Как может алюминиевый цилиндр, плесень выдержать 200+батончика?

Как основной компонент в производстве двигателей, плесень головки цилиндра с алюминиевым сплавом предназначен для стабильной работы в течение длительного времени при высокой температуре, высоком давлении и сложных условиях труда. В экстремальных условиях 200 бар (около 2000 стандартных атмосферных давлений) надежность формы напрямую определяет производительность и срок службы двигателя.

1. Выбор материала: двойная гарантия термической устойчивости к усталости и износостойкости
Производительность материала плесени является основой для выпуска высокого давления. В качестве примера, принимая форму, разработанную Yunmai (JYD) для двигателя Isuzu, в качестве основного материала используется сталь H13 (4CR5Mosiv1). Эта сталь инструмента широко используется в области горячих рабочих форм и имеет три основных преимущества:
Высокая температурная прочность: H13 Сталь все еще может поддерживать прочность на доход более 500 МПа при 600 ℃, что намного выше, чем обычная сплавная сталь, гарантируя, что форма не подвергается пластической деформации при высоком давлении.
Устойчивость к тепловой усталости: контролируя морфологию и распределение карбидов, сталь H13 может выдерживать десятки тысяч термических циклов (от комнатной температуры до 600 ° C) без растрескивания и адаптироваться к высокочастотному удару давления при непрерывной работе двигателя.
Утвердимость и стабильность отпуска: после гашения при отчете 1020 ° C при 580 ° C поверхностная твердость формы может достигать HRC48-52, в то время как ядро поддерживает жесткость, чтобы избежать хрупкого растрескивания из-за чрезмерной твердости.

2. Структурная оптимизация: дисперсия давления и конструкция стресса
Структура плесени необходимо для достижения дисперсии давления посредством трехмерной топологической оптимизации. Принимая определенный тип плесени в качестве примера, его дизайн включает в себя следующие ключевые элементы:
Распределение поверхностной поверхности: поверхность ступенчатого расставания принимается с зазором обработки 0,05 мм, чтобы обеспечить гладкое наполнение алюминиевой жидкости и избежать расщепления поверхностной дислокации под высоким давлением.
Поддерживающая макет ребра: опорное ребра с «M» предназначено в нижней части полости плесени, а толщина постепенно изменяется с 15 мм на краю полости до 8 мм в центре, что не только улучшает жесткость, но и уменьшает отходы материала.
Сеть каналов охлаждающей воды: благодаря оптимизации моделирования ANSYS композитный канал «спирального креста» предназначен для обеспечения температурного градиента поверхности плесени ≤30 ℃/мм, что уменьшает деформацию, вызванную тепловым напряжением.

3. Процесс производства: точность микронного уровня
Точность производства пресс -формы напрямую влияет на его способность под давлением. Yunmai использует следующие процессы, чтобы обеспечить допуск ± 0,02 мм:
Пяти осевая обработка сцепления. Используя немецкий центр из пяти осевых обработок DMG MORI, полость точно обрабатывается при скорости подачи 0,1 мкм, а шероховатость поверхности RA≤0,4 мкм.
Технология формирования электродисмысленности: для сложных поверхностей используется обработка зеркальных электродисферных зарядов (EDM), а графитовые электроды используются для достижения контроля зазора разпускания 0,01 мм.
Обработка поверхности. Обработка: поверхность плесени обрабатывается ионным нитристом (IPN), образуя жесткий слой с жестким нитрическим слоем (HV1200), который увеличивает твердость в 4 раза, а устойчивость к износу на 30%.

4. Проверка моделирования: тест на давление от виртуального до реального
Конструкция плесени должна быть проверена с помощью моделирования поля мультифизики:
Анализ тепло-механического соединения: Abaqus используется для создания модели связи системы жидкого охлаждения плесени, и моделируется распределение напряжений формы при 200 бар. Установлено, что максимальная точка напряжения находится рядом с воротами. Увеличивая локальную толщину, пик напряжения уменьшается с 1200 МПа до 850 МПа.
Прогнозирование жизни усталости: на основе программного обеспечения Fe-Safe, фактические параметры рабочего состояния (цикл температурного цикла 200-600 ℃, давление 200 бара, частота 50 раз в минуту), и прогнозируется, что срок службы плесени достигнут 150 000 циклов, что соответствует требованиям массового производства.
Проверка прототипа: изготовлена прототипная форма 1: 1, и 100 000 циклов испытывают на гидравлическом прессе 200 баров, а деформация контролируется как ≤0,01 мм для проверки надежности конструкции.