تجزیه و تحلیل وضعیت توسعه فرآیند ریخته گری آلیاژ آلومینیوم و فناوری قالب

پس از دهه 1990، صنعت ریخته گری چین به توسعه شگفت انگیزی دست یافت و به یک صنعت در حال ظهور تبدیل شد. در حال حاضر، فرآیند ریخته گری آلیاژ آلومینیوم به یکی از پرکاربردترین فرآیندها در فرآیندهای شکل دهی آلیاژ آلومینیوم خودرو تبدیل شده است که 49 درصد از روش های مختلف فرآیند شکل دهی خودرو را تشکیل می دهد.
حدود 3000 شرکت ریخته گری در چین وجود دارد. تولید قطعات دایکاست از 266000 تن در سال 1995 به 870000 تن در سال 2005 افزایش یافت. نرخ رشد سالانه بالای 20 درصد باقی می ماند. در میان آنها، قطعات ریخته گری آلیاژ آلومینیوم 3/3 کل خروجی قطعات دایکاست را تشکیل می دهند. 4 یا بیشتر. انواع محصولات دایکاست در چین متنوع است، از جمله خودرو، موتور سیکلت، ارتباطات، لوازم خانگی، محصولات سخت افزاری، ابزارهای برقی، فناوری اطلاعات، روشنایی، پله های پله برقی، چراغ های اسباب بازی و غیره. فوق العاده ای را پشت سر گذاشته اند تغییر می کند. آلیاژ آلومینیوم دایکاست از زمان تولید تجاری آن در سال 1914، آلیاژ آلومینیوم دایکاست با توسعه صنعت خودروسازی و اختراع دستگاه ریخته گری اتاق سرد به سرعت توسعه یافت.

آلیاژهای آلومینیومی دایکاست با توجه به خواصشان به دو نوع استحکام متوسط ​​و کم (مانند Y102 چین) و استحکام بالا (مانند Y112 چین) تقسیم می شوند. در حال حاضر آلیاژهای آلومینیوم دایکاست مورد استفاده در صنعت عمدتاً شامل سری‌های زیر می‌شوند: Al-Si، Al-Mg، Al-Si-Cu، Al-Si-Mg، Al-Si-Cu-Mg، Al-Zn و غیره. بهبود خواص مکانیکی آلیاژهای ریخته‌گری آلومینیوم اغلب با کاهش عملکرد ریخته‌گری همراه است. ویژگی های فشار بالا و انجماد سریع دایکاست این تناقض را در برخی جنبه ها برجسته تر می کند. بنابراین، برای قطعات دایکاست عمومی دشوار است که تحت عملیات حرارتی محلول قرار گیرند، که برای بهبود خواص مکانیکی آلیاژهای آلومینیومی دایکاست، مشکل است، اگرچه ریخته گری اکسیژنه و دایکاست تحت خلاء راه های موثری برای بهبود خواص مکانیکی آلیاژها هستند، پذیرش گسترده هنوز دشوار است، بنابراین توسعه آلیاژهای ریخته گری آلومینیومی جدید به صورت دایکاست.
فناوری پیشرفته ریخته گری دایکاست فرآیند ریخته گری در ماشین های ریخته گری اتاق سرد افقی اولیه فقط یک سرعت برای ارسال فلز مذاب به داخل قالب داشت و سرعت تزریق فقط 1-2 متر بر ثانیه بود. با استفاده از این فرآیند، منافذ زیادی در داخل ریخته گری وجود داشت و ساختار شل بود. به زودی به تزریق 2 مرحله ای ارتقا یافت، که به سادگی فرآیند تزریق را به دو مرحله تجزیه کرد: سرعت آهسته و سرعت سریع، اما سرعت سریع تنها 3 متر بر ثانیه بود. بعداً برای افزایش دانسیته دایکستینگ ها، یک مرحله افزایش فشار پس از سرعت کند و سریع اضافه می شود که به سه مرحله تزریق کند، تزریق سریع و فشار تبدیل می شود. این تزریق کلاسیک سه مرحله ای است.

در مقایسه با روش دایکاست معمولی، روش ریخته گری تحت خلاء دارای ویژگی های زیر است:
01 تخلخل تا حد زیادی کاهش می یابد
02 ریخته گری تحت خلاء دارای سختی بالا و ریزساختار ظریفی هستند
03 دایکستینگ های خلاء خواص مکانیکی بالاتری دارند

اخیراً ریخته گری تحت خلاء عمدتاً بر استخراج گاز از حفره قالب متمرکز است و دو شکل اصلی وجود دارد:
① هوا را مستقیماً از قالب استخراج کنید. ② قالب را در جعبه خلاء قرار دهید تا هوا تخلیه شود. هنگام استفاده از دایکستینگ خلاء، طراحی موقعیت کانال اگزوز و ناحیه کانال اگزوز قالب بسیار مهم است.
یک "منطقه بحرانی" در مجرای اگزوز وجود دارد که به مقدار گاز استخراج شده از حفره، زمان خروج و زمان پر شدن مربوط می شود. در طی فرآیند پر کردن فلز مذاب، فلز مذاب باید در حالت اسپری پراکنده پر شود. اندازه رانر همچنین تأثیر زیادی بر تأثیر ریخته گری اکسیژن دار دارد. اندازه مناسب رانر نه تنها می تواند به فلز مذاب اجازه دهد تا قالب را در یک جریان متلاطم پر کند، بلکه از کاهش سریع دمای فلز مذاب نیز جلوگیری می کند. توزیع بسیار پراکنده اکسیدها اثر نامطلوبی بر ریخته گری نخواهد داشت، اما می تواند سختی ریخته گری را افزایش دهد و ساختار را پس از عملیات حرارتی اصلاح کند. ریخته گری اکسیژن را می توان برای آلیاژهای Al، Mg و Zn که با اکسیژن واکنش می دهند، استفاده کرد.
در حال حاضر می توان از دایکستینگ اکسیژنه برای تولید انواع ریخته گری آلیاژ آلومینیوم استفاده کرد، مانند: محفظه های انتقال هیدرولیک، مبدل های حرارتی برای بخاری ها، بدنه شیرهای انتقال هیدرولیک، براکت های کامپیوتری و غیره که نیاز به عملیات حرارتی یا جوش مونتاژ دارند و نیاز به سفتی هوای بالایی دارند و برای ریخته گری های دایکستینگ از مزیت های فنی در دمای بالاتر استفاده می شود. فناوری ریخته گری نیمه جامد دایکاست نیمه جامد فناوری است که فلز مایع را در هنگام جامد شدن بهم می زند، دوغابی با جزء جامد حدود 50 درصد یا حتی بالاتر با سرعت خنک سازی معین به دست می آورد و سپس از دوغاب برای ریخته گری با قالب استفاده می کند.
فن آوری ریخته گری نیمه جامد در حال حاضر دارای دو فرآیند شکل دهی است: فرآیند شکل دهی جریان و فرآیند thixoforming. اولی برای تغذیه فلز مایع به داخل یک بشکه قالب‌گیری تزریقی طراحی شده خاص است، جایی که برش توسط یک دستگاه مارپیچ اعمال می‌شود تا آن را به یک دوغاب نیمه جامد خنک کند، که سپس قالب‌گیری می‌شود. دومی برای تغذیه ذرات یا تراشه های فلزی جامد به دستگاه قالب گیری تزریق مارپیچی و تبدیل ذرات فلزی به دوغاب در شرایط گرمایش و برش قبل از ریخته گری دایکاست. کلید فرآیند شکل‌دهی نیمه جامد دایکاست، تهیه مؤثر دوغاب آلیاژی نیمه جامد، کنترل دقیق نسبت اجزای جامد-مایع و تحقیق و توسعه کنترل خودکار فرآیند شکل‌دهی نیمه جامد است.

به منظور تحقق تولید خودکار شکل دهی نیمه جامد، دانشمندان آمریکایی معتقدند که فناوری های زیر باید به شدت توسعه یابند:
01 حمل و نقل بار سازگار و انعطاف پذیر
02 روانکاری و نگهداری ریخته گری دقیق
03 سیستم خنک کننده ریخته گری قابل کنترل
04 گاز زدایی پلاسما و درمان

ریخته گری کم فشار پمپ الکترومغناطیسی یک فرآیند ریخته گری کم فشار است که به تازگی در حال ظهور است. در مقایسه با فناوری ریخته گری کم فشار مبتنی بر گاز، از نظر روش های فشار کاملاً متفاوت است. از نیروی الکترومغناطیسی غیر تماسی برای اثر مستقیم روی فلز مایع استفاده می کند که مشکلات اکسیداسیون و آسپیراسیون ناشی از هوای فشرده ناخالص و فشار جزئی بیش از حد اکسیژن در هوای فشرده را تا حد زیادی کاهش می دهد و به حمل و نقل صاف آلومینیوم مایع دست می یابد. و پر کردن می تواند از آلودگی ثانویه ناشی از تلاطم جلوگیری کند. علاوه بر این، سیستم پمپ الکترومغناطیسی به طور کامل توسط کنترل عددی کامپیوتری کنترل می شود و اجرای فرآیند بسیار دقیق و قابل تکرار است و به ریخته گری آلیاژ آلومینیوم مزایای آشکاری از نظر عملکرد، خواص مکانیکی، کیفیت سطح و استفاده از فلز می دهد. همانطور که تحقیقات در مورد این فناوری ادامه می یابد، این روند بیشتر و بیشتر بالغ می شود.
توسعه تجهیزات دایکاست از طریق توسعه در سال های اخیر، سطح طراحی، پارامترهای فنی، شاخص های عملکرد، ساختار مکانیکی و کیفیت ساخت ماشین های ریخته گری چین به درجات مختلف بهبود یافته است. به طور خاص، ماشین‌های ریخته‌گری با محفظه سرد از ماشین‌های کاملاً هیدرولیک اصلی تکامل یافته‌اند. مکانیزم نوع به مکانیزم بسته شدن نوع ضامن تغییر یافت و بارگیری خودکار، پاشش خودکار، برداشت خودکار، برش خودکار لبه و غیره نیز اضافه شد. وسایل برقی نیز از کنترل منبع تغذیه معمولی به کنترل کامپیوتری تغییر یافت و سطح کنترل بسیار بهبود یافت. برخی به سطح بین المللی رسیده یا به آن نزدیک است و به سمت مقیاس بزرگ، اتوماسیون و یکپارچه سازی پیش می رود.

در این دوره، شرکت‌های جدید ماشین‌های ریخته‌گری داخلی یکی پس از دیگری ظهور کرده‌اند که در میان آنها شرکت لیجین هنگ کنگ نماینده معمولی است. این شرکت تعدادی از مدل‌های پیشرو داخلی ماشین‌های ریخته‌گری را توسعه داده است. به عنوان مثال، دستگاه دایکاست با محفظه سرد افقی دارای حداکثر سرعت تزریق فشار هوا 6 متر بر ثانیه (1997) و 8 متر بر ثانیه (اوایل سال 2000)، دستگاه ریخته گری محفظه داغ آلیاژ منیزیم (اوایل سال 2000)، سیستم تزریق شتاب یکنواخت (2002)، سیستم تزریق با حداکثر سرعت 10 درجه بر ثانیه است. (ژوئن 2004)، کنترل بلادرنگ سیستم تزریق (آگوست 2004) و یک دستگاه بزرگ دستگاه دایکاست با نیروی گیره 30000 کیلونیوتن (ژوئیه 2004) و غیره.
ماشین های ریخته گری کوچک و متوسط ​​هنوز تحت تسلط تجهیزات داخلی هستند. شکاف بین ماشین های ریخته گری داخلی و تجهیزات ریخته گری پیشرفته خارجی عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:
01 طرح کلی سازه عقب مانده است
02 نشت شدید روغن
03 قابلیت اطمینان ضعیف بارزترین نقص ماشین های ریخته گری داخلی است.
04 انواع و مشخصات ناقص، قابلیت پشتیبانی ضعیف

صنعت قالب چین به سرعت توسعه یافته است. از سال 1996 تا 2004، متوسط ​​نرخ رشد سالانه تولید قالب 14 درصد بود. در سال 2003، ارزش خروجی قالب های ریخته گری 3.8 میلیارد یوان بود. در حال حاضر، میزان رضایت از بازار قالب داخلی چین تنها حدود 80٪ است که قالب های متوسط ​​و پایین اصلی ترین آنها هستند. قالب های دقیق بزرگ و پیچیده نمی توانند نیازهای توسعه اقتصادی ملی را از نظر فناوری تولید، کیفیت و عمر قالب و ظرفیت تولید برآورده کنند. نیاز دارند. جهت تحقیق و توسعه مصرف خودرو، صنایع موتورسیکلت و لوازم جانبی خودرو و تقاضا برای محصولات پشتیبانی بازار وسیعی را برای تولید قطعات ریخته گری دایکاست. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری دایکاست در خودروها نیز به گسترش خود ادامه خواهد داد.
در تحقیقات آینده و توسعه فناوری ریخته گری دایکاست، عمیق کردن ریخته گری آلیاژ آلومینیوم همچنان یک جهت اصلی برای توسعه فناوری ریخته گری دایکاست. به منظور انطباق با تقاضای بازار، مسائل زیر باید بیشتر در آینده حل شود:
01 استفاده از آلیاژهای دایکاست جدید با استحکام بالا و مقاوم در برابر سایش، تحقیق در مورد آلیاژهای ریخته گری رنگی و آلیاژهای ریخته گری جدید برای ریخته گری با الزامات ایمنی خاص.
02 ساخت آلیاژهای آلومینیومی دایکاست با عملکرد پایدار و ترکیبی با کنترل آسان
03 ترکیب آلیاژ را ساده کنید و درجه های آلیاژ را کاهش دهید تا پایه ای برای تولید سبز فراهم شود
04 بهبود بیشتر فرآیندهای ریخته گری جدید (دایکاست تحت خلاء، ریخته گری اکسیژن دار، ریخته گری نیمه جامد، ریخته گری تحت فشار و غیره)
05 بهبود توانایی پاسخگویی سریع به بازار و پیاده سازی مهندسی همزمان (CE) و فناوری ساخت نمونه سازی سریع (RPM)
06 تحقیق و توسعه سیستم های CAD/CAM/CAE را انجام دهید
07 قطعات خودرو آلیاژ آلومینیوم دایکاست بیشتری را توسعه و اعمال کنید

آلیاژ آلومینیوم دایکاست بدنه اصلی ریخته گری آلیاژ غیر آهنی است و آلیاژهای سری AI-Si بدنه اصلی آلیاژ آلومینیوم ریخته گری دایکاست. توسعه صنعت دایکاست راه درازی در پیش دارد. این شامل تحقیق و توسعه آلیاژهای با کارایی بالا و توسعه روش های فرآیندی است. عمل نشان داده است که ترکیب شرکت ها با دانشگاه ها و واحدهای تحقیقاتی مربوطه انتخاب عاقلانه ای است و نتایج مربوطه ای که به دست آورده ایم تایید شده است.
برای دستیابی به احیای کلی صنعت دایکاست، بهبود عملکرد ماشین‌های ریخته‌گری و به تبع آن بهبود سطح طراحی و ساخت قالب‌های ریخته‌گری بسیار مهم است. به ویژه بسیاری از نرم افزارهای فنی خارجی معرفی و اعمال می شوند. از چه روشی برای تایید آنها استفاده می شود؟ ارزش تحقیق بیشتر را دارد.