Das Designdetail von Aluminiumlegierungs-Druckgusswerkzeugen

Dieser Artikel analysiert zunächst die Struktur und den Druckgussprozess der Aluminiumlegierungsschale und verwendet UG-Software, um das Design der Druckgussform für die Aluminiumlegierungsschale abzuschließen. In der Praxis bewiesen, ist der entworfene Druckguss angemessen, die Oberfläche des erhaltenen Gusses ist glatt und sauber und die Produktqualität entspricht den Anforderungen.

Analyse der Struktur und des Prozesses von Druckgussteilen der Heckschale aus Aluminiumlegierung

• 1.1 Druckgussstruktur Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass die Gussstruktur des hinteren Schalenfülldeckels relativ einfach ist, die Gusswanddicke ist im Wesentlichen gleichmäßig, es gibt zwei Gusslöcher, aber da die Wand des Gusslochs etwas dicker ist, heiß Flecken treten leicht auf. Die Gesamtwandstärke der Druckgussteile ist relativ gleichmäßig. Bei der Wahl der Wandstärke sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen: Druckgussstruktur, Materialeigenschaften und das ausgelegte Druckgussverfahren. Nur dünnwandige oder gleichmäßige Wandstärken können allen Aspekten gerecht werden. Nachfrage.
• 1.2 Die Mindestwandstärke der Außenkante des Gussstücks. Gute Gussformbedingungen erfordern eine gewisse Außenrandwandstärke. Die Beziehung zwischen der Kantenwanddicke s und der Tiefe h beträgt s (1/4 1/3) hmm. Wenn h < 4.5 mm, dann s 1.5 mm.
• 1.3 Druckgussmaterial Das Druckgussmaterial ist eine Aluminiumdruckgusslegierung, die Sorte ist YZAlSi9Cu4, die Zugfestigkeit beträgt 240 MPa, die Brinell-Härte beträgt 85 HBS und die durchschnittliche Schrumpfrate beträgt 0.6%. Die gewählte Legierung führt zu guten Gusseigenschaften und ist besonders für den Druckguss geeignet.
• 1.4 Ausrundungsradius beim Gießen Damit das geschmolzene Metall reibungsloser fließt und das Gas leichter abgeführt werden kann, ist die Struktur so ausgelegt, dass gegossene Kehlen verwendet werden, und die Verwendung von Kehlen als Ersatz für die scharfen Ecken der Struktur kann auch Risse vermeiden. Der Radius der abgerundeten Ecken der entworfenen Struktur hängt von der Wandstärke der Struktur ab und beträgt im Allgemeinen 0.5 bis 1 mm.
• 1.5 Der Verzugswinkel sollte unter umfassender Berücksichtigung vieler Faktoren gewählt werden: Gussgeometrie (Tiefe, Wandstärke, Kavitäten- oder Kernoberfläche), Rauheit, Bearbeitungskornrichtung usw. Unter Berücksichtigung der oben genannten Faktoren ist die Gestaltung der Schalenentformungsschräge des Gussstücks: α = 30' an der Außenfläche und β = 1° an der Innenfläche.

Design der Druckgussprozessparameter

2.1 Auswahl einer Druckgießmaschine Bei der Auswahl einer Druckgießmaschine muss zunächst die Schließkraft ermittelt werden. Die Klemmkraft hat zwei Funktionen: Eine wird verwendet, um den Gegendruck auszugleichen, um den Zweck der Verriegelung der Trennfläche zu erreichen; die andere besteht darin, das Spritzen von geschmolzenem Metall zu verhindern, um den Zweck zu erreichen, die angestrebte Maßgenauigkeit zu erreichen. Es gibt keine partielle Expansionskraft im entworfenen Gussteil, da diese Form keinen seitlichen Kernzug ​​hat (das Druckgussteil hat keine seitlichen Löcher und Hinterschneidungen). Daher ist F lock ≥ KF main=1.25×1288.352=1610.44kN. Nach obiger Berechnung erhält man den Wert der Klemmkraft und das Gewicht des Gussstücks. Nach diesen beiden Hauptfaktoren wird die Druckgussmaschine ausgewählt und das endgültig ausgewählte Modell ist: horizontale Kaltkammer-Druckgussmaschine (2500 kN)———Typ J1125, Hauptparameter:

• ①Maximales Metallgießvolumen———3.2 kg,
• ②Formdicke————250~650mm,
• ③Beweglicher Werkzeugsitzplattenhub————400 mm,
• ④Injektionskraft———143~280kN.

2.2 Druckgussdruck Der Druckgussdruck ist einer der Hauptparameter im Druckgussprozess. Daher ist es von großer Bedeutung, die Druckänderung des Flüssigmetalls während der Druckguss um den Druck in jeder Phase des Druckgussprozesses angemessen zu kontrollieren:

• ① Qualifizierte Castings erhalten—— —Dichte Organisation, klare Gliederung;
• ②Erstberechnung des spezifischen Einspritzdrucks — Berechnung entsprechend der gewählten Einspritzkraft. Der spezifische Spritzdruck hängt auch vom Formhohlraum, der Wandstärke des Gussstücks, dem Schmelzeprozess und anderen Faktoren ab. Durch Kombination der spezifischen Parameter der entworfenen Form und des Ausgangswerts wird der spezifische Spritzdruck dieser Druckgussform schließlich auf 90 MPa eingestellt.

2.3 Druckgießgeschwindigkeit Die Wahl der Druckgießgeschwindigkeit hat die folgenden zwei Aspekte: Auswahl der Einspritzgeschwindigkeit und Auswahl der Füllgeschwindigkeit. Sehr wichtig ist die Wahl der beiden Geschwindigkeiten, die direkt die innere und äußere Qualität und Konturenschärfe des Gussteils bestimmt. Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl der Füllgeschwindigkeit:

• ①Die Größe des Gussteils,
• ②Die Komplexität der Struktur des Gussteils,
• ③Der für den Guss ausgewählte Legierungstyp,
• ④Die Höhe des Einspritzdrucks.

Spezifische Auswahlmöglichkeiten:

• ①Die leichter zu füllenden Gussteile --- Gussteile mit einfacher Wandstärke oder höheren inneren Qualitätsanforderungen, wählen Sie: niedrige Geschwindigkeit, hoher spezifischer Druck, großer Anschnitt;
• ②Schnelles Füllen ist erforderlich ---komplex dünnwandig oder Für Gussteile mit höheren Anforderungen an die Oberflächenqualität wählen Sie: hohe Geschwindigkeit, hoher spezifischer Druck. Umfassende Betrachtung, entsprechend den spezifischen Eigenschaften dieses Druckgussteils - die Struktur ist relativ einfach, wählen Sie die mittlere Geschwindigkeit, der Bereich beträgt 20 ~ 90 m / s.

2.4 Die Druckgusszeit bestimmt die Druckgusszeit, die sich aus drei Teilen der benötigten Zeit zusammensetzt: Füllzeit, Haltezeit und Verweilzeit des Druckgussteils in der Druckgussform. Mehrere Faktoren kombinierten dieses Ergebnis: Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, Schmelzmetalleigenschaften sowie Gussstruktur (hauptsächlich Wanddicke und Volumen) und Formstruktur (insbesondere das Angusssystem und das Ablaufsystem) und andere Faktoren. Die Füllzeit liegt meist zwischen 0.01 und 0.2s. Die Länge wird durch die Größe des Gussstücks und die Komplexität des Gefüges bestimmt: Ein Gussstück mit einfacher Struktur und großem Volumen erfordert eine relativ lange Füllzeit; ein Gussteil mit komplexerem Gefüge und geringerer Wandstärke benötigt eine kurze Zeit. Nach praktischen Tests wird die Füllzeit auf ca. 0.2 s festgelegt, was für die in dieser Arbeit entworfenen mittleren und kleinen Druckgussteile aus Aluminiumlegierungen angemessen ist. Die Funktion der Nachdruckzeit ist: Der Spritzstempel hat genügend Zeit, um Druck auf das unverfestigte Metall auszuüben, so dass der Kristallisationsprozess unter Druck durchgeführt werden kann, was die Zufuhr verbessert und erfolgreich ein dichtes Gefüge erhält. Einflussfaktoren auf die Dauer: der Schmelzpunkt der gewählten Legierung, der Kristallisationstemperaturbereich und die Wandstärke des Gussstücks. Gussteile mit hohem Schmelzpunkt, großem Bereich und großer Wandstärke benötigen eine lange Zeit, 2~3s; wenn die ermittelte Zeit zu kurz ist, tritt Schrumpfung auf, aber es hat keinen signifikanten Effekt, wenn die Haltezeit verlängert wird. 1～2s ist der allgemeine Haltezeitbereich. Die durchschnittliche Wandstärke des Gussteils beträgt in dieser Ausführung 3 mm. Unter Berücksichtigung des Gefüges und der Legierungseigenschaften wird als Haltezeit 3s gewählt. 2.5 Druckgusstemperatur Die wichtigsten Prozessparameter zur Gewährleistung eines qualifizierten Gusses – die Gießtemperatur der Metallschmelze und die Arbeitstemperatur der Form. Es gibt viele Faktoren, die darauf Einfluss haben: Gefüge des Gussstücks, Wandstärke, Fülldruck, Geschwindigkeit und Legierungsarten. Es ist notwendig, die oben genannten Parameter umfassend zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Druckgusstemperatur in einem vernünftigen Bereich stabil ist und gute Füllbedingungen bereitgestellt werden. Liegt die Gießtemperatur nicht innerhalb eines angemessenen Bereichs, wird die Qualität des Produkts beeinträchtigt oder sogar unqualifiziert:

①Übermäßige Gießtemperatur – führt zu übermäßiger Schrumpfung während des Abkühlens, das Produkt neigt zu Rissen, größeren Körnern und schlechter Mechanik Leistung und verursacht sogar Formkleben, verkürzt die Lebensdauer der Form;

② Zu niedrige Gießtemperaturen verursachen Fehler wie Kältebarriere, Oberflächenmuster und unzureichendes Gießen. Um qualifizierte Gussteile zu erhalten, sollten neben Gießtemperatur auch Druck, Druckgussformtemperatur, Füllgeschwindigkeit und die für die Gussteile gewählte Legierung berücksichtigt werden. Die Druckgussteile bestehen aus einer Aluminium-Silizium-Legierung. Je nach Fließfähigkeit und Formeigenschaften wird 620 °C als Druckgusstemperatur gewählt.

Strukturgestaltung Druckguss Druckguss Rückschale

3.1 Bestimmung der Trennfläche Das Teil hat eine einfache Struktur. Nach dem Prinzip der Trennflächenauswahl sollte der größte Projektionsabschnitt gewählt werden, wie in Abbildung 2 dargestellt.

3.2 Aufbau des Angusssystems Das Angusssystem besteht aus vier Teilen:

• ① gerader Läufer
• ② horizontaler Läufer
• ③ internes Tor,
• ④ kaltes Schlagloch.

Spezifisches Design:

• ①Integrale Druckkammer——die Verbindungsmethode von Druckkammer und Angussbuchse;
• ②Die Querschnittsform des Läufers——flaches Trapez;
• ③Innentor——ringförmiges Seitentor;
• ④Seitengießen Mund-angeordnet auf der Trennfläche des Gussstücks;
• ⑤ Ein Werkzeug mit vier Kavitäten, Bild 3 zeigt den konkreten Aufbau.

3.3 Gestaltung des Überlaufbehälters und der Abgasanlage Die konstruktive Gestaltung des Überlaufbehälters erfolgt, die Querschnittsform unter umfassender Berücksichtigung verschiedener Faktoren ist trapezförmig gewählt (Bild 4). Eine sinnvolle Struktur hat folgende Funktionen:

• ①Verbessern Sie das Wärmegleichgewicht der Form – stellen Sie die Temperatur überall in der Form ein, reduzieren Sie die Fließmarken, Kältebarrieren und unzureichendes Gießen der Gussteile, übertragen Sie Schrumpfhohlräume, Schrumpfporosität und Wirbeleinschlüsse;
• ② Ablassen Das Gas in der Kavität wird mit der Absaugnut schnell abgeführt;
• ③Lagerung von kalter, schmutziger Metallflüssigkeit – einer Mischung aus Farbresten und Gas.

3.4 Auslegung des Auswerfersystems Im Druckgussprozess muss nach Abschluss eines kompletten Umformzyklus die Matrize geöffnet werden, um das Druckgussteil aufzunehmen, und das umhüllte Druckgussteil befindet sich auf der Seite des Druckgussteils Stempel, der entfernt werden muss. Diese Aufgabe erfordert eine zusätzliche Art von Aufsatzmechanismus, um diese auszuführen. Das Auswerfersystem nimmt eine wichtige Position in der Gestaltung der Werkzeugstruktur ein. Das Ejektorsystem besteht aus drei Hauptteilen:

• ① auswerfen,
• ② zurücksetzen
• ③ Anleitung. Dieser Formensatz verwendet zwei Auswerfer-Auswurfmechanismen, die zum Gießen und Auswerfen des Angusses verwendet werden. Die Durchmesser der Auswerferstifte betragen 6 mm bzw. 8 mm.

Begrenzungseinrichtungen im System auslegen:

• ① Begrenzungsblock,
• ② Rückstellhebel, um die Rückstellgenauigkeit des Mechanismus zu verbessern und zu verhindern, dass der Hub während der Bewegung der Komponenten des Mechanismus die Grenze überschreitet.

3.5 Berechnung der Formteilgröße

3.5.1 Kavität und Kerngröße:

3.5.2 Berechnen Sie den Achsabstand und die Positionsgröße: wobei: L – der Achsabstand des Formteils und die durchschnittliche Größe der Position (mm); L – die durchschnittliche Größe des Druckgussmittenabstands und die Position (mm).

3.6 Das Design des Kühlsystems wählt eine effiziente und einfach zu kontrollierende Formkühlungsmethode – Wasserkühlung, um hochwertige Gussteile und eine lange Lebensdauer der Form zu erhalten. Die Kühlwirkung der Wasserkühlung hängt von der Anordnung des Kühlkanals ab, der in der Kavität angeordnet ist:

• ①Die höchste Temperatur,
• ②Die Hitze ist konzentrierter,
• ③Unter der Form,
• ④Die dem Bediener gegenüberliegende Seite. Um den Installationskomfort des Wasserförderschlauchs zu verbessern, ist es erforderlich, die geometrischen Abmessungen des Außendurchmessers des Wasserkanals zu vereinheitlichen. Seine strukturelle Anordnung ist in Abbildung 5 dargestellt.

3.7 Gesamtzeichnung der Druckgussform Erstellen Sie die Gesamtzeichnung der Druckgussform der hinteren Schalenabdeckung (Abbildung 6). Die Druckgussform besteht aus zwei Teilen: einer festen Form und einer beweglichen Form. Die feste Form ist stationär und befindet sich auf der festen Formplatte. Die bewegliche Form bewegt sich mit der Folgeplatte und befindet sich auf der festen Platte der Folgeform. Die Form wird durch die Bewegung der beweglichen Form relativ zur beweglichen Form geschlossen und geöffnet.

① Werkzeugspannung: Beide werden zu einer Kavität geschlossen und die Kavität wird über ein Angusssystem unter hohem Druck mit geschmolzenem Metall gefüllt; ② Werkzeugöffnung: Die beiden werden nach Aufrechterhaltung des Drucks getrennt und der Auswurfmechanismus erledigt das Auswerfen der Produkte aus der Kavität.

Dieser Artikel verwendet UG-Software, um die Rückabdeckungsteile zu modellieren, und vervollständigt die Prozessanalyse, die Druckgussprozessparameter und das Formstrukturdesign der Rückabdeckungsteile. Die Kavität wird durch die folgenden Faktoren begrenzt: Herstellung, Prozess und Produktionseffizienz usw. Unter Berücksichtigung der obigen Faktoren wird sie als sinnvolleres Layout mit vier Kavitäten in einer Form bestimmt. Die praktische Produktion zeigt, dass der spezifische Druckgussdruck von 90 MPa gewählt wird, die Druckgussgeschwindigkeit im Bereich von 20-90 m/s gewählt wird, die Gießzeit 0.2 s, die Haltezeit 3 ​​s und der Druckguss Temperatur von 620℃, die daraus resultierende verstopfte Abdeckung der hinteren Schale Es hat eine glatte Oberfläche und erfüllt die Anforderungen an die Produktqualität.

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