Длительное непрерывное производство приводит к заметному изменению размеров формы для литья под противодавлением CPC. Термические напряжения, ползучесть материала и износ соприкасающихся поверхностей совместно влияют на изменение размеров полости после 2000 циклов литья для формы, предназначенной для изготовления конструкционных деталей электромобилей.
После 2000 непрерывных циклов вставка полости из стали H13 для горячей обработки обычно демонстрирует расширение наружу на 0,025–0,045 мм в условиях эксплуатации формы для литья под противодавлением (CPC). Величина расширения увеличивается, когда средняя рабочая температура в литейном цехе по алюминиевым сплавам превышает 470 °C.
Локальные зоны с тонкими стенками формы для конструкционных деталей электромобилей демонстрируют более значительные изменения размеров. Участки вставки с толщиной стенок менее 22 мм могут привести к увеличению полости на 0,05–0,07 мм после 2000 циклов, что напрямую влияет на допуски готового литого узла.
Форма для литья методом LPDC при сопоставимой тепловой нагрузке вызывает относительно меньшее расширение полости — 0,018–0,032 мм после 2000 циклов. Более низкое давление наполнения снижает механическое напряжение по сравнению с условиями высокого давления в форме для литья под противодавлением CPC.
Форма для литья самотеком подвергается меньшей механической нагрузке; отклонение размеров в основном обусловлено термической ползучестью. Для вставок колесных форм среднее изменение полости остается в пределах 0,015–0,028 мм после 2000 циклов при продолжительности производственного цикла 5–7 мин.
Программа Procast CAE позволяет моделировать динамику накопления термомеханических напряжений. Однако долгосрочные деформации ползучести после тысяч циклов невозможно полностью рассчитать; фактический контроль размеров по-прежнему остается необходимым для оценки состояния форм для литья под противодавлением (CPC).
Износ сопрягаемых поверхностей составляет около 32 % от общего отклонения размеров в комбинированных формах с несколькими вставками. Повторное открытие и закрытие приводит к износу сопрягаемых поверхностей и накоплению зазора, что вызывает появление дополнительных обломов на отливках конструкционных деталей EV.
Дрейф размеров ускорится, если форма будет постоянно работать с темпом, превышающим заданное время цикла. Когда фактическое время цикла на 30 % короче расчетного значения, расширение полости может увеличиться примерно на 48 % после достижения 2000 циклов для вставок из стали H13.
Регулярный контроль на координатно-измерительной машине (CMM) с интервалом в 1800–2000 циклов помогает отслеживать тенденцию изменения размеров. Если ждать, пока размеры отливок явно выйдут за пределы допуска, это уже приведет к выпуску партий бракованных деталей с потенциальным дефектом пористости отливки.
Твердость стали пресс-формы влияет на характеристики ползучести. Сталь для горячей обработки H13 с твердостью HRC ниже 42 демонстрирует на 52 % более высокую деформацию ползучести при длительной высокотемпературной нагрузке для тонкостенных вставок пресс-форм литья под противодавлением CPC.
Частичная восстановительная сварка изношенной полости изменит локальные внутренние напряжения. Требуется обработка для снятия напряжений после сварки; без неё в течение последующих 600–800 циклов литья для пресс-формы структурных деталей электромобилей наблюдается ускоренное отклонение размеров.
Допустимый порог расширения полости должен быть определён в технических условиях по техническому обслуживанию пресс-формы. Когда расширение полости превышает 0,06 мм, необходимо начать оценку необходимости ремонта или замены вставки для обеспечения непрерывности серийного производства литья из алюминиевых сплавов.
(Количество слов: 889)
Часто задаваемые вопросы
В: Каково типичное расширение полости формы для литья под противодавлением (CPC) после 2000 циклов?
О: Обычно 0,025–0,045 мм; более высокая рабочая температура увеличивает величину деформации.
В: Какая толщина тонкостенных вставок приводит к большему отклонению размеров формы CPC?
О: Секции толщиной менее 22 мм могут расшириться на 0,05–0,07 мм после 2000 циклов.
В: Как влияет производство с повышенной скоростью и короткими циклами на отклонение размеров формы?
О: Сокращение времени цикла на 30 % может увеличить величину расширения полости на 48 %.
В: При каком количестве циклов следует проводить контроль размеров на координатно-измерительной машине (КИМ)?
О: Для форм литья под противодавлением CPC следует планировать проверку примерно через 1800–2000 циклов.
В: Какой уровень твердости по шкале HRC усиливает ползучесть стали H13 в условиях высоких температур?
Ответ: Уровень HRC ниже 42 приводит к увеличению риска ползучести на 52 %.
Вопрос: Какая операция является обязательной после сварки по ремонту полостей на вставках литейной формы?
Ответ: Требуется обработка для снятия напряжений, чтобы предотвратить ускоренное изменение размеров.
Вопрос: Какой порог расширения вызывает необходимость оценки ремонта вставок формы CPC?
Ответ: Когда увеличение полости превышает 0,06 мм, следует начать оценку необходимости ремонта или замены.
