Konformal sovutish qolipi tomonidan ishlab chiqarilgan 3D bosib chiqarish texnologiyasi, va substrat 3D poligrafiya o'rganildi. 3% (massa ulushi) volfram karbid (WC) qo'shilgan 30D bosilgan kompozit materialning siqilish kuchi va siqish rentabelligi mos ravishda 1757MPa va 1677MPa ga yetdi, bu qolib po'lat matritsasining siqilish ko'rsatkichidan taxminan 20% yuqori. Uzoq sovutish vaqti, mahsulotning emirilishi va qolip dizaynidagi o'lchovlarning beqarorligi muammolarini hisobga olgan holda, metall 3D bosib chiqarishga asoslangan konformal sovutish suvi kanali qolipi ishlab chiqildi va Moldflow dasturi yordamida simulyatsiya tahlili o'tkazildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, konformal suv kanali eritmasi sovutish samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi va mahsulot deformatsiyasini kamaytiradi. Metall 3D bosib chiqarish texnologiyasi konformal sovutish qoliplari sohasida keng qo'llaniladigan qiymatga ega. Plastik mahsulotlar, asosan, qoliplar yordamida inyeksion kalıplama mashinalarida hosil bo'ladi. Butun ishlab chiqarish jarayonida qarshi qoliplarini ishlab chiqarish vaqti va narxi eng yuqori hisoblanadi. Hozirgi vaqtda shaxsiylashtirilgan kichik partiyali mahsulotlarga talab ortib borishi qolib sanoatining jadal rivojlanishiga va tobora kuchayib borayotgan raqobatga olib keldi. Shuning uchun, inyeksion qoliplarning sifati va ish faoliyatini doimiy ravishda yaxshilash bilan bir qatorda, bozorni tezda egallash uchun uni ishlab chiqarish xarajatlarini minimallashtirish va mahsulotni ishlab chiqish tsiklini qisqartirish kerak.

Plastik qismlarni shakllantirish jarayonida sovutish bosqichi butun qoliplash davrining 2/3 qismini tashkil qiladi. Sovutish vaqtining etarli emasligi plastik qismlarning qisqarishi va egriligi kabi nuqsonlarga olib kelishi mumkin. Juda uzoq sovutish vaqti ham plastik qismlarning ishlab chiqarish samaradorligi va narxiga ta'sir qiladi. Shu sababli, qolipning issiqlik tarqalish samaradorligini oshirish va sovutish vaqtini qisqartirish qolib sanoatining asosiy tadqiqot yo'nalishlariga aylandi. Ular orasida maxsus shakldagi suv kanallarining dizayni qolipning issiqlik tarqalishi samaradorligini oshirish va sovutish vaqtini qisqartirish uchun samarali echimlardan biridir. An'anaviy qolib sovutish suvi kanali ishlov berish texnologiyasi bilan cheklangan va faqat qolipdagi teshiklarni burg'ulash orqali erishish mumkin. Biroq, mog'or ko'pincha surish tayoqlari, eğimli hidoyat ustunlari va slayderlar kabi murakkab mexanizmlarga ega. Suv kanalini loyihalashda mog'orning muayyan mavjud mexanizmlaridan qochish kerak. Shu sababli, plastik qismlarni tez va bir tekis sovutish uchun qolipda samarali sovutish suvi kanalini yaratish juda qiyin vazifaga aylandi.

Inyeksion qoliplarni misol tariqasida oladigan bo'lsak, mavjud qarshi qoliplari sovutish omillari tufayli quyidagi asosiy muammolarga ega: (1) Mavjud qolipni qayta ishlash texnologiyasi suv kanallarini qayta ishlash texnologiyasini cheklaydi, natijada plastik qismlarni sovutish talablariga to'liq javob bera olmaydi. plastik qismlarning sifatsizligi yoki to'g'ridan-to'g'ri qoliplash mumkin emasligi kabi muammolarda; (2) Mavjud mog'orni qayta ishlash texnologiyasi suv kanalining sovutish samaradorligini cheklaydi, sovutish vaqtini uzaytiradi, inyeksion kalıplanmış mahsulotning ejeksiyon vaqtiga qo'shimcha ta'sir qiladi, shu bilan ishlab chiqarish samaradorligiga ta'sir qiladi va mahsulot bozorini ilgari surishni kechiktiradi; (3) Mahsulotni quyish jarayonida sovutish muammosi ko'pincha mahsulotning strukturaviy va funktsional dizaynini cheklaydi. Yuqori bosimli in'ektsiya paytida püskürtme jarayoni ikkita asosiy maqsadga ega: biri demollashni yaxshilash uchun moylash; ikkinchisi sovutish uchun buzadigan amallar vositasi sifatida harakat qilishdir. Sanoat rivojlanish tendentsiyasi püskürtme bosqichini minimallashtirish yoki yo'q qilishdir. Konformal sovutish dizaynidan foydalanish purkashga bo'lgan talabni kamaytirishi, qolipning ishlash muddatini uzaytirishi va inyeksion kalıplanmış qismlarning sifatini ta'minlashi mumkin1.

Metall lazerli 3D bosib chiqarish texnologiyasi qatlamli ishlab chiqarish va qatlamli qatlamli superpozitsiyani shakllantirish printsipiga asoslanadi. Kerakli qismlarning uch o'lchovli strukturaviy modeliga ko'ra, tilim modeli fayli ishlab chiqilgan. Metall kukunli material belgilangan skanerlash traektoriyasi bo'yicha lazerli 3D bosib chiqarish uskunasi orqali eritiladi, qattiqlashadi va shakllanadi va qatlamma-qatlam qo'shiladi, ular har qanday murakkab geometrik shaklga ega qismlarni hosil qilishi mumkin7. An'anaviy ishlov berish usullari bilan taqqoslaganda, lazerli selektiv eritish (SLM) yuqori aniqlikdagi murakkab konformal suv kanallari bilan qolib yadrolari va bo'shliqlarini ishlab chiqarishi mumkin, bu qolipning sovutish vaqtini sezilarli darajada kamaytiradi va qolipning ishlab chiqarish aylanishini qisqartiradi.

Metall 3D bosib chiqarish texnologiyasiga asoslanib, ushbu qog'oz bosib chiqarish substratining ishlashini o'rganadi, qarshi qoliplari uchun aniq konformal sovutish tizimini loyihalaydi, konformal sovutish qoliplarining ishlashini tahlil qilish uchun qolib oqimini tahlil qilish dasturidan foydalanadi, konformal sovutish qoliplarining asosiy jarayon parametrlarini optimallashtiradi , va qolipni chop etish va qarshi kalıplama sinovlarini o'tkazish uchun 3D bosib chiqarish texnologiyasidan foydalanadi.

1 Materiallarni o'rganish

Qolib qismlarining ehtiyojlariga ko'ra, yaxshi korroziyaga chidamliligi va yuqori qattiqligi bo'lgan past uglerodli yuqori quvvatli po'latni tanlang. Kompozit materiallarni bosib chiqarish metall qo'shimchalar ishlab chiqarishning hozirgi tadqiqot yo'nalishidir. Volfram karbidini (WC) keramik fazani qo'shish orqali matritsaning mustahkamligi va qattiqligi, shuningdek, aşınma qarshiligi va issiqlikka chidamliligi yaxshilanishi mumkin, lekin ayni paytda bu plastiklikning pasayishi kabi muammolarni keltirib chiqaradi. Keramika fazasini mustahkamlash mexanizmini va keramika fazasi va matritsa interfeysi o'rtasidagi bog'lanishni tahlil qilish va o'rganish kompozit materialning umumiy ish faoliyatini nazorat qilish va qattiqlikni yaxshilashning samarali usuli hisoblanadi.

Qolib po'latdagi WC ning massa ulushi 30% ni tashkil qiladi va SLM kalıplama jarayoni parametrlari 1-jadvalda ko'rsatilgan. Drenaj usuli bilan o'lchangan qoliplangan namunaning zichligi 9.11 g · sm'-3 ga teng. 30% (massa ulushi) WC qolipli po'lat kompozit material namunasini hosil qilgandan so'ng, 900 soat davomida 1 ℃ da yuqori haroratli eritma va 500 soat davomida 4 ℃ da qarish issiqlik bilan ishlov berishdan so'ng, qattiqlik 52.4 HRC ga qadar yuqori ekanligi aniqlanadi. Tajribalar orqali uning qattiqligi uning zichligi bilan ijobiy bog'liqligini ko'rish mumkin. Zichlik qanchalik yuqori bo'lsa, ichki teshiklar soni shunchalik kam bo'ladi va qattiqlik shunchalik yuqori bo'ladi. Eritmali issiqlik bilan ishlov berishdan keyin qo'shimchalarsiz qolib po'lat materialining qattiqligi 48HRC ni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun, WC qo'shilgan qolip po'latining umumiy qattiqligi ma'lum darajada yaxshilanadi, bu eritma bilan ishlov berish jarayonida matritsada oz miqdordagi WC zarralari eriganligini ko'rsatadi.

1-rasmdan ko'rinib turibdiki, to'liq va silliq sferik interfeysni saqlaydigan ba'zi WC zarralaridan tashqari, eritma bilan ishlov berish jarayonida boshqa WC zarralari eriydi, elliptik yoki nuqsonli sharlarga aylanadi va WC ning kichik zarralari yo'qoladi. Bu shuni ko'rsatadiki, WC zarralari qisman matritsada eriydi va zarralar va substrat o'rtasida kuchli metallurgiya bog'lanish hosil bo'ladi, bu materialning umumiy mustahkamligi va qattiqligini sezilarli darajada yaxshilaydi, bu esa materialning qattiqligining o'zgarishida ham namoyon bo'lishi mumkin. kompozit material.

Turli xil massa ulushlari (WC) bo'lgan kompozit materiallarning siqish samaradorligini sinovdan o'tkazish natijalari shuni ko'rsatadiki, WC ning massa ulushi ortishi bilan kompozit materialning siqilish kuchi va siqilish oquvchanligi asta-sekin o'sib boradi. 30% WC qo'shilgan kompozit materialning siqish kuchi va siqilish rentabelligi mos ravishda 1757MPa va 1677MPa gacha, bu qolib po'lat matritsasining siqish ko'rsatkichidan taxminan 20% yuqori va siqilgan qismlar sindirilmaydi, lekin siqilish deformatsiyasi sodir bo'ladi. Shuning uchun, substrat sifatida ishlatiladigan WC kompozitlari mog'orning ishlashini yaxshilash uchun foydalidir.

2 Qolib konformal suv kanalini loyihalash va tahlil qilish

Konformal suv kanali qoliplarini loyihalash mahsulotlarining strukturaviy xususiyatlarini hisobga olgan holda, biz birinchi navbatda bir nechta odatiy holatlarning qolib oqimi tahlilini an'anaviy suv kanallari bilan solishtirish uchun Moldflow tahlil dasturidan foydalandik, issiq nuqtalarni, harorat gradyanlarini, termal deformatsiyani va boshqa muammolarni o'rganib chiqdik. inyeksion kalıplama jarayoni, ishlab chiqarish samaradorligini 30% dan ortiq oshirish maqsadida turli egriliklarga, bo'shliqdan masofaga va tasavvurlar shakllariga ega bo'lgan konformal suv kanallarini loyihalashtirdi va ularni doimiy ravishda takrorlash va optimallashtirish. Biz sovutish effekti bilan mos suv kanalining strukturaviy xususiyatlari va o'lchamlari o'rtasidagi bog'liqlikni tahlil qildik va umumlashtirdik, bunda suv kanali va turli xil ish sharoitlarida qolib yuzasi o'rtasidagi minimal masofaga, shuningdek, ishlash muddati va sovutish ko'rsatkichlariga e'tibor qaratildi. turli masofalar, suv oqimi uchun turli xil strukturaviy xarakteristikalar va inyeksion kalıplama materiallari tizimlarining talablari va dasturiy ta'minotning simulyatsiya tahlili natijalari va haqiqiy natijalar o'rtasidagi muvofiqlik.

2.1 Konformal suv kanali dizayni

Mahsulotning tipik tuzilishi va moddiy xususiyatlarini o'rganish orqali, inyeksion kalıplama jarayonining harorat gradienti chekli elementlarni tahlil qilish dasturi yordamida tahlil qilinadi va turli egrilik, bo'shliqdan masofa va tasavvurlar shakllariga ega bo'lgan konformal suv kanallari loyihalashtiriladi. . Konformal suv kanalining sovutish ta'siri iterativ ravishda tahlil qilinadi va optimallashtiriladi va nazariya va amaliyotni birlashtirgan tahlil harorat gradienti va konformal suv kanali tuzilishi o'rtasidagi munosabatlarni o'rnatish uchun tajribalar orqali amalga oshiriladi va muvofiq suv kanali dizayn standartini oldindan aniqlaydi. .

Misol sifatida ma'lum bir mahsulotning yuqori qopqoq qolipini oling: sovutish suvi kanali va elim yuzasi orasidagi masofa suv kanali diametrining 2/3 qismidan kattaroq bo'lishi kerakligi printsipiga ko'ra, chuqur suyak tartibi va innovatsion bel. -shaklli ko'ndalang kesimli silliq konformal suv kanali birinchi navbatda 2-rasmda ko'rsatilganidek, loyihalashtiriladi.

2.2 Qolib issiq nuqta va deformatsiyani tahlil qilish

Issiq nuqta holati 3-rasmda ko'rsatilganidek, Moldflow dasturi tomonidan tahlil qilinadi. Issiq nuqta holati 12 ta chiqib ketadigan kichik ustunlar bo'lib, ular sovutilishi kerak bo'lgan qismlardir. Harorat gradienti mahsulotning sovutish deformatsiyasiga ta'sir qiladi. Umuman olganda, harorat qanchalik bir xil bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi va eng yuqori va eng past haroratlar orasidagi farq 20 ℃ dan oshmasligi kerak.

4-rasmdan ko'rinib turibdiki, an'anaviy qayta ishlangan suv kanalining qolib yuzasining eng yuqori harorati 102 ℃, eng pasti 30 ℃, haddan tashqari harorat farqi 72 ℃ va protrusion jiddiy darajada sovutilmagan. Haqiqiy ishlab chiqarishda inyeksion kalıplanmış mahsulotlarning notekis sovutilishiga, katta deformatsiyaga va sifatsiz mahsulot sifatiga olib kelishi oson; Konformal suv kanalining qolipi an'anaviy qayta ishlangan suv kanalining qolipiga qaraganda bir xil bo'ladi, harorat gradienti yumshoqroq, eng yuqori harorat taxminan 40 ℃ va sovutish effekti idealdir, bu mahsulotni sovutish va deformatsiyani nazorat qilish uchun qulaydir. va mahsulot sifatini yaxshilash.

Issiqlik deformatsiyasiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar trend effekti, notekis sovutish va notekis qisqarishdir. Moldflow tahlili orqali har bir deformatsiyaning omillari parchalanadi, deformatsiyaga ta'sir etuvchi asosiy omillar topiladi, so'ngra deformatsiyani kamaytirish uchun tegishli yaxshilanishlar amalga oshiriladi. Materialda shisha tolasi yo'qligi sababli, yo'naltirilgan deformatsiya yo'q. 5-rasmdan ko'rinib turibdiki, ushbu mahsulotga ta'sir qiluvchi asosiy deformatsiya omili notekis qisqarish natijasida yuzaga kelgan deformatsiyadir, shuning uchun mahsulot devorining qalinligi uni bir xil qilish uchun o'zgartirilishi mumkin.

Shakl 6 an'anaviy suv kanallari va konformal suv kanallari o'rtasida qolib qo'shimchalarining termal deformatsiyasini taqqoslashdir. Ko'rinib turibdiki, konformal suv kanallari va an'anaviy qayta ishlangan suv kanallarining deformatsiyasi yaqin va ikkalasi ham nazorat qilinadigan diapazonda. Bu, asosan, deformatsiyaga ta'sir qiluvchi asosiy omil devor qalinligining notekisligi tufayli yuzaga keladigan qisqarish deformatsiyasidir.

2.3 Konformal suv kanali sxemasini tahlil qilish

Konformal suv kanallari an'anaviy qayta ishlangan suv kanallariga qaraganda bo'shliqqa yaqinroq bo'lishi mumkin va suv kanali va bo'shliq orasidagi masofa suv kanali diametrining 2/3 qismidan kattaroq yoki tengdir. Bu mog'orning tuzilishiga bog'liq. Agar uning yonida ejektor teshiklari, eğimli ejektor teshiklari, kiritish teshiklari va boshqalar mavjud bo'lsa, suv kanali va bo'shliq orasidagi masofa suv kanali diametridan kattaroq yoki unga teng bo'lishi tavsiya etiladi. 7 va 8-rasmlar mos ravishda bo'shliqdan 2.5 mm va 5.0 mm masofada joylashgan suv kanallarining sovutish ta'sirini taqqoslashdir. Taqqoslash uchun, bo'shliqdan 2.5 mm masofada joylashgan suv kanalining sovutish effekti bo'shliqdan 5.0 mm masofada joylashgan suv kanaliga qaraganda yaxshiroq ekanligini ko'rish mumkin. Masofa qanchalik qisqa bo'lsa, qo'shish harorati shunchalik bir xil bo'ladi va sovutish davri qisqaroq bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, oqilona printsiplarga ko'ra, suv kanali bo'shliqqa qanchalik yaqin bo'lsa, sovutish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi, lekin shuni ta'kidlash kerakki, suv kanali va bo'shliq orasidagi masofa har doim bir xil bo'ladi.

2.4 Konformal suv kanali kesimini loyihalash tahlili

Konformal suv kanallarining tasavvurlar maydoni an'anaviy burg'ulash suv kanallari bilan bir xil bo'lib, loyihalash jarayonida ikkalasi ham imkon qadar bir xil bo'lishi kerak. Bu tajriba 9(a)-rasm va 10(a)-rasmda ko'rsatilganidek, elliptik va aylana ko'ndalang kesimli dizayn sxemalarini taklif qiladi. Yuqoridagi taqqoslashdan ko'rinib turibdiki, elliptik uchburchak ko'ndalang kesimli suv kanali aylana kesmali suv kanaliga qaraganda kattaroq suv oqimi tezligi, sovutish effekti yaxshi, qisqaroq aylanish davri va bir xil qo'shish haroratiga ega. Shuning uchun, suv transportining tasavvurlar maydoni qanchalik katta bo'lsa, sovutish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Sovutish davri inyeksion kalıplama mahsulotining sinov qoliplari uchun muhim parametrdir va konformal suv kanallari sovutish aylanishini yaxshilaydi.

An'anaviy qayta ishlangan suv kanali va konformal suv kanali Moldflowga kiritiladi va ikkalasining qiyosiy ta'siri bir xil inyeksion kalıplama materialini (PETG, material haqida ma'lumot 2-jadvalga qarang) va bir xil suv harorati jarayoni parametrlarini (kirish joyi) yuklash orqali tahlil qilinadi. suv harorati 20 ℃ ga o'rnatiladi).

11 va 12-rasmlardagi Moldflow simulyatsiyasi tahlili natijalaridan ko'rinib turibdiki, konformal suv kanalining sovutish davri 19 soniya (shu jumladan qolipni ochish va yopish vaqtining 5 soniyasi), an'anaviy qayta ishlangan suv kanalining sovutish davri esa 27 soniya. (shu jumladan qolipni ochish va yopish vaqtining 5 soniyasi). Konformal suv kanali an'anaviy qayta ishlangan suv kanalidan ustundir va uning aylanishi optimallashtirish maqsadiga erishib, 30% ga qisqartiriladi.

3 Qolib tekshirish

Qolib oqimini tahlil qilgandan so'ng, qolib strukturasi dizayni aniqlanadi va SLM metall 3D bosib chiqarish uskunalari (HBDG350) tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan Hanbang texnologiyasi bosib chiqarish uchun ishlatiladi. Chop etish jarayoni va chop etishdan keyingi haqiqiy mahsulot 13-rasmda ko'rsatilgan. Bosib chiqarishdan so'ng, simni kesish, issiqlik bilan ishlov berish va ishlov berish amalga oshiriladi, so'ngra mahsulot sinov qolipini quyish uchun qolip o'rnatiladi; sinov qolipi asosan qolipning sovutish aylanishini va qo'shimchaning haroratini tekshiradi, chunki sovutish aylanishi ishlab chiqarish samaradorligiga ta'sir qiladi va qo'shimchaning harorati ishlab chiqarish samaradorligi va mahsulot sifatiga ta'sir qiladi. Sovutish davri qanchalik qisqa bo'lsa, ishlab chiqarish samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi va iqtisodiy foyda shunchalik yuqori bo'ladi; kiritish harorati qanchalik bir xil bo'lsa, mahsulot sifati shunchalik yaxshi bo'ladi va ishlab chiqarish samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi. Sinov qolipini tekshirishdan so'ng, 3D bosib chiqarish moslashtirilgan suv kanalini sovutish eritmasidan hosil bo'lgan mahsulotlar an'anaviy suv kanali qolipiga nisbatan 30% dan ortiq ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi va nuqson darajasi deyarli nolga teng bo'lib, ishlab chiqarishga to'liq javob beradi va foydalanish talablari.

4 ta natija

1) WC zarralari bilan mustahkamlangan qolipli po'latdan yasalgan kompozit material substrat sifatida ishlatiladi va uning ishlashi yaxshilanadi. 3D poligrafiya. 30% (massa ulushi) WC qo'shilgan kompozit materialning siqilish kuchi va siqilish rentabelligi mos ravishda 1757MPa va 1677MPa ga etdi, bu qolib po'lat matritsasining siqish ko'rsatkichidan taxminan 20% yuqori. Kompozit material mog'or deformatsiyasini kamaytirish va mahsulot sifatini yaxshilash uchun 3D bosib chiqarish qoliplarida ishlatilishi mumkin.

2) O'z-o'zidan qo'llab-quvvatlanadigan elliptik suv kanalining konformal sovutish qolipi dizayni an'anaviy suv kanali diametri chegarasidan o'tadi va qolib sovutish samaradorligini oshiradi. Konformal dizayn qolib sirtining maksimal haroratini 47.4% ga, qolib yuzasining o'rtacha haroratini 40.9% ga va qolib yuzasi haroratining bir xilligini 1.8% ga kamaytirishi mumkin. Sovutish effekti sezilarli darajada yaxshilanadi va konformal suv kanali qolipi mahsulotning deformatsiyasini samarali ravishda kamaytirishi, mahsulotning o'lchovli barqarorligini yaxshilashi va mahsulot sifatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.

3) An'anaviy suv kanali qoliplari bilan solishtirganda, 3D bosib chiqarish konformal suv kanalini sovutish sxemasi orqali hosil bo'lgan mahsulotlarning ishlab chiqarish samaradorligi 30% dan ko'proqqa oshadi, bu ishlab chiqarish va foydalanish talablariga to'liq javob beradi.