Ao projetar um molde de lingote, é necessário combinar as propriedades termodinâmicas da fundição de metal, a vida útil do molde, e os requisitos de qualidade do lingote, e focar nos seguintes parâmetros de processo:
1. Tamanho da cavidade e parâmetros estruturais
•Volume e tamanho da cavidade: É necessário corresponder ao peso (geralmente centenas a várias toneladas) e à forma (como retângulo, trapézio) do lingote alvo para garantir que a profundidade e a largura da cavidade correspondam ao volume do metal fundido, evitando a moldagem incompleta ou desperdício do lingote devido ao desvio dimensional.
•Inclinação da cavidade (inclinação de extração): Para facilitar a desmoldagem, a parede lateral da cavidade precisa ser projetada com uma certa inclinação (geralmente 0,5°-2°). Uma inclinação muito pequena é propensa a aderência ao molde, e uma inclinação muito grande pode afetar a precisão dimensional do lingote.
•Processamento de cantos e arestas: A parte inferior e os cantos da cavidade precisam ser arredondados (ângulo R) para reduzir a concentração de tensão e evitar rachaduras no molde devido ao choque térmico; ao mesmo tempo, evitar encolhimento ou fechamento a frio nos cantos do lingote.
2. Parâmetros térmicos e de resfriamento
•Projeto da espessura da parede: A espessura da parede do molde precisa ser calculada com base no ponto de fusão do metal de fundição (como o alumínio a cerca de 660℃, o cobre a cerca de 1083℃) e na capacidade calorífica para garantir que ele possa suportar o choque térmico do metal fundido de alta temperatura e controlar a taxa de dissipação de calor através da espessura da parede razoável (muito espessa esfriará muito lentamente, muito fina será fácil de deformar).
•Layout do sistema de resfriamento: Se o resfriamento forçado (como resfriamento a água) for usado, a posição, o diâmetro e o espaçamento do canal de resfriamento precisam ser projetados. O canal precisa evitar a área de concentração de tensão da cavidade e manter uma distância razoável da superfície da cavidade (geralmente ≥50mm) para garantir o resfriamento uniforme do lingote e reduzir defeitos como cavidades de encolhimento e rachaduras.
•Compensação de expansão térmica: Considerando a taxa de encolhimento de solidificação do metal fundido (como a taxa de encolhimento do alumínio é de cerca de 1,3%-2%) e o coeficiente de expansão térmica do próprio molde, reserve a compensação no projeto do tamanho da cavidade para evitar desvio de tamanho do lingote ou travamento do molde.
3. Fluxo de líquido metálico e parâmetros de enchimento
•Projeto do gate e do canal: A posição do gate deve evitar que o líquido metálico impacte diretamente a parte inferior da cavidade (para evitar respingos e oxidação), e a seção transversal do canal deve corresponder à taxa de fluxo do líquido metálico para garantir uma velocidade de enchimento uniforme (geralmente controlada em 0,5-1,5m/s) e reduzir rolos de escória e poros.
•Estrutura de ventilação: Projete ranhuras de ventilação (largura 0,1-0,3mm, profundidade 0,5-1mm) na parte superior ou no canto da cavidade para evitar o encapsulamento de ar e poros quando o líquido metálico é preenchido, e evitar o enchimento incompleto devido à contrapressão do gás.
4. Parâmetros de desempenho mecânico
•Resistência e rigidez do molde: De acordo com o peso do lingote (como 500kg-5 toneladas) e a pressão estática do metal fundido (fórmula de cálculo: pressão = densidade do metal fundido × altura × aceleração da gravidade), selecione o material apropriado (como aço fundido, ferro dúctil) e projete a estrutura da nervura de reforço para evitar a deformação ou rachadura do molde.
•Correspondência do mecanismo de liberação do molde: Se a liberação mecânica ou hidráulica do molde for usada, é necessário reservar o espaço de instalação do dispositivo de liberação do molde (como o orifício do ejetor, a posição do cilindro hidráulico) para garantir que a força de liberação do molde (geralmente 1,5-2 vezes o peso do lingote) atue uniformemente na parte inferior do lingote para evitar danos ao lingote ou ao molde.
5. Parâmetros de tratamento de material e superfície
•Resistência à fadiga térmica do material: Para o processo cíclico de aquecimento repetido (como líquido de alumínio a 660℃) e resfriamento do metal fundido, selecione materiais com condutividade térmica moderada (como condutividade térmica do aço fundido de cerca de 40-50W/(m・K)) e alta resistência à fadiga térmica para reduzir a fissuração térmica.
•Processo de tratamento de superfície: Melhore a resistência ao desgaste da superfície e o desempenho antiaderente do alumínio através de nitretação (dureza de até 50-60HRC), jateamento ou revestimento (como revestimento cerâmico), reduza a resistência à desmoldagem e reduza a erosão e o desgaste da superfície do molde pelo metal fundido.
Esses parâmetros precisam ser otimizados de forma abrangente em combinação com as características de metais de fundição específicos (alumínio, cobre, zinco, etc.), eficiência de produção (como o número de peças fundidas por hora) e padrões de qualidade (como requisitos de detecção de falhas internas para lingotes), e, em última análise, alcançar o objetivo de longa vida útil do molde e alta qualidade do lingote.
Email: cast@ebcastings.com
Ao projetar um molde de lingote, é necessário combinar as propriedades termodinâmicas da fundição de metal, a vida útil do molde, e os requisitos de qualidade do lingote, e focar nos seguintes parâmetros de processo:
1. Tamanho da cavidade e parâmetros estruturais
•Volume e tamanho da cavidade: É necessário corresponder ao peso (geralmente centenas a várias toneladas) e à forma (como retângulo, trapézio) do lingote alvo para garantir que a profundidade e a largura da cavidade correspondam ao volume do metal fundido, evitando a moldagem incompleta ou desperdício do lingote devido ao desvio dimensional.
•Inclinação da cavidade (inclinação de extração): Para facilitar a desmoldagem, a parede lateral da cavidade precisa ser projetada com uma certa inclinação (geralmente 0,5°-2°). Uma inclinação muito pequena é propensa a aderência ao molde, e uma inclinação muito grande pode afetar a precisão dimensional do lingote.
•Processamento de cantos e arestas: A parte inferior e os cantos da cavidade precisam ser arredondados (ângulo R) para reduzir a concentração de tensão e evitar rachaduras no molde devido ao choque térmico; ao mesmo tempo, evitar encolhimento ou fechamento a frio nos cantos do lingote.
2. Parâmetros térmicos e de resfriamento
•Projeto da espessura da parede: A espessura da parede do molde precisa ser calculada com base no ponto de fusão do metal de fundição (como o alumínio a cerca de 660℃, o cobre a cerca de 1083℃) e na capacidade calorífica para garantir que ele possa suportar o choque térmico do metal fundido de alta temperatura e controlar a taxa de dissipação de calor através da espessura da parede razoável (muito espessa esfriará muito lentamente, muito fina será fácil de deformar).
•Layout do sistema de resfriamento: Se o resfriamento forçado (como resfriamento a água) for usado, a posição, o diâmetro e o espaçamento do canal de resfriamento precisam ser projetados. O canal precisa evitar a área de concentração de tensão da cavidade e manter uma distância razoável da superfície da cavidade (geralmente ≥50mm) para garantir o resfriamento uniforme do lingote e reduzir defeitos como cavidades de encolhimento e rachaduras.
•Compensação de expansão térmica: Considerando a taxa de encolhimento de solidificação do metal fundido (como a taxa de encolhimento do alumínio é de cerca de 1,3%-2%) e o coeficiente de expansão térmica do próprio molde, reserve a compensação no projeto do tamanho da cavidade para evitar desvio de tamanho do lingote ou travamento do molde.
3. Fluxo de líquido metálico e parâmetros de enchimento
•Projeto do gate e do canal: A posição do gate deve evitar que o líquido metálico impacte diretamente a parte inferior da cavidade (para evitar respingos e oxidação), e a seção transversal do canal deve corresponder à taxa de fluxo do líquido metálico para garantir uma velocidade de enchimento uniforme (geralmente controlada em 0,5-1,5m/s) e reduzir rolos de escória e poros.
•Estrutura de ventilação: Projete ranhuras de ventilação (largura 0,1-0,3mm, profundidade 0,5-1mm) na parte superior ou no canto da cavidade para evitar o encapsulamento de ar e poros quando o líquido metálico é preenchido, e evitar o enchimento incompleto devido à contrapressão do gás.
4. Parâmetros de desempenho mecânico
•Resistência e rigidez do molde: De acordo com o peso do lingote (como 500kg-5 toneladas) e a pressão estática do metal fundido (fórmula de cálculo: pressão = densidade do metal fundido × altura × aceleração da gravidade), selecione o material apropriado (como aço fundido, ferro dúctil) e projete a estrutura da nervura de reforço para evitar a deformação ou rachadura do molde.
•Correspondência do mecanismo de liberação do molde: Se a liberação mecânica ou hidráulica do molde for usada, é necessário reservar o espaço de instalação do dispositivo de liberação do molde (como o orifício do ejetor, a posição do cilindro hidráulico) para garantir que a força de liberação do molde (geralmente 1,5-2 vezes o peso do lingote) atue uniformemente na parte inferior do lingote para evitar danos ao lingote ou ao molde.
5. Parâmetros de tratamento de material e superfície
•Resistência à fadiga térmica do material: Para o processo cíclico de aquecimento repetido (como líquido de alumínio a 660℃) e resfriamento do metal fundido, selecione materiais com condutividade térmica moderada (como condutividade térmica do aço fundido de cerca de 40-50W/(m・K)) e alta resistência à fadiga térmica para reduzir a fissuração térmica.
•Processo de tratamento de superfície: Melhore a resistência ao desgaste da superfície e o desempenho antiaderente do alumínio através de nitretação (dureza de até 50-60HRC), jateamento ou revestimento (como revestimento cerâmico), reduza a resistência à desmoldagem e reduza a erosão e o desgaste da superfície do molde pelo metal fundido.
Esses parâmetros precisam ser otimizados de forma abrangente em combinação com as características de metais de fundição específicos (alumínio, cobre, zinco, etc.), eficiência de produção (como o número de peças fundidas por hora) e padrões de qualidade (como requisitos de detecção de falhas internas para lingotes), e, em última análise, alcançar o objetivo de longa vida útil do molde e alta qualidade do lingote.
Email: cast@ebcastings.com
