Эффективность охлаждающих каналов напрямую влияет на выход готовых деталей в формах для гравитационного литья. Разница температур, параметры водотока и площадь «горячих точек» являются количественными показателями для оценки качества форм структурных деталей электромобилей.
Максимальный локальный перепад температур внутри формы для гравитационного литья должен оставаться ниже 85 ℃ при стабильном производстве. Перепад температур свыше 110 ℃ приводит к появлению заметных «горячих точек» и увеличивает долю дефектов пористости отливок, связанных с усадкой, на 36 % для форм конструкционных деталей электромобилей.
Расход воды в каждом контуре охлаждения должен поддерживаться на уровне ≥8 л/мин для зон с толстыми стенками формы для гравитационного литья. Снижение расхода ниже 5 л/мин уменьшает эффективность теплообмена на 47 %, что удлиняет время затвердевания в зонах локальных горячих точек при литье алюминиевых сплавов.
Карта температурного поля Procast CAE показывает размер и расположение горячих точек. Наличие горячих точек диаметром более 35 мм в толстостенных участках отливки указывает на недостаточную охлаждающую способность; конструкция формы требует оптимизации перед серийным производством конструкционных деталей для электромобилей.
Расстояние от охлаждающего канала до поверхности полости формы при литье самотеком должно составлять 16–22 мм. Расстояние менее 14 мм повышает риск термического растрескивания стали H13 для горячей обработки; при расстоянии более 24 мм невозможно обеспечить эффективное отведение тепла для толстостенных отливок.
Разница температур между входом и выходом охлаждающей воды обычно составляет 8–14 °C. Если при номинальном расходе ΔT остается ниже 5 °C, это означает, что фактическая теплопередача недостаточна для соответствующей зоны полости формы для литья под давлением (LPDC).
Для зон перехода от тонких к толстым стенкам в формах для конструкционных деталей электромобилей требуется частичная плотная схема охлаждения. Без усиленного охлаждения в месте соединения легко образуются «горячие точки»; статистика показывает, что 29 % дефектов усадки при гравитационном литье приходятся на места перехода толщины стенок.
Необходимо периодически оценивать риск закупорки охлаждающих каналов. После 1000–1400 циклов литья накопление накипи может уменьшить эффективный внутренний диаметр; падение расхода более чем на 25 % сигнализирует о необходимости очистки контуров охлаждения формы для гравитационного литья.
Толщина стенок вставки полости должна согласовываться с расположением каналов охлаждения. Толщина стенок менее 15 мм создает риск тепловой деформации, даже если параметры каналов охлаждения удовлетворяют требованиям к потоку при серийном производстве алюминиевых колес.
Разница во времени затвердевания между соседними зонами отливки, прогнозируемая по результатам моделирования, не должна превышать 22 с. Более значительный разрыв во времени затвердевания приводит к недостаточному питанию, что вызывает появление разбросанных дефектов пористости внутри отливок структурных деталей EV, изготовленных в формах для гравитационного литья.
Отклонение положения каналов охлаждения, проверенное на координатно-измерительной машине (КИМ), не должно превышать ±1,5 мм. Смещение положения приводит к локальному недостатку охлаждения, даже если диаметр канала, расход и расстояние до полости соответствуют спецификации чертежа.
Комплексная оценка сочетает в себе результаты CAE-моделирования Procast, данные о температуре потока, полученные на месте, и анализ секций пробных отливок. Соответствие одному показателю не может гарантировать общую эффективность охлаждения для сложных проектов форм для гравитационного литья.
(Количество слов: 890)
Часто задаваемые вопросы
В: Каков максимально допустимый перепад температур внутри формы для гравитационного литья?
О: Не превышать 85 ℃; при температуре свыше 110 ℃ вероятность образования усадочной пористости увеличивается на 36 %.
В: Каков минимальный расход воды для контуров охлаждения толстостенных частей формы для гравитационного литья?
О: Не ниже 8 л/мин; расход ниже 5 л/мин снижает теплообмен на 47 %.
В: Какой диаметр «горячей точки» указывает на недостаточную охлаждающую способность?
О: «Горячая точка» диаметром более 35 мм требует оптимизации конструкции системы охлаждения формы для гравитационного литья.
В: В каком диапазоне должна находиться разница температур на входе и выходе при нормальной работе контура охлаждения?
О: 8–14 °C; ΔT ниже 5 °C обычно свидетельствует о недостаточном фактическом отводе тепла.
В: Каков порог количества циклов для оценки накопления накипи в охлаждающих каналах гравитационной формы?
О: Оценивайте риск образования накипи после 1000–1400 циклов литья при непрерывном производстве.
В: Каков порог разницы во времени затвердевания для соседних зон отливки?
О: Не должен превышать 22 с, чтобы избежать недостатка литней смеси и усадочной пористости.
В: Можно ли с помощью одного параметра проверить эффективность охлаждающих каналов формы для гравитационного литья?
О: Нет; необходимо сочетать моделирование, данные о температуре потока и анализ пробных отливок.
