Дар қолаби хунуккунии conformal истеҳсол карда шуд Технологияи чопи 3D, ва субстрат аз чопи 3D омӯхта шуд. Қувваи фишурдашавӣ ва ҳосилнокии фишурдани маводи таркибии чопшудаи 3D бо 30% (фраксияи оммавӣ) карбиди волфрам (WC) иловашуда мутаносибан ба 1757МПа ва 1677МПа расид, ки ин аз иҷрои фишурдани матритсаи пӯлоди қолаб тақрибан 20% баландтар аст. Бо дарназардошти мушкилоти сардшавии тӯлонӣ, печиши маҳсулот ва ноустувории андоза дар тарҳрезии қолаб, қолаби канали оби хунуккунӣ дар асоси чопи металлии 3D тарҳрезӣ шуда, таҳлили моделиронӣ бо ёрии нармафзори Moldflow гузаронида шуд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки маҳлули конформии об метавонад самаранокии хунуккуниро ба таври назаррас беҳтар кунад ва деформатсияи маҳсулотро коҳиш диҳад. Технологияи чопи металлии 3D дорои доираи васеи арзиши татбиқ дар соҳаи қолабҳои хунуккунии конформалӣ мебошад. Маҳсулоти пластикӣ асосан дар мошинҳои қолаби сӯзандору бо истифода аз қолабҳо ташкил карда мешаванд. Дар тамоми раванди истеҳсолот вақт ва арзиши истеҳсоли қолабҳои сӯзандору баландтарин аст. Дар айни замон, талаботи афзоянда ба маҳсулоти хурди фардӣ боиси рушди босуръати саноати қолабӣ ва рақобати шадидтар гардид. Аз ин рӯ, ба ғайр аз пайваста баланд бардоштани сифат ва кори қолабҳои сӯзандору, инчунин зарур аст, ки хароҷоти истеҳсолии онро кам карда, давраи коркарди маҳсулотро кӯтоҳ кард, то бозорро зуд ба даст орад.

Дар ҷараёни қолаби қисмҳои пластикӣ, марҳилаи хунуккунӣ 2/3 тамоми давраи қолабро ташкил медиҳад. Вақти нокифояи хунуккунӣ метавонад боиси нуқсонҳо ба монанди аломатҳои камшавӣ ва каҷ шудани қисмҳои пластикӣ гардад. Вақти хунуккунии аз ҳад зиёд ба самаранокии истеҳсолот ва арзиши қисмҳои пластикӣ таъсир мерасонад. Аз ин рӯ, баланд бардоштани самаранокии паҳншавии гармии қолаб ва кӯтоҳ кардани вақти хунуккунӣ ба самтҳои асосии тадқиқоти саноати қолаб табдил ёфт. Дар байни онҳо тарҳрезии каналҳои махсуси обкашӣ яке аз роҳҳои муассири баланд бардоштани самаранокии паҳншавии гармии қолаб ва кӯтоҳ кардани вақти хунуккунӣ мебошад. Канали анъанавии оби хунуккунии қолаб бо технологияи коркард маҳдуд аст ва онро танҳо тавассути парма кардани сӯрохиҳо дар қолаб ба даст овардан мумкин аст. Аммо, қолаб аксар вақт механизмҳои мураккаб дорад, ба монанди чӯбҳои тела, сутунҳои роҳнамои моил ва слайдерҳо. Хангоми тар-тиб додани канали обй аз баъзе механизмхои мавчудаи колиб даст кашидан лозим аст. Аз ин рӯ, дар қолаб сохтани канали оби хунуккунӣ барои зуд ва баробар хунук кардани қисмҳои пластикӣ кори хеле душвор шудааст.

Гирифтани қолабҳои сӯзандоруи мавҷуда бо сабаби омилҳои хунуккунӣ мушкилоти асосии зерин доранд: (1) Технологияи коркарди қолаби мавҷудбуда технологияи коркарди канали обро маҳдуд мекунад, ки дар натиҷа имконнопазирии пурра қонеъ гардонидани талаботи хунуккунии қисмҳои пластикӣ мегардад. дар мушкилот, аз қабили сифати пасти қисмҳои пластикӣ ё имконнопазирии бевосита қолаб кардан; (2) Технологияи мавҷудаи коркарди қолаб самаранокии сардшавии канали обро маҳдуд мекунад, вақти сардшавиро дароз мекунад, минбаъд ба вақти баровардани маҳсулоти қолаби тазриқӣ таъсир мерасонад ва ба ин васила ба самаранокии истеҳсолот таъсир мерасонад ва пешбурди бозори маҳсулотро ба таъхир меандозад; (3) Мушкилоти хунуккунӣ дар ҷараёни қолаби тазриқӣ аксар вақт тарҳи сохторӣ ва функсионалии маҳсулотро маҳдуд мекунад. Раванди дорупошӣ ҳангоми сӯзандору бо фишори баланд ду ҳадафи асосӣ дорад: яке молидан барои беҳтар кардани қолабкунӣ; дигараш хамчун воситаи дорупошй барои хунуккунй амал мекунад. Тамоюли рушди саноат ин аст, ки қадами дорупоширо ба ҳадди аққал кам кардан ё нест кардан. Истифодаи тарҳи хунуккунии мувофиқ метавонад талаботро ба дорупошӣ коҳиш диҳад, мӯҳлати қолабро дароз кунад ва сифати қисмҳои қолаби сӯзандоруро таъмин кунад1.

Технологияи чопи лазерии металлии 3D ба принсипи истеҳсоли қабати қабатӣ ва қолаби суперпозицияи қабат ба қабат асос ёфтааст. Мувофиқи модели сеченакаи сохтории қисмҳои зарурӣ, файли модели бурида тарҳрезӣ шудааст. Маводи хокаи металлӣ мувофиқи траекторияи муқарраршудаи сканеркунӣ тавассути таҷҳизоти чопи лазерии 3D гудохта мешавад, мустаҳкам ва ташаккул меёбад ва қабат ба қабат гузошта мешавад, ки метавонад қисмҳои дорои ҳама гуна шакли мураккаби геометриро ташкил диҳад7. Дар муқоиса бо усулҳои коркарди анъанавӣ, обшавии лазерии интихобӣ (SLM) метавонад ядроҳои қолаб ва холигоҳҳоро бо каналҳои обии мураккаби конформалӣ ба вуҷуд орад, ки вақти хунуккунии қолабро хеле кам мекунад ва давраи истеҳсоли қолабро кӯтоҳ мекунад.

Дар асоси технологияи чопи металлии 3D, ин коғаз кори субстрати чопро меомӯзад, як системаи дақиқи хунуккунии конформиро барои қолабҳои тазриқӣ тарҳрезӣ мекунад, нармафзори таҳлили ҷараёни қолабро барои таҳлили кори қолабҳои хунуккунии конформалӣ истифода мебарад, параметрҳои асосии раванди қолибҳои хунуккунии конформиро оптимизатсия мекунад. , ва технологияи чопи 3D-ро барои чопи қолаб ва гузаронидани санҷишҳои қолаби сӯзандору истифода мебарад.

1 Тадқиқоти моддӣ

Мувофиқи эҳтиёҷоти қисмҳои қолаб, як пӯлоди кам-карбонро бо муқовимати хуб ба зангзанӣ ва сахтии баланд интихоб кунед. Чопи маводи таркибӣ самти ҳозираи тадқиқоти истеҳсоли иловаҳои металлӣ мебошад. Бо илова кардани фазаи сафолии карбиди волфрам, қувват ва сахтии матритса, инчунин муқовимати фарсудашавӣ ва муқовимати гармиро метавон беҳтар кард, аммо дар айни замон, он инчунин мушкилотро ба монанди коҳиш додани пластикӣ меорад. Таҳлил ва омӯхтани механизми таҳкими марҳилаи сафолӣ ва пайванди байни фазаи сафолӣ ва интерфейси матритса як роҳи муассири назорати иҷрои умумии маводи таркибӣ ва баланд бардоштани устуворӣ мебошад.

Ҳиссаи массаи WC дар пӯлоди қолаби 30% аст, ва параметрҳои раванди қолаби SLM дар ҷадвали нишон дода шудааст 1. Зичии намунаи қолаби чен бо усули заҳкашӣ баланд аст, то 9.11g·cm'-3. Пас аз ташкили намунаи маводи таркибии пӯлоди пӯлоди 30% (фекцияи оммавии) WC, пас аз маҳлули ҳарорати баланд дар 900 ℃ барои 1 соат ва коркарди гармии пиршавӣ дар 500 ℃ барои 4 соат, сахтӣ то 52.4 HRC муайян карда мешавад. Тавассути таҷрибаҳо дидан мумкин аст, ки сахтии он бо зичии он робитаи мусбӣ дорад. Чӣ қадаре ки зичӣ баланд бошад, ҳамон қадар миқдори сӯрохиҳои дохилӣ камтар ва сахтӣ баландтар аст. Сахтии маводи пӯлоди қолаби бидуни иловаҳо пас аз коркарди гармии маҳлул 48HRC аст. Дар муқоиса, сахтии умумии пӯлоди қолаб бо WC иловашуда то андозае беҳтар шудааст, ки ин нишон медиҳад, ки миқдори ками зарраҳои WC дар матритса ҳангоми коркарди маҳлул гудохта мешаванд.

Тавре ки аз расми 1 дида мешавад, ба истиснои баъзе заррачаҳои ҳоҷӣ, ки интерфейси пурра ва ҳамворро нигоҳ медоранд, дигар заррачаҳои ҳоҷӣ дар ҷараёни коркарди маҳлул об шуда, ба сфераҳои эллиптикӣ ё нуқсон табдил меёбанд ва зарраҳои хурди ҳоҷ аз байн мераванд. Ин нишон медиҳад, ки зарраҳои WC қисман дар матритса гудохта мешаванд ва дар байни зарраҳо ва субстрат пайванди мустаҳками металлургӣ ба вуҷуд меояд, ки қувваи умумӣ ва сахтии маводро ба таври назаррас беҳтар мекунад, ки ин метавонад дар тағирёбии сахтии порча инъикос ёбад. маводи таркибӣ.

Натиҷаҳои санҷиши кори фишурдани маводи таркибӣ бо фраксияҳои гуногуни масса (WC) нишон медиҳанд, ки баробари зиёд шудани фраксияи массаи WC, қувваи фишурдашавӣ ва қувваи ҳосили фишурдани маводи таркибӣ тадриҷан зиёд мешавад. Қувваи фишурдашавӣ ва қувваи ҳосили фишурдаи маводи таркибӣ бо 30% WC иловашуда мутаносибан то 1757МПа ва 1677МПа баланд аст, ки ин аз иҷрои фишурдани матритсаи пӯлоди қолаб тақрибан 20% баландтар аст ва қисмҳои фишурдашуда шикаста намешаванд, вале деформацияи фишурдашавй ба амал меояд. Аз ин рӯ, композитҳои WC, ки ҳамчун субстрат истифода мешаванд, барои беҳтар кардани кори қолаб фоидаоваранд.

2 Тарҳрезӣ ва таҳлили канали обёрии қолабӣ

Бо дарназардошти хусусиятҳои сохтории маҳсулоти тарроҳии қолаби канали об, мо бори аввал нармафзори таҳлили Moldflow-ро барои муқоисаи таҳлили ҷараёни қолаби якчанд ҳолатҳои маъмулӣ бо каналҳои анъанавии об истифода бурдем, нуқтаҳои гарм, градиентҳои ҳарорат, деформатсияи гармӣ ва дигар масъалаҳоро дар раванди қолаби тазриқӣ, тарҳрезии каналҳои обии мувофиқ бо каҷравӣ, масофа аз холигоҳ ва шаклҳои буриш ва пайваста такрор ва оптимизатсияи онҳо бо ҳадафи беш аз 30% баланд бардоштани самаранокии истеҳсолот. Мо муносибати байни эффекти хунуккунӣ ва хусусиятҳо ва андозаҳои сохтории канали конформии обро таҳлил ва ҷамъбаст карда, ба масофаи ҳадди ақали байни канали об ва сатҳи қолаб дар шароити гуногуни корӣ, инчунин иҷрои ҳаёт ва хунуккунӣ дар масофаҳои гуногун, талаботи хусусиятҳои гуногуни сохторӣ ва системаҳои қолаби маводи сӯзандору барои ҷараёни об ва мувофиқати байни натиҷаҳои таҳлили моделиронии нармафзор ва натиҷаҳои воқеӣ.

2.1 Тарҳрезии каналҳои обёришаванда

Тавассути омӯзиши сохтори маъмулӣ ва хусусиятҳои моддии маҳсулот, градиенти ҳарорати раванди қолаби сӯзандору бо истифода аз нармафзори таҳлили унсурҳои ниҳоӣ таҳлил карда мешавад ва каналҳои мувофиқи об бо каҷравӣ, масофа аз холигоҳ ва шаклҳои буриши гуногун тарҳрезӣ мешаванд. . Таъсири сардшавии канали оби конформалӣ ба таври такрорӣ таҳлил ва оптимизатсия карда мешавад ва таҳлили омезиши назария ва амалия тавассути таҷрибаҳо барои муқаррар кардани робитаи байни градиенти ҳарорат ва сохтори канали конформии об ва пешаки муайян кардани стандарти тарҳрезии канали конформии об гузаронида мешавад. .

Ба сифати намуна қолаби сарпӯши болоии маҳсулоти муайянро гиред: тибқи принсип, ки масофаи байни канали оби хунуккунӣ ва сатҳи ширеш бояд аз 2/3 диаметри канали об, тарҳбандии устухони амиқи устухон ва камари инноватсионӣ зиёд бошад. Канали обҳои ҳамвор, ки дар расми 2 нишон дода шудааст, аввал тарҳрезӣ шудаанд.

2.2 Нуқтаи гарми қолаб ва таҳлили деформатсия

Мавқеи нуқтаи гарм аз ҷониби нармафзори Moldflow таҳлил карда мешавад, тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст. Мавқеи нуқтаи гарм 12 сутуни хурди барҷаста мебошад, ки қисмҳое мебошанд, ки бояд хунук карда шаванд. Градиенти ҳарорат ба деформатсияи хунуккунии маҳсулот таъсир мерасонад. Умуман, ҳарорат ҳар қадар яксон бошад, ҳамон қадар беҳтар аст ва фарқияти байни ҳарорати баландтарин ва пасттарин набояд аз 20 ℃ зиёд бошад.

Тавре ки аз расми 4 дида мешавад, ҳарорати баландтарини сатҳи қолаби канали оби анъанавии коркардшуда 102 ℃, пасттарин 30 ℃, фарқияти шадиди ҳарорат 72 ℃ аст ва протрузия ба таври кофӣ сард нашудааст. Дар истеҳсоли воқеӣ боиси сардшавии нобаробари маҳсулоти қолаби сӯзандору, деформатсияи калон ва сифати пасти маҳсулот осон аст; қолаби канали оби конформалӣ нисбат ба қолаби канали оби анъанавии коркардшуда яксонтар аст, градиенти ҳарорат мулоимтар аст, ҳарорати баландтарин тақрибан 40 ℃ аст ва таъсири хунуккунӣ беҳтарин аст, ки барои назорати хунуккунӣ ва деформатсияи маҳсулот мусоидат мекунад ва бехтар намудани сифати махсулот.

Омилҳои асосие, ки ба деформатсияи гармӣ таъсир мерасонанд, таъсири тамоюл, сардшавии нобаробар ва камшавии нобаробар мебошанд. Тавассути таҳлили Moldflow, омилҳои ҳар як деформатсия ҷудо карда мешаванд, омилҳои асосии таъсиррасон ба деформатсия пайдо мешаванд ва сипас барои кам кардани деформатсия такмилҳои мувофиқ анҷом дода мешаванд. Азбаски мавод дорои нахи шишагӣ нест, деформатсияи нигаронидашуда вуҷуд надорад. Тавре ки аз расми 5 дида мешавад, омили асосии деформатсия, ки ба ин маҳсулот таъсир мерасонад, деформатсияест, ки дар натиҷаи камшавии нобаробар ба вуҷуд омадааст, аз ин рӯ ғафсии девори маҳсулотро тағир додан мумкин аст, то якхела бошад.

Наќшаи 6 муќоисаи деформатсияи њароратии замимањо дар байни каналњои оби анъанавї ва каналњои оби конформї мебошад. Дидан мумкин аст, ки деформатсияи каналҳои обии конформалӣ ва каналҳои обии коркардшудаи анъанавӣ наздик аст ва ҳарду дар доираи танзимшаванда мебошанд. Ин асосан аз он сабаб аст, ки омили асосии таъсир ба деформатсия ин деформатсияи камшавиест, ки аз ғафсии нобаробари девор ба вуҷуд омадааст.

2.3 Таҳлили тарҳбандии конформии каналҳои об

Каналҳои обии мувофиқ метавонанд нисбат ба каналҳои обии коркардшуда ба холигоҳ наздиктар бошанд ва масофаи байни канали об ва холигӣ ​​аз 2/3 диаметри канали об зиёд ё баробар аст. Ин аз сохтори қолаб вобаста аст. Агар дар паҳлӯи он сӯрохиҳои эжектор, сӯрохиҳои моилии эжектор, сӯрохиҳои воридкунӣ ва ғайра мавҷуд бошанд, тавсия дода мешавад, ки масофаи байни канали об ва ковок аз диаметри канали об зиёд ё баробар бошад. Расмҳои 7 ва 8 мутаносибан муқоисаи таъсири хунуккунии каналҳои об дар масофаи 2.5 мм ва 5.0 мм аз холигоҳ мебошанд. Барои муқоиса, дидан мумкин аст, ки таъсири сардшавии канали об дар масофаи 2.5 мм аз холигоҳ беҳтар аз он аст, ки канали об дар масофаи 5.0 мм аз холигоҳ ҷойгир аст. Чӣ қадаре ки масофа кӯтоҳ бошад, ҳарорати дохилкунӣ ҳамон қадар яксонтар мешавад ва давраи хунуккунӣ ҳамон қадар кӯтоҳтар мешавад. Мумкин аст, ки дар асоси принсипҳои оқилона, канали об ба холигоҳ наздиктар бошад, таъсири хунуккунӣ ҳамон қадар беҳтар аст, аммо бояд қайд кард, ки масофаи байни канали об ва холӣ ҳамеша якхела аст.

2.4 Таҳлили тарҳи буришҳои конформии канали об

Масоҳати буришҳои каналҳои обии конформалӣ бо каналҳои оби анъанавии пармашуда якхела аст ва ҳарду бояд ҳангоми тарҳрезӣ то ҳадди имкон мувофиқ нигоҳ дошта шаванд. Ин таҷриба схемаҳои тарҳрезии буришҳои эллиптикӣ ва даврашаклро пешниҳод мекунад, ки дар расми 9(а) ва расми 10(а) нишон дода шудааст. Аз муќоисаи боло дида мешавад, ки маљрои об бо буриши секунљаи эллиптикї нисбат ба канали обе, ки буришаш даврашакл дорад, суръати маљрои об, таъсири хунукшавї, давраи кўтоњтар ва њарорати яксонтар дорад. Аз ин рӯ, майдони буридани нақлиёти об ҳар қадар калонтар бошад, таъсири хунуккунӣ ҳамон қадар беҳтар мешавад. Давраи хунуккунӣ як параметри муҳим барои қолибҳои озмоишии маҳсулоти тазриқӣ мебошад ва каналҳои обҳои мувофиқ метавонанд давраи хунуккуниро хубтар кунанд.

Канали анъанавии коркарди об ва канали оби мувофиқ ба Moldflow ворид карда мешавад ва таъсири муқоисавии ин ду тавассути бор кардани як маводи қолаби тазриќӣ (PETG, маълумоти мавод ба ҷадвали 2 нигаред) ва параметрҳои ҳамон ҳарорати об (даромадгоҳ) таҳлил карда мешавад. ҳарорати об ба 20 ℃ муқаррар карда мешавад).

Аз натиҷаҳои таҳлили моделиронии Moldflow дар расмҳои 11 ва 12 дидан мумкин аст, ки давраи хунуккунии канали оби конформалӣ 19 сония (аз ҷумла 5 сонияи вақти кушодан ва пӯшидани қолаб), дар ҳоле ки давраи хунуккунии канали оби анъанавии коркардшуда 27 сония аст. (аз он ҷумла 5 сонияи вақти кушодан ва пӯшидани қолаб). Канали оби конформалӣ аз канали оби анъанавии коркардшуда бартарӣ дорад ва давраи он 30% кӯтоҳ карда, ҳадафи оптимизатсияро ба даст меорад.

3 Санҷиши қолаб

Пас аз таҳлили ҷараёни қолаб, тарҳи сохтори қолаб муайян карда мешавад ва Таҷҳизоти чопи металлии SLM 3D (HBDG350) мустакилона тахия кардааст Технологияи Hanbang барои чоп истифода мешавад. Раванди чоп ва маҳсулоти воқеии пас аз чоп дар расми 13 нишон дода шудааст. Пас аз чоп, буридани сим, коркарди гармӣ ва коркард анҷом дода мешавад ва сипас қолаб барои қолаби тазриқии қолаби озмоишии маҳсулот насб карда мешавад; қолаби озмоишӣ асосан давраи хунуккунии қолаб ва ҳарорати дохилкуниро тафтиш мекунад, зеро давраи хунуккунӣ ба самаранокии истеҳсолот таъсир мерасонад ва ҳарорати дохилкунӣ ба самаранокии истеҳсолот ва сифати маҳсулот таъсир мерасонад. Давраи хунуккунй хар кадар кутох бошад, самараи истехсолот хамон кадар зиёд ва фоидаи иктисодй хамон кадар зиёд мешавад; харорати дохилкунй хар кадар як хел бошад, сифати махсулот хамон кадар бехтар ва самараи истехсолот баланд мешавад. Пас аз санҷиши қолаби озмоишӣ, маҳсулоте, ки тавассути ҳалли хунуккунии канали обии конформии 3D чоп карда шудааст, дар муқоиса бо қолаби канали обӣ беш аз 30% баланд бардоштани самаранокии истеҳсолот доранд ва сатҳи нуқсон тақрибан ба сифр баробар аст, ки пурра ба истеҳсолот ва талаботи истифода.

Хулосаи 4

1) Маводи таркибии аз пӯлоди қолаби пурқувватшудаи WC ҳамчун субстрат истифода мешавад ва иҷрои он пас аз коркард беҳтар мешавад чопи 3D. Қувваи фишурдакунӣ ва қавии ҳосили фишурдаи маводи таркибӣ бо 30% (фраксияи масса) WC иловашуда мутаносибан ба 1757МПа ва 1677МПа расид, ки ин аз иҷрои фишурдани матритсаи пӯлоди қолаб тақрибан 20% баландтар аст. Маводи таркибӣ метавонад дар қолабҳои чопи 3D барои кам кардани деформатсияи қолаб ва беҳтар кардани сифати маҳсулот истифода шавад.

2) Тарҳи қолаби конформии хунуккунии канали эллиптикии худтаъминкунанда аз маҳдудияти диаметри анъанавии канали об мегузарад ва самаранокии хунуккунии қолабро беҳтар мекунад. Тарҳи конформӣ метавонад ҳарорати максималии сатҳи қолабро 47.4%, ҳарорати миёнаи сатҳи қолабро 40.9% ва якрангии ҳарорати сатҳи қолабро 1.8% кам кунад. Таъсири хунуккунӣ ба таври назаррас беҳтар карда мешавад ва қолаби канали обӣ метавонад деформатсияи маҳсулотро самаранок коҳиш диҳад, устувории андозагирии маҳсулотро беҳтар кунад ва сифати маҳсулотро ба таври назаррас беҳтар созад.

3) Дар муқоиса бо қолибҳои канали обӣ анъанавӣ, самаранокии истеҳсоли маҳсулоте, ки бо чопи 3D схемаи хунуккунии канали обӣ ташаккул ёфтааст, зиёда аз 30% зиёд карда мешавад, ки ба талаботи истеҳсол ва истифода пурра ҷавобгӯ аст.