Conceção de moldes de fundição sob pressão de alumínio: um guia prático do processo à otimização
发布时间：2025-02-15 分类：informação pública 浏览量：1005
Como engenheiro sénior da Ningbo Hexin, que tem estado profundamente empenhado na indústria de fundição há mais de 20 anos, estou bem ciente da importância do alumínio para a indústria. molde de fundição injectada A posição central na indústria transformadora. Quer se trate de peças para automóveis, produtos electrónicos 3C ou componentes aeroespaciais, o processo de fundição de alumínio sob pressão de alta eficiência e precisão é inseparável do desenho do molde do suporte subtil. Este artigo será combinado com a experiência prática, a análise sistemática dos pontos de conceção do molde de fundição de alumínio, as tendências tecnológicas e a estratégia de otimização, para que os colegas da indústria forneçam um guia prático.
O valor central de uma matriz de fundição de alumínio: porque é que é a chave para o sucesso ou fracasso do processo
O molde de fundição injetada não é apenas o "modelo" de formação de metal, mas também a eficiência da produção e a qualidade do produto dafator determinanteA importância do programa é tripla. A sua importância reflecte-se em três domínios:
- Precisão exacta
A conceção da cavidade do molde determina diretamente a tolerância dimensional (normalmente ±0,1mm) e o acabamento da superfície (Ra 1,6~3,2μm) da peça fundida. Por exemplo, na fundição injectada de blocos de motores automóveis, a conceção do sistema de arrefecimento do molde, se não for razoável, conduzirá a uma contração local irregular, provocando porosidade ou deformação. - Elevada eficiência de produção
Um conjunto de moldes multi-cavidades optimizados pode aumentar a eficiência da produção em mais de 300%. Tomando como exemplo um projeto de revestimento de motor de um veículo de energia nova, após a adoção de um molde de 4 cavidades, a produção horária saltou de 15 peças para 60 peças, enquanto a taxa de rendimento se manteve estável em mais de 98%. - Vantagem em termos de custos
A vida útil do molde tem um impacto direto no custo por peça. Ao utilizar aço para trabalho a quente H13 para moldes, a vida útil do molde pode ser aumentada de 100.000 para 500.000 moldes através do tratamento TD de superfície (método de difusão térmica), o que reduz significativamente o custo da partilha.
Cinco tipos principais de moldes de alumínio para fundição injectada e estratégia de seleção
| Tipo de molde | Cenários aplicáveis | ciclo de custos | Caraterísticas técnicas |
|---|---|---|---|
| Molde de protótipo | Validação de pequenos lotes (<500 peças) | Baixo custo/2-3 semanas | Impressão 3D +maquinagemprocesso composto |
| Ferramentas rápidas | Produção piloto (500-5000 peças) | Custo médio/4-6 semanas | Fabrico aditivo de revestimento por laser |
| Molde da unidade | Multi-espécies e pequenos lotes | Conceção modular | Mudança rápida de inserções de cavidades |
| Molde de produção | Volume elevado (>100.000 peças) | Custo elevado/8-12 semanas | Estrutura com várias corrediças + sistema de arrefecimento pontual |
| Molde de corte | Rebarbação e separação de canais | necessário para | Servo acionamento hidráulico + guia de precisão |
Sugestões para a seleção::
- Fundição injectada a alta pressão(HPDC)É dada prioridade aos moldes de produção com sistemas de vácuo para reduzir os orifícios de ar;
- Peças complexas de paredes finas(por exemplo, estruturas centrais de telemóveis) Recomenda-se a utilização de ferramentas rápidas, combinadas com técnicas locais de fundição por compressão;
- Produção flexível multi-variedadeOs moldes unitários podem ser utilizados para reduzir o tempo de mudança para menos de 30 minutos.
As seis regras de ouro da conceção de moldes de alumínio para fundição injectada
- Otimização da linha fractal
A linha de corte deve evitar superfícies funcionais críticas. Por exemplo, um radiador de estação de base 5G utiliza o corte de superfícies curvas para que as rebarbas sejam produzidas em superfícies sem contacto, reduzindo os custos de pós-processamento. - Conceção hidrodinâmica de sistemas de canais de escoamento
adoçãoTubo cónico cruzado(Entrada 8mm → Saída 4mm), juntamente com o ângulo interno da porta de 30°, pode conseguir um enchimento suave do líquido de alumínio e evitar a escória de oxidação causada pelo fluxo turbulento. - Controlo do equilíbrio térmico dos sistemas de arrefecimento
A parte do núcleo é incorporada com inserções de cobre-berílio (condutividade térmica 210 W/mK), e o controlo do gradiente de temperatura é conseguido com o termóstato do molde (250°C na área da porta → 180°C no final), o que reduz o tempo de arrefecimento em 20%. - Cálculo científico da inclinação de desmoldagem
Dependendo do encolhimento da liga (cerca de 0,6% para o ADC12) e dos requisitos de superfície, a inclinação da parede exterior é considerada como 1°~1,5° e aumentada para 2°~3° para peças de cavidade profunda. Por exemplo, a estrutura de cavidade profunda de um invólucro de UAV utiliza uma inclinação de 3°, e a resistência à ejeção é reduzida em 40%. - Disposição exacta dos reservatórios de escape e de transbordo
Um tanque de transbordamento escalonado (profundidade 0,3 mm → 0,8 mm) é definido na área de enchimento final e, com a válvula de vácuo (vácuo ≤ 50mbar), a porosidade pode ser controlada abaixo de 0,5%. - Seleção avançada de materiais de moldes
- Peças normais: aço H13 (dureza 48-52 HRC)
- Requisitos de elevada resistência ao desgaste: aço DIEVAR (com adições de cobalto e molibdénio)
- Cenas resistentes à corrosão: STAVAX ESR (polimento espelhado até Ra 0,05μm)
Tecnologia de ponta na indústria: a digitalização e a inteligência permitem a atualização dos moldes
- iterações de conceção baseadas em simulação de IA
Com o software AnyCasting/MAGMA, todo o processo de simulação de enchimento-solidificação-esforço pode ser concluído em 48 horas, e o risco de contração pode ser previsto antecipadamente. Um projeto de uma caixa de velocidades optimizou a posição da porta através de simulação, reduzindo o número de ensaios de moldes em 3 vezes. - Vias de água de arrefecimento conformes impressas em 3D
A utilização da tecnologia de fusão a laser de zona selecionada (SLM) para o fabrico de canais moldados permitiu controlar a diferença de temperatura do molde em ±5°C, reduzindo significativamente os nós térmicos. Após a aplicação de um molde de abajur LED, o tempo de ciclo foi reduzido em 18%. - Sistema de monitorização de moldes da Internet das coisas (IoT)
São implantados sensores de temperatura/pressão em locais-chave do molde para monitorizar o estado da superfície da cavidade em tempo real. Quando é detectada uma flutuação anormal da força de aperto (>5%), é automaticamente acionado um aviso para evitar defeitos nos lotes.
Estudo de caso: Otimização do molde do tabuleiro da bateria para um veículo de energia nova
desafio::
- Dimensão do produto 1200×800mm, espessura média da parede 2,5mm, estanquidade ao ar ≤ 0,5Pa-m³/s necessária
- O rendimento inicial é apenas 65%, os principais defeitos são a segregação a frio e a deformação.
prescrição::
- Percurso de enchimento equilibrado com alimentação tangencial de comportas duplas
- Núcleo do molde implantado com 12 conjuntos de tubos de arrefecimento pulsado para controlo dinâmico da temperatura
- Sistema ejetor com molas de gás nitrogénio para uma força de libertação equilibrada
baseado em resultados::
- Rendimento melhorado para 92%
- O ritmo de produção foi reduzido de 180s para 140s
- A vida útil do molde é superior a 300 000 ciclos de moldagem
Perguntas frequentes (FAQ)
Q1: Como avaliar a força técnica dos fornecedores de moldes?
- Principais métricas: valores Cpk para casos anteriores (≥1,33), capacidade de análise CAE, exaustividade dos relatórios de moldes de ensaio.
Q2: Como escolher o revestimento de superfície para o molde?
- Convencional: revestimento de CrN (dureza 2200 HV)
- Altamente resistente ao desgaste: AlCrN (resistência à temperatura de 900°C)
- Melhoramento da libertação: revestimento DLC tipo diamante
Q3: Melhores práticas para a manutenção de moldes?
- Diariamente: Verificar a lubrificação do dedal (utilizar massa lubrificante de alta temperatura NLGI grau 2)
- A cada 5000 moldes: EDM repara pequenas fissuras
- Cada 50.000 moldes: Tratamento de têmpera integral (550°C x 2h)
observações finais
A conceção de um molde de alumínio para fundição injectada é uma combinação de ciência e arte, que requer cálculos de engenharia rigorosos e se baseia numa vasta experiência prática. Com a profunda penetração da tecnologia digital, a indústria de moldes está a inaugurar o novo paradigma "conceção inteligente - fabrico de precisão - manutenção preditiva". Como profissional, a única forma de assumir a liderança no jogo triangular de custos, eficiência e qualidade é continuar a adotar a inovação.
Para soluções de moldes personalizados ou aconselhamento técnico. Bem-vindo ao contacto Ningbo Hersin Casting Team - Com 20 anos de experiência, damos aos seus produtos a máxima precisão e desempenho.
