Al diseñar un molde de lingote, es necesario combinar las propiedades termodinámicas de la fundición de metales, la vida útil del molde, y los requisitos de calidad del lingote, y centrarse en los siguientes parámetros del proceso:
一. Tamaño de la cavidad y parámetros estructurales
•Volumen y tamaño de la cavidad: Es necesario que coincida con el peso (generalmente cientos a varias toneladas) y la forma (como rectángulo, trapecio) del lingote objetivo para asegurar que la profundidad y el ancho de la cavidad coincidan con el volumen del metal fundido para evitar una formación de lingote incompleta o desperdiciada debido a la desviación dimensional.
•Inclinación de la cavidad (inclinación de desmoldeo): Para facilitar el desmoldeo, la pared lateral de la cavidad debe diseñarse con una cierta inclinación (generalmente 0.5°-2°). Una inclinación demasiado pequeña es propensa a que el molde se pegue, y una inclinación demasiado grande puede afectar la precisión dimensional del lingote.
•Procesamiento de filetes y bordes: La parte inferior y las esquinas de la cavidad deben redondearse (ángulo R) para reducir la concentración de tensiones y evitar grietas en el molde debido al choque térmico; al mismo tiempo, evitar la contracción o el cierre en frío en las esquinas del lingote.
二. Parámetros térmicos y de enfriamiento
•Diseño del grosor de la pared: El grosor de la pared del molde debe calcularse en función del punto de fusión del metal de fundición (como el aluminio a unos 660℃, el cobre a unos 1083℃) y la capacidad calorífica para asegurar que pueda soportar el choque térmico del metal fundido a alta temperatura y controlar la velocidad de disipación del calor a través de un grosor de pared razonable (demasiado grueso se enfriará demasiado lento, demasiado delgado será fácil de deformar).
•Disposición del sistema de enfriamiento: Si se utiliza enfriamiento forzado (como enfriamiento por agua), es necesario diseñar la posición, el diámetro y el espaciamiento del canal de enfriamiento. El canal debe evitar el área de concentración de tensiones de la cavidad y mantener una distancia razonable de la superficie de la cavidad (generalmente ≥50 mm) para asegurar un enfriamiento uniforme del lingote y reducir defectos como cavidades de contracción y grietas.
•Compensación de expansión térmica: Teniendo en cuenta la tasa de contracción de solidificación del metal fundido (como la tasa de contracción del aluminio es de aproximadamente 1.3%-2%) y el coeficiente de expansión térmica del propio molde, reserve la compensación en el diseño del tamaño de la cavidad para evitar la desviación del tamaño del lingote o el bloqueo del molde.
七. Flujo de líquido metálico y parámetros de llenado
•Diseño de compuerta y canal: La posición de la compuerta debe evitar que el líquido metálico impacte directamente en el fondo de la cavidad (para evitar salpicaduras y oxidación), y la sección transversal del canal debe coincidir con la velocidad de flujo del líquido metálico para asegurar una velocidad de llenado uniforme (generalmente controlada a 0.5-1.5 m/s) y reducir los rodillos de escoria y los poros.
•Estructura de ventilación: Diseñar ranuras de ventilación (ancho 0.1-0.3 mm, profundidad 0.5-1 mm) en la parte superior o la esquina de la cavidad para evitar el encapsulamiento de aire y los poros cuando se llena el líquido metálico, y evitar el llenado incompleto debido a la contrapresión del gas.
四. Parámetros de rendimiento mecánico
•Resistencia y rigidez del molde: De acuerdo con el peso del lingote (como 500 kg-5 toneladas) y la presión estática del metal fundido (fórmula de cálculo: presión = densidad del metal fundido × altura × aceleración de la gravedad), seleccione el material apropiado (como acero fundido, hierro dúctil) y diseñe la estructura de la nervadura de refuerzo para evitar la deformación o el agrietamiento del molde.
•Coincidencia del mecanismo de liberación del molde: Si se utiliza la liberación mecánica o hidráulica del molde, es necesario reservar el espacio de instalación del dispositivo de liberación del molde (como el orificio del eyector, la posición del cilindro hidráulico) para asegurar que la fuerza de liberación del molde (generalmente 1.5-2 veces el peso del lingote) actúe uniformemente sobre la parte inferior del lingote para evitar daños al lingote o al molde.
五. Parámetros de tratamiento de materiales y superficies
•Resistencia a la fatiga térmica del material: Para el proceso cíclico de calentamiento repetido (como el líquido de aluminio a 660℃) y el enfriamiento del metal fundido, seleccione materiales con conductividad térmica moderada (como la conductividad térmica del acero fundido de aproximadamente 40-50 W/(m・K)) y alta resistencia a la fatiga térmica para reducir el agrietamiento térmico.
•Proceso de tratamiento de la superficie: Mejorar la resistencia al desgaste de la superficie y el rendimiento antiadhesivo del aluminio mediante nitruración (dureza de hasta 50-60 HRC), granallado o recubrimiento (como recubrimiento cerámico), reducir la resistencia al desmoldeo y reducir la erosión y el desgaste de la superficie del molde por el metal fundido.
Estos parámetros deben optimizarse de forma integral en combinación con las características de los metales de fundición específicos (aluminio, cobre, zinc, etc.), la eficiencia de producción (como el número de piezas fundidas por hora) y los estándares de calidad (como los requisitos de detección de defectos internos para los lingotes), y en última instancia, lograr el objetivo de una larga vida útil del molde y una alta calidad del lingote.
Correo electrónico: cast@ebcastings.com
Al diseñar un molde de lingote, es necesario combinar las propiedades termodinámicas de la fundición de metales, la vida útil del molde, y los requisitos de calidad del lingote, y centrarse en los siguientes parámetros del proceso:
一. Tamaño de la cavidad y parámetros estructurales
•Volumen y tamaño de la cavidad: Es necesario que coincida con el peso (generalmente cientos a varias toneladas) y la forma (como rectángulo, trapecio) del lingote objetivo para asegurar que la profundidad y el ancho de la cavidad coincidan con el volumen del metal fundido para evitar una formación de lingote incompleta o desperdiciada debido a la desviación dimensional.
•Inclinación de la cavidad (inclinación de desmoldeo): Para facilitar el desmoldeo, la pared lateral de la cavidad debe diseñarse con una cierta inclinación (generalmente 0.5°-2°). Una inclinación demasiado pequeña es propensa a que el molde se pegue, y una inclinación demasiado grande puede afectar la precisión dimensional del lingote.
•Procesamiento de filetes y bordes: La parte inferior y las esquinas de la cavidad deben redondearse (ángulo R) para reducir la concentración de tensiones y evitar grietas en el molde debido al choque térmico; al mismo tiempo, evitar la contracción o el cierre en frío en las esquinas del lingote.
二. Parámetros térmicos y de enfriamiento
•Diseño del grosor de la pared: El grosor de la pared del molde debe calcularse en función del punto de fusión del metal de fundición (como el aluminio a unos 660℃, el cobre a unos 1083℃) y la capacidad calorífica para asegurar que pueda soportar el choque térmico del metal fundido a alta temperatura y controlar la velocidad de disipación del calor a través de un grosor de pared razonable (demasiado grueso se enfriará demasiado lento, demasiado delgado será fácil de deformar).
•Disposición del sistema de enfriamiento: Si se utiliza enfriamiento forzado (como enfriamiento por agua), es necesario diseñar la posición, el diámetro y el espaciamiento del canal de enfriamiento. El canal debe evitar el área de concentración de tensiones de la cavidad y mantener una distancia razonable de la superficie de la cavidad (generalmente ≥50 mm) para asegurar un enfriamiento uniforme del lingote y reducir defectos como cavidades de contracción y grietas.
•Compensación de expansión térmica: Teniendo en cuenta la tasa de contracción de solidificación del metal fundido (como la tasa de contracción del aluminio es de aproximadamente 1.3%-2%) y el coeficiente de expansión térmica del propio molde, reserve la compensación en el diseño del tamaño de la cavidad para evitar la desviación del tamaño del lingote o el bloqueo del molde.
七. Flujo de líquido metálico y parámetros de llenado
•Diseño de compuerta y canal: La posición de la compuerta debe evitar que el líquido metálico impacte directamente en el fondo de la cavidad (para evitar salpicaduras y oxidación), y la sección transversal del canal debe coincidir con la velocidad de flujo del líquido metálico para asegurar una velocidad de llenado uniforme (generalmente controlada a 0.5-1.5 m/s) y reducir los rodillos de escoria y los poros.
•Estructura de ventilación: Diseñar ranuras de ventilación (ancho 0.1-0.3 mm, profundidad 0.5-1 mm) en la parte superior o la esquina de la cavidad para evitar el encapsulamiento de aire y los poros cuando se llena el líquido metálico, y evitar el llenado incompleto debido a la contrapresión del gas.
四. Parámetros de rendimiento mecánico
•Resistencia y rigidez del molde: De acuerdo con el peso del lingote (como 500 kg-5 toneladas) y la presión estática del metal fundido (fórmula de cálculo: presión = densidad del metal fundido × altura × aceleración de la gravedad), seleccione el material apropiado (como acero fundido, hierro dúctil) y diseñe la estructura de la nervadura de refuerzo para evitar la deformación o el agrietamiento del molde.
•Coincidencia del mecanismo de liberación del molde: Si se utiliza la liberación mecánica o hidráulica del molde, es necesario reservar el espacio de instalación del dispositivo de liberación del molde (como el orificio del eyector, la posición del cilindro hidráulico) para asegurar que la fuerza de liberación del molde (generalmente 1.5-2 veces el peso del lingote) actúe uniformemente sobre la parte inferior del lingote para evitar daños al lingote o al molde.
五. Parámetros de tratamiento de materiales y superficies
•Resistencia a la fatiga térmica del material: Para el proceso cíclico de calentamiento repetido (como el líquido de aluminio a 660℃) y el enfriamiento del metal fundido, seleccione materiales con conductividad térmica moderada (como la conductividad térmica del acero fundido de aproximadamente 40-50 W/(m・K)) y alta resistencia a la fatiga térmica para reducir el agrietamiento térmico.
•Proceso de tratamiento de la superficie: Mejorar la resistencia al desgaste de la superficie y el rendimiento antiadhesivo del aluminio mediante nitruración (dureza de hasta 50-60 HRC), granallado o recubrimiento (como recubrimiento cerámico), reducir la resistencia al desmoldeo y reducir la erosión y el desgaste de la superficie del molde por el metal fundido.
Estos parámetros deben optimizarse de forma integral en combinación con las características de los metales de fundición específicos (aluminio, cobre, zinc, etc.), la eficiencia de producción (como el número de piezas fundidas por hora) y los estándares de calidad (como los requisitos de detección de defectos internos para los lingotes), y en última instancia, lograr el objetivo de una larga vida útil del molde y una alta calidad del lingote.
Correo electrónico: cast@ebcastings.com
