Технология термообработки и анализ процесса литья под давлением автомобильных форм

С развитием автомобильной промышленности, особенно с появлением транспортных средств на новых источниках энергии, технические требования к производству автомобилей возрастают. Для повышения эффективности производства и снижения затрат все большее число автомобильных деталей используют процесс литья под давлением. Точность и долговечность форм для литья под давлением особенно важны при производстве ключевых компонентов, таких как двигатели, трансмиссии и кузова. Технология термообработки для автомобильные литые формы , важный этап в процессе производства пресс-форм, играет решающую роль в улучшении характеристик пресс-формы и продлении срока ее службы.

Обзор термической обработки автомобильных литейных форм

Термическая обработка автомобильных литейных форм заключается в изменении внутренней структуры материала формы путем нагрева и охлаждения с целью повышения его твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости и стойкости к термическому растрескиванию. Распространенные методы термической обработки включают закалку, отпуск, отжиг и старение.

В процессе литья под давлением формы должны выдерживать чрезвычайно высокие температуры и давления, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к их твердости и износостойкости. Высокие температуры могут ухудшить свойства материала формы, что приведет к износу, деформации и даже растрескиванию. Правильный процесс термообработки может значительно улучшить устойчивость формы к термической усталости, повысить ее способность выдерживать высокие температуры и высокое давление, а также продлить срок ее службы.

Распространенные процессы термообработки автомобильных литейных форм

При производстве автомобильных литейных форм различные материалы форм требуют различных процессов термической обработки для удовлетворения своих эксплуатационных требований. Ниже приведены несколько распространенных методов термической обработки:

Закалка

Закалка involves heating the mold to an appropriate temperature and then rapidly cooling it to change the material's microstructure, thereby increasing its hardness and strength. For automotive die cast molds, quenching is typically used to increase the mold surface hardness and improve its wear resistance. After quenching, the mold surface becomes hard, effectively resisting the friction and wear generated during the die casting process.

Однако процесс закалки также может легко создавать внутренние напряжения, которые могут вызвать деформацию или растрескивание формы. В процессе закалки обычно необходимо сочетать скорость охлаждения и температуру нагрева, чтобы избежать чрезмерного внутреннего напряжения в материале.

Закалка

Закалка is a secondary heat treatment process performed on the mold after quenching. While quenching increases mold hardness, it also significantly increases brittleness, making it prone to cracking or fracture. Tempering can reduce the mold material's hardness while improving its toughness and impact resistance. Tempering is typically performed at a relatively low temperature, heating to a certain temperature and then slowly cooling it. This process adjusts the mold material's internal structure and reduces internal stress.

Закалка is crucial for automotive die-cast molds, as the molds require not only high hardness but also sufficient impact toughness to withstand the high temperatures and high pressures of the die-casting process.

Отжиг

Отжиг is a process involving heating to a certain temperature and then slowly cooling the material. Its primary purpose is to reduce the material's hardness and improve its plasticity and toughness. Annealing is commonly used to treat brittle mold materials, particularly those prone to fatigue cracking after long-term use. Annealing effectively eliminates internal stresses, improves mold processing properties, increases its plasticity and ductility, and prevents brittle fracture during production.

Отжиг is typically performed during the initial mold manufacturing stages or when the mold material needs to regain its toughness after prolonged use.

Лечение старения

Обработка старением включает нагрев материала формы до определенной температуры и выдержку его в течение определенного периода времени, чтобы вызвать фазовое превращение, в конечном итоге увеличивая его твердость и прочность. Старение особенно подходит для таких материалов, как алюминиевые сплавы и алюминиево-медные сплавы, которые в процессе старения образуют мелкие осадки, что значительно улучшает их механические свойства и износостойкость.

В автомобильных литейных формах обработка старением может значительно повысить устойчивость формы к термическому растрескиванию, позволяя ей сохранять превосходные эксплуатационные характеристики даже в условиях длительных высоких температур и высокого давления.

Ключевые технологии термической обработки автомобильных литейных форм

Контроль температуры

Контроль температуры имеет решающее значение в процессе термообработки. Для автомобильных литейных форм чрезмерно высокие температуры могут привести к чрезмерному упрочнению поверхности формы, в то время как чрезмерно низкие температуры могут не полностью достичь желаемого эффекта термообработки. Поэтому точный контроль температуры имеет решающее значение в процессе термообработки.

Современные процессы термообработки литых под давлением автомобильных форм используют передовую технологию контроля температуры. Используя высокоточные датчики температуры и автоматизированные системы управления, эти процессы точно контролируют колебания температуры во время нагрева и охлаждения, гарантируя обработку формы при оптимальных температурах для оптимальной твердости и производительности.

Регулировка скорости охлаждения

Контроль скорости охлаждения является еще одним ключевым фактором, влияющим на эффективность термообработки. Слишком высокая скорость охлаждения может привести к трещинам или деформации материала формы, а слишком низкая скорость охлаждения может помешать достижению желаемой твердости. Для автомобильных литейных форм используются такие методы, как масляное охлаждение, воздушное охлаждение и охлаждение в соляной ванне. Скорость охлаждения регулируется в зависимости от материала формы и требований процесса термообработки для обеспечения оптимальной производительности формы.

Технология обработки поверхности

Помимо традиционных процессов термообработки, многие автомобильные литейные формы подвергаются поверхностной обработке для дальнейшего повышения их износостойкости и коррозионной стойкости. Распространенные методы обработки поверхности включают азотирование, цементацию и хромирование. Такая обработка поверхности эффективно повышает твердость, коррозионную стойкость и износостойкость поверхности формы, продлевая срок ее службы.

Проблемы и будущее развитие процессов термической обработки литых под давлением автомобильных форм

В связи с растущими требованиями автомобильной промышленности к точности и эффективности производства традиционные технологии термообработки сталкиваются со все большими проблемами. Во-первых, литые формы изготавливаются из самых разных материалов, каждый из которых требует подходящего процесса термообработки, адаптированного к его конкретным характеристикам. Поэтому точная адаптация процессов термообработки для различных материалов пресс-форм станет ключевым направлением будущих технологических исследований.

Во-вторых, с внедрением интеллектуальных производственных технологий все большую популярность приобретают автоматизированные и цифровые технологии термообработки. В будущем процессы термообработки автомобильных литейных форм будут все больше опираться на искусственный интеллект и анализ больших данных. Контролируя процесс термообработки формы в режиме реального времени, можно динамически регулировать параметры процесса для достижения более высокой эффективности производства и стабильного качества.