Otimizar curva de injeção HPDC

Aumentando a Produtividade Reduzindo os Tempos de Extração

 

O software de simulação é uma ferramenta valiosa que ajuda designers e engenheiros a entender os detalhes do processo de fundição, permitindo que eles criem peças de alta qualidade de forma mais rápida e com custos mais baixos do que seus concorrentes. Na fundição sob alta pressão, o software de simulação é usado para ajudar a projetar melhores sistemas de gating para alimentar o metal na carcaça, melhorar o tempo da ponta da manga para evitar a entrada de ar devido à turbulência e identificar os locais mais eficazes para transbordamento, entre outros. outras coisas. Neste artigo, veremos como reduzir o tempo antes que uma peça possa ser ejetada da matriz para reduzir o tempo do processo.

A bolacha do sistema de alimentacao é um lugar natural para concentrar nossos esforços, pois é o último lugar para solidificar na fundição e, portanto, determina quando a peça pode ser ejetada. Então, se pudermos reduzir o tempo de solidificação da bolacha, podemos reduzir o tempo total do processo. Uma maneira de fazer isso é remover mais calor do metal através da ponta da injeção, aumentando a quantidade de área em contato com o fluido. Embora não seja exatamente aplicável neste caso, a base para essa abordagem é mais facilmente mostrada usando a equação para convecção em estado estacionário, mostrada abaixo.

Otimizar curva de injeção HPDC

  • Q = (h * A * deltaT)

    Nessa equação, Q é o fluxo de calor, h é o coeficiente convectivo de transferência de calor, Delta T é a diferença entre as temperaturas do metal e da ponta da injeção e A é a área da ponta em contato com o metal. Existem diferentes formas de pontas de êmbolo disponíveis atualmente no mercado que são projetadas para aumentar a área de superfície em contato com o metal, como mostrado na Figura 1.

    Outro método para aumentar o calor removido do biscoito é moderar a diferença de temperatura entre a ponta de injeção e o metal no biscoito. Isso é feito adicionando-se linhas de resfriamento à ponta, como visto na Figura 2. A principal desvantagem dessa abordagem é que ela adiciona considerável complexidade à montagem do pistão.

  • Novo design
    Para este artigo, um novo projeto de ponta de pistão foi analisado usando o modelo FLOW-3D e comparado com uma ponta cilíndrica padrão não modificada. A ponta modificada, consistindo de uma ponta cilíndrica com um recorte em forma de estrela na extremidade, como mostrado na Figura 3, tem 20% mais área de superfície do que a ponta de injeção não modificada. Nenhuma das pontas será resfriada a água para a análise.

    Análise
    Uma simulação do enchimento (incluindo o movimento da ponta de injeção) e da solidificação (sem fluxo) foi executada para cada projeto de ponta de injeção; todos os outros parâmetros foram idênticos entre os casos. Houve dois resultados primários de interesse: o padrão de fluxo durante o enchimento e o tempo total de solidificação. O padrão de fluxo durante o enchimento é importante porque, se o desenho da ponta de injeção causar ondas de ruptura e arrastamento de ar, a ponta ou o perfil da manga de injeção teriam que ter sido redesenhados.

    A primeira comparação é dos padrões de fluxo na manga de tiro, mostrados na Figura 4. Esta figura mostra uma imagem do fluido durante a manga de tiro com e sem a ponta modificada e é visto que a forma da ponta não está afetando significativamente a padrões de fluxo. Como há pouco efeito no perfil de tiro, podemos nos concentrar na solidificação.

    A segunda comparação é do tempo de solidificação. A Figura 5 mostra a comparação da temperatura média das pontas em função do tempo, o fluxo de calor do metal para a ponta em função do tempo e o perfil de temperatura do metal líquido no momento da extração.

    Como pode ser visto na Figura 5, os gráficos mostram que a temperatura média da ponta modificada é maior porque extraiu mais calor do metal. Isso também é mostrado no gráfico do fluxo de calor; observe o valor negativo indicando a remoção de energia. As imagens abaixo dos gráficos mostram o metal líquido na interface do biscoito e a ponta do tiro. Os dados mostram que há um aumento de 12,7% na remoção de calor usando a ponta modificada.

    Conclusões
    O design da ponta de injeção tem um efeito perceptível no tempo de solidificação da peça fundida. O software de simulação fornece uma maneira de analisar seus efeitos e usar esse conhecimento para otimizar os parâmetros do processo.

    Referências
    [1] http://www.metalminotti.it/copper-alloys-semi-and-finished-products/plunger-tips-for-die-casting/
    [2] http://www.castool.com/product/plunger-rod

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