Diseño del sistema de enfriamiento y optimización de piezas de maquinaria de aleación de aluminio fundido

1. Bolio básico e importancia del sistema de enfriamiento
El papel principal del sistema de enfriamiento en el proceso de fundición de troqueles es garantizar que la aleación de aluminio fundido se solidifica rápidamente después de llenar el molde controlando efectivamente la temperatura del molde y obtener las propiedades mecánicas requeridas y la precisión dimensional. Los principales objetivos del proceso de enfriamiento son:
Reduzca los defectos de fundición: un sistema de enfriamiento razonable puede evitar el sobreenfriamiento o el enfriamiento desigual, y reducir los defectos de fundición comunes, como los poros y las cerraduras en frío.
Mejorar la eficiencia de producción: un diseño razonable del sistema de enfriamiento puede aumentar significativamente la velocidad de enfriamiento, acortar el ciclo de producción y, por lo tanto, mejorar la eficiencia de producción.
Extienda la vida útil del moho: el enfriamiento uniforme puede reducir el estrés térmico y la temperatura excesiva de la superficie del moho, reducir la fatiga y el desgaste térmico del moho, y extender la vida útil del servicio del molde.

2. Elementos clave del diseño del sistema de enfriamiento
El diseño del sistema de enfriamiento de Piezas de maquinaria de aleación de aluminio fundido Debe considerar múltiples factores, incluido el diseño del canal de enfriamiento, la selección de medios de enfriamiento y la optimización de la eficiencia de enfriamiento.
El diseño del canal de enfriamiento afecta directamente el efecto de enfriamiento y la calidad de la fundición. El diseño razonable de los canales de enfriamiento puede garantizar una distribución de temperatura uniforme en la cavidad del moho y evitar grietas térmicas o deformación causada por el sobrecalentamiento local.
Distribución uniforme: los canales de enfriamiento deben distribuirse uniformemente alrededor de la cavidad del moho para garantizar que el calor de la aleación de aluminio pueda disiparse de manera efectiva durante el proceso de enfriamiento.
Tamaño del canal de enfriamiento: el tamaño del canal de enfriamiento debe seleccionarse adecuadamente. Demasiado grande o demasiado pequeño afectará el efecto de enfriamiento. Por lo general, el diámetro del canal de enfriamiento se controla entre 6 y 8 mm, lo que no solo garantiza una buena fluidez, sino que también ayuda a mejorar la eficiencia de enfriamiento.
Forma del canal: la forma del canal de enfriamiento debe evitar ángulos afilados y esquinas muertas tanto como sea posible para reducir la resistencia del flujo de refrigerante y garantizar el flujo uniforme del refrigerante.
La elección del medio de enfriamiento afecta directamente el efecto de enfriamiento y el costo del sistema. Los medios de enfriamiento de uso común incluyen agua, aceite y aire.
Sistema de enfriamiento de agua: el enfriamiento de agua es el método de enfriamiento de uso común en el proceso de fundición de matriz porque tiene una alta eficiencia de intercambio de calor y puede reducir de manera rápida y efectiva la temperatura del moho. Los sistemas de enfriamiento de agua se usan comúnmente en la producción de fundición de aleación de aleación de aluminio y son adecuados para condiciones de alta temperatura y alta presión.
Sistema de enfriamiento de aceite: en comparación con el enfriamiento por agua, el enfriamiento por aceite tiene una mejor resistencia a la temperatura y puede funcionar de manera estable en un entorno de alta temperatura. Es adecuado para campos de aplicación con altos requisitos para la alta resistencia a la temperatura de moho.
Sistema de enfriamiento del aire: el enfriamiento por aire generalmente se usa en un entorno de baja temperatura y baja presión, pero su eficiencia de enfriamiento es menor que la del agua y el aceite. Por lo general, se usa para piezas o productos más pequeños que no requieren enfriamiento rápido.
Optimización de la eficiencia del sistema de enfriamiento
La eficiencia del sistema de enfriamiento afecta directamente el ciclo de producción y la calidad de la fundición, por lo que es crucial optimizar el diseño del sistema de enfriamiento.
Control de temperatura: al controlar con precisión la temperatura del molde, la precisión y la calidad de la superficie de la fundición se pueden mejorar de manera efectiva. El sistema de control de temperatura del molde generalmente está equipado con un dispositivo de control de temperatura, lo que puede garantizar la estabilidad del molde durante todo el proceso de producción ajustando el flujo y la temperatura del refrigerante.
Control de flujo y presión: el flujo y la presión del refrigerante deben coincidir con el diseño del canal de enfriamiento para garantizar que el líquido pueda fluir uniformemente a través de todas las áreas del molde.
Aplicación de materiales de intercambio de calor: en los últimos años, el uso de nuevos materiales de intercambio de calor de alta eficiencia y tecnologías de tratamiento de superficie puede mejorar aún más la eficiencia de conducción de calor del moho.

3. Desafíos y estrategias de afrontamiento en el diseño del sistema de enfriamiento
Aunque el sistema de enfriamiento juega un papel importante en la fabricación de piezas de maquinaria de aleación de aluminio de fundición, todavía hay algunos desafíos en su diseño e implementación. Los principales desafíos incluyen una distribución desigual de refrigerante, dificultad para diseñar canales de enfriamiento y complejidad del diseño de moho.
Distribución desigual del refrigerante: para resolver el problema de la distribución desigual del refrigerante, los diseñadores pueden usar herramientas avanzadas como el diseño asistido por computadora y el análisis de elementos finitos para simular la transferencia de calor y el flujo de fluido durante el enfriamiento, y optimizar los canales de enfriamiento y las rutas de flujo de líquido .
Dificultad en el diseño del canal de enfriamiento: debido a la complejidad de las piezas de maquinaria de aleación de aluminio fundido, el diseño del canal de enfriamiento del molde suele ser más complicado. Para simplificar el diseño, los ingenieros pueden usar la tecnología de impresión 3D para fabricar moldes con estructuras complejas o usar diseños de moldes desmontables para facilitar ajustes y optimizaciones posteriores.
La vida del molde y la eficiencia de enfriamiento: generalmente hay una cierta contradicción entre la vida útil del moho y la eficiencia de enfriamiento, y el enfriamiento excesivo puede acelerar el desgaste del molde. Por lo tanto, el equilibrio entre la eficiencia de enfriamiento y la vida útil del moho debe considerarse exhaustivamente durante el diseño para evitar la pérdida de moho causado por un enfriamiento excesivo. 3