Welche Prozessparameter sollten bei der Konzeption von Saugform und Aluminium-Bringform berücksichtigt werden?

Bei der Gestaltung einer Sauenform ist es notwendig, die thermodynamischen Eigenschaften des Metallgusses, die Lebensdauer der Form und die Qualitätsanforderungen des Barrens zu kombinieren und sich auf die folgenden Prozessparameter zu konzentrieren:

一. Hohlraumgröße und Strukturparameter
•Volumen und Größe der Kavität: Es ist notwendig, das Gewicht (normalerweise Hunderte bis mehrere Tonnen) und die Form (z. B. Rechteck, Trapez) des Zielbarrens anzupassen, um sicherzustellen, dass die Tiefe und Breite der Kavität dem Volumen des geschmolzenen Metalls entsprechen, um eine unvollständige oder verschwenderische Gussformung aufgrund von Maßabweichungen zu vermeiden.

•Neigung des Hohlraums (Entformungsschräge): Um das Entformen zu erleichtern, muss die Seitenwand des Hohlraums mit einer bestimmten Neigung gestaltet werden (normalerweise 0,5°–2°). Eine zu kleine Neigung kann zum Anhaften der Form führen, und eine zu große Neigung kann die Maßhaltigkeit des Barrens beeinträchtigen.

•Verrundung und Kantenbearbeitung: Der Boden und die Ecken des Hohlraums müssen abgerundet sein (R-Winkel), um die Spannungskonzentration zu verringern und Risse in der Form aufgrund von Temperaturschocks zu vermeiden. Gleichzeitig wird ein Schrumpfen oder Kaltverschließen an den Ecken des Barrens verhindert.

Ja. Wärme- und Kühlparameter

•Wandstärkendesign: Die Formwandstärke muss auf der Grundlage des Schmelzpunkts des Gussmetalls (z. B. Aluminium etwa 660 °C, Kupfer etwa 1083 °C) und der Wärmekapazität berechnet werden, um sicherzustellen, dass es dem Thermoschock von geschmolzenem Hochtemperaturmetall standhält und die Wärmeableitungsrate durch eine angemessene Wandstärke kontrolliert wird (zu dick kühlt zu langsam ab, zu dünn verformt sich leicht).

•Layout des Kühlsystems: Wenn Zwangskühlung (z. B. Wasserkühlung) verwendet wird, müssen Position, Durchmesser und Abstand des Kühlkanals festgelegt werden. Der Kanal muss den Spannungskonzentrationsbereich des Hohlraums meiden und einen angemessenen Abstand von der Hohlraumoberfläche (normalerweise ≥ 50 mm) einhalten, um eine gleichmäßige Abkühlung des Barrens zu gewährleisten und Defekte wie Lunker und Risse zu reduzieren.

•Wärmeausdehnungskompensation: Unter Berücksichtigung der Erstarrungsschrumpfungsrate des geschmolzenen Metalls (z. B. beträgt die Schrumpfungsrate von Aluminium etwa 1,3 % bis 2 %) und des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Form selbst, reservieren Sie bei der Gestaltung der Hohlraumgröße eine Kompensation, um eine Abweichung der Barrengröße oder ein Blockieren der Form zu vermeiden.

三. Metallflüssigkeitsfluss- und Füllparameter

•Anguss- und Angusskanaldesign: Die Angussposition sollte verhindern, dass die Metallflüssigkeit direkt auf den Boden des Hohlraums prallt (um Spritzer und Oxidation zu verhindern), und der Angussquerschnitt sollte der Durchflussrate der Metallflüssigkeit entsprechen, um eine gleichmäßige Füllgeschwindigkeit zu gewährleisten (im Allgemeinen auf 0,5–1,5 m/s geregelt) und Schlackenrollen und Poren zu reduzieren.

•Entlüftungsstruktur: Entlüftungsnuten (Breite 0,1–0,3 mm, Tiefe 0,5–1 mm) an der Oberseite oder Ecke des Hohlraums entwerfen, um Lufteinschlüsse und Poren beim Einfüllen der Metallflüssigkeit zu vermeiden und eine unvollständige Füllung aufgrund von Gasgegendruck zu verhindern.

四. Mechanische Leistungsparameter

•Formfestigkeit und -steifigkeit: Wählen Sie entsprechend dem Gewicht des Barrens (z. B. 500 kg bis 5 Tonnen) und dem statischen Druck der Metallschmelze (Berechnungsformel: Druck = Dichte des geschmolzenen Metalls × Höhe × Schwerkraftbeschleunigung) das geeignete Material (z. B. Gussstahl, Sphäroguss) und entwerfen Sie die Verstärkungsrippenstruktur, um eine Verformung oder Rissbildung der Form zu verhindern.

•Anpassung des Formlösemechanismus: Wenn eine mechanische oder hydraulische Formlösevorrichtung verwendet wird, muss der Installationsraum der Formlösevorrichtung (z. B. das Auswurfloch, die Position des Hydraulikzylinders) reserviert werden, um sicherzustellen, dass die Formlösekraft (normalerweise das 1,5- bis 2-fache des Gewichts des Barrens) gleichmäßig auf den Boden des Barrens wirkt, um Schäden am Barren oder an der Form zu vermeiden.

Ja. Material- und Oberflächenbehandlungsparameter

•Thermische Ermüdungsbeständigkeit des Materials: Für den zyklischen Prozess des wiederholten Erhitzens (z. B. flüssiges Aluminium auf 660 °C) und Abkühlen geschmolzenen Metalls wählen Sie Materialien mit mäßiger Wärmeleitfähigkeit (z. B. Wärmeleitfähigkeit von Gussstahl von etwa 40–50 W/(m・K)) und hoher thermischer Ermüdungsfestigkeit, um thermische Risse zu reduzieren.

•Oberflächenbehandlungsverfahren: Verbessern Sie die Oberflächenverschleißfestigkeit und die antiadhäsive Aluminiumleistung durch Nitrieren (Härte bis zu 50–60 HRC), Kugelstrahlen oder Beschichten (z. B. Keramikbeschichtung), reduzieren Sie den Entformungswiderstand und reduzieren Sie Erosion und Verschleiß der Formoberfläche durch geschmolzenes Metall.

Diese Parameter müssen in Kombination mit den Eigenschaften spezifischer Gussmetalle (Aluminium, Kupfer, Zink usw.), der Produktionseffizienz (z. B. der Anzahl der Gussteile pro Stunde) und Qualitätsstandards (z. B. Anforderungen an die interne Fehlererkennung für Barren) umfassend optimiert werden, um letztendlich das Ziel einer langen Formlebensdauer und einer hohen Barrenqualität zu erreichen.

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