης αρχίζει στη συνέχεια την πρώτη ώθηση, όπου οι κάτω και οι άνω πλάκες ώθησης προχωρούν συγχρόνως. Η χύτευση απομακρύνεται ομαλά από την κινούμενη πλάκα και το κεντρικό ένθετο του σταθερού καλουπιού, επιτρέποντας την έλξη του σταθερού ένθετου. Καθώς ο άξονας του πείρου απομακρύνεται από το όριο μπλοκ, κάμπτεται προς το κέντρο του καλουπιού, προκαλώντας την απώλεια δύναμης της άνω πλάκας ώθησης. Στη συνέχεια, μόνο η κάτω πλάκα ώθησης συνεχίζει να προχωράει προς τα εμπρός, σπρώχνοντας το προϊόν από την κοιλότητα της πλάκας ώθησης μέσω του σωλήνα ώθησης και της ράβδου ώθησης, ολοκληρώνοντας τη διαδικασία αποσύνθεσης. Ο μηχανισμός εκτόξευσης επαναφέρει κατά τη διάρκεια του κλεισίματος μούχλας μέσω της δράσης του μοχλού επαναφοράς.

Κατά τη διάρκεια της χρήσης του καλουπιού, η επιφάνεια χύτευσης παρουσίασε αρχικά ένα πλέγμα Burr, το οποίο σταδιακά επεκτάθηκε με κάθε κύκλο χύτευσης. Η έρευνα εντόπισε δύο παράγοντες που συμβάλλουν σε αυτό το ζήτημα: μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μούχλας και επιφάνεια τραχίας κοιλότητας. Για να αντιμετωπιστεί αυτές οι ανησυχίες, το καλούπι προθερμάτισε στους 180 ° C πριν από τη χρήση και διατήρηση της τραχύτητας της επιφάνειας (RA) 0,4 μm. Αυτά τα μέτρα βελτίωσαν σημαντικά την ποιότητα της χύτευσης.

Χάρη στη θεραπεία νιτρίδων και στις κατάλληλες πρακτικές προθέρμανσης και ψύξης, η επιφάνεια της κοιλότητας του καλουπιού απολαμβάνει ενισχυμένη αντοχή στη φθορά. Η σκλήρυνση του στρες πραγματοποιείται κάθε 10.000 κύκλοι χύτευσης, ενώ η τακτική στίλβωση και η νιτροποίηση αυξάνουν περαιτέρω τη διάρκεια ζωής του καλουπιού. Μέχρι σήμερα, το καλούπι έχει ολοκληρώσει επιτυχώς πάνω από 50.000 κύκλους χύτευσης, αποδεικνύοντας την ισχυρή απόδοση και την αξιοπιστία του.