알루미늄 합금 주조 금형 설계를위한 주요 매개 변수 및 최적화 방법

추상적인
저밀도, 높은 특이 적 강도 및 부식성을 갖춘 알루미늄 합금은 자동차, 항공, 기계 제조 및 전자 제품과 같은 산업에서 널리 사용됩니다. 곰팡이 설계는 알루미늄 합금 주조 공정의 핵심 구성 요소로, 주조의 치수 정확도, 표면 품질 및 생산 효율을 직접 결정합니다.

1. 소개
알루미늄 합금 주조 자동차 엔진 블록, 변속기 하우징, 항공 구성 요소 및 전자 인클로저와 같은 경량 구조 부품 제조에 널리 사용됩니다. 고품질 알루미늄 합금 주물에 대한 시장 수요가 증가함에 따라 전통적인 경험적 금형 설계는 디지털화, 세련미 및 지능화를 향해 점차 진화했습니다.
곰팡이는 용융 알루미늄을 직접 형성 할뿐만 아니라 고온 침식, 열 피로주기 및 기계식 마모를 견딜 수 있어야합니다. 따라서, 적절한 설계는 다공성, 차가운 닫기 및 수축과 같은 결함을 줄이고 곰팡이 수명을 연장하는 데 중요합니다.

2. 금형 설계의 주요 매개 변수
2.1 곰팡이 재료 선택
일반적인 금형 강철 : H13 (4CR5MOSIV1) 및 8407 (수정 된 H13)과 같은 뜨거운 작업 금형 강은 알루미늄 합금 다이 캐스팅 금형에 일반적으로 사용됩니다. 그들은 높은 내열성, 고강도, 우수한 열 피로 저항성 및 가공성을 특징으로합니다.
열처리 공정 : 담금질 및 템퍼링 (담금질 템퍼링)을 통해 알루미늄 합금 다이 캐스팅 (일반적으로 44-48 HRC)에 적합한 경도를 달성하여 고온에서도 충분한 인성을 보장 할 수 있습니다.
성능 매개 변수 :
열전도율 : 곰팡이 온도 균일 성과 냉각 효율을 결정합니다
열 팽창 계수 : 곰팡이 치수 안정성에 영향을 미칩니다
열 피로 저항 : 온도 변동으로 인한 균열을 방지합니다
재료 결함 제어 : 포함을 최소화하고 균열 공급원을 방지하려면 높은 강철 순도가 필요합니다.
2.2 게이팅 시스템 설계
게이트 위치 : 적절한 게이트 위치는 충전 경로를 단축하고 산화물 포함 및 다공성 결함을 줄이며 냉간 닫기를 피합니다. 게이트 모양 및 단면 : 가추치면, 직사각형 또는 반원형 게이트가 일반적으로 사용됩니다. 단면 크기는 알루미늄 액체 유량과 일치해야합니다. 지나치게 큰 게이트는 쉽게 수색 할 수 있지만 너무 작 으면 쉽게 감기가 닫힐 수 있습니다.

러너 및 크로스 러너 디자인 : 난류 알루미늄 흐름을 방지하기 위해 각 공동의 충전 시간이 균형을 이루어야합니다. 단면 비율은 일반적으로 스트레이트 러너의 경우 1 : 2 : 1.5입니다. 크로스 러너 : 게이트.

충전 시간 및 속도 제어 : 다이 캐스팅에서 충전 시간은 일반적으로 0.04 ~ 0.08 초 사이에 제어되어 공동이 고정하기 전에 공동이 알루미늄 액체로 완전히 채워져 있는지 확인합니다.

2.3 냉각 및 온도 제어 시스템
냉각 채널 레이아웃 : 냉각 채널은 가능한 한 핫스팟 (예 : 두꺼운 벽 및 게이트 근처)에 가깝게 배치해야하지만 곰팡이를 약화시키지 않아야합니다.

국부 냉각 기술 : 고열 전도도 삽입 또는 열 파이프는 냉각을 향상시키고 수축 공동을 방지하기 위해 두꺼운 벽면에서 사용될 수 있습니다.

온도 제어 장비 : 곰팡이 온도 제어기는 과도한 온도 변동으로 인한 균열을 방지하기 위해 금형 온도를 안정화시킵니다. 온도 모니터링 : 열전대는 실시간 모니터링 및 폐 루프 제어를 위해 주요 위치에 설치됩니다.
2.4 환기 및 오버플로 시스템
벤트 홀 디자인 : 벤트 홀은 일반적으로 폭이 0.30.5mm이고 깊이는 0.020.05mm이며 용융 알루미늄을 뿌리지 않고 부드러운 가스 배출을 보장합니다.
오버 플로우 트로프 : 먼저 금형 공동으로 들어가는 산화물 필름과 차가운 용융 금속을 수집하여 결함이 메인 캐스팅에 들어가는 것을 방지합니다.
진공 보조 기술 : 고음 주물 (예 : 자동차 구조 부품)의 경우 진공 펌프를 사용하여 기공을 더욱 줄일 수 있습니다.

3. 설계 최적화 방법
3.1 CAE 시뮬레이션을 기반으로 한 최적화
충전 시뮬레이션 : Procast 및 Magmasoft와 같은 소프트웨어를 활용하여 용융 알루미늄의 흐름 경로 및 온도 분포를 예측하고 게이트 위치 및 크기를 최적화하십시오.
응고 분석 : 수축 및 핫스팟을 피하기 위해 응고 시퀀스를 결정하십시오.
매개 변수 반복 : 시뮬레이션 결과를 기반으로 균형 잡힌 금형 온도를 달성하기 위해 냉각 채널 직경, 레이아웃 및 유량을 조정하십시오. 3.2 모듈 식 및 교체 가능한 구성 요소 설계
공동 블록, 인서트 및 스프루 부싱과 같은 코어 인서트는 개별적으로 교체하여 전체 금형을 교체하는 비용을 줄일 수 있습니다.
유지 보수 : 모듈 식 구조는 균열과 마모 된 영역을 빠르게 수리하여 다운 타임을 최소화합니다.
3.3 표면 처리 및 코팅 기술
질화 : 곰팡이 표면 경도와 내마모성을 향상시켜 고착을 줄입니다.
TIN 및 CRN과 같은 PVD/CVD 코팅은 열 피로 저항성 및 부식성을 크게 향상시킵니다.
표면 연마 및 샷 피닝 : 표면 거칠기를 개선하고 균열 개시 점을 줄입니다.

4. 사례 연구
자동차 엔진 하우징을위한 다이 캐스팅 금형을 예로 들어보십시오.
사전 최적화 문제 : 높은 다공성 (약 8%), 유의 한 냉간 폐쇄 결함 및 65,000 사이클의 곰팡이 수명. 최적화 측정 :
조정 된 게이트 위치 및 최적화 된 러너 단면 비율;
냉각을 향상시키기 위해 두꺼운 벽 영역에서 고열 전도도 삽입물을 추가했습니다.
진공 보조 배기 시스템을 도입했습니다.
공동 표면에 적용 된 주석 코팅.
최적화 결과 :
다공성은 2%미만으로 감소되었다; 냉간 폐쇄 결함이 제거되었습니다. 곰팡이 수명은 95,000 사이클로 증가했습니다. 완제품의 첫 번째 통과 수익률은 97%로 증가했습니다.