Hvordan kan aluminiumsylinderhodeformstanden 200+bartrykk?

Som en kjernekomponent i motorproduksjon, Aluminiumslegering sylinderhodeform er designet for å fungere stabilt i lang tid under høy temperatur, høyt trykk og komplekse arbeidsforhold. Under ekstreme forhold på 200 bar (ca. 2000 standard atmosfæretrykk) bestemmer formenes pålitelighet direkte ytelsen og levetiden til motoren.

1. Materialvalg: Dual garanti for termisk utmattelsesmotstand og slitestyrke
Ytelsen til muggmaterialet er grunnlaget for å motstå høyt press. Tar formen designet av Yunmai (JYD) for Isuzu -motoren som et eksempel, bruker den H13 stål (4cr5mosiv1) som kjernematerialet. Dette verktøystålet er mye brukt innen varmt arbeidsformer og har tre kjernfordeler:
Høy temperaturstyrke: H13 stål kan fremdeles opprettholde en avkastningsstyrke på mer enn 500MPa ved 600 ℃, noe som er langt høyere enn vanlig legeringsstål, noe som sikrer at formen ikke gjennomgår plastisk deformasjon under høyt trykk.
Termisk utmattelsesmotstand: Ved å kontrollere morfologien og fordelingen av karbider, tåler H13 stål titusenvis av termiske sykluser (fra romtemperatur til 600 ° C) uten å sprekke, og tilpasse seg høyfrekvent trykksjokk av kontinuerlig motordrift.
Herdbarhet og tempereringsstabilitet: Etter å ha slukket ved 1020 ° C-temperering ved 580 ° C, kan overflatens hardhet i formen nå HRC48-52, mens kjernen opprettholder seighet for å unngå sprø sprekker på grunn av overdreven hardhet.

2. Strukturell optimalisering: Trykkdispersjon og stressbalansedesign
Muggstrukturen må oppnå trykkdispersjon gjennom tredimensjonal topologisk optimalisering. Ved å ta en viss type mugg som eksempel, inkluderer designen følgende nøkkelelementer:
Avskjedsoverflateforsterkning: Den trinnede avskjedsoverflaten blir adoptert med et prosesseringsgap på 0,05 mm for å sikre glatt aluminiumsvæskefylling og unngå avskjedoverflatens dislokasjon under høyt trykk.
Støtte Rib-oppsett: En "M" -formet støtte Rib er designet i bunnen av formhulen, og tykkelsen endres gradvis fra 15mm i kanten av hulrommet til 8mm i midten, noe som ikke bare forbedrer stivheten, men også reduserer materialavfall.
Kjølevannskanalnettverk: Gjennom ANSYS Flytende simuleringsoptimalisering er et "spiralkors" sammensatt vannkanal designet for å sikre at temperaturgradienten til muggoverflaten er ≤30 ℃/mm, noe som reduserer deformasjon forårsaket av termisk stress.

3. Produksjonsprosess: Mikronnivå presisjonskontroll
Moldproduksjonsnøyaktigheten påvirker direkte dens trykkbærende kapasitet. Yunmai bruker følgende prosesser for å sikre en toleranse på ± 0,02 mm:
Femakse-koblingsbehandling: Ved å bruke det tyske DMG Mori-aksjesenteret med fem akser, behandles hulrommet fint med en fôrhastighet på 0,1μm, og overflaten ruhet RA≤0,4μm.
Elektrodischarge formingsteknologi: For komplekse overflater brukes speilelektrodischarge maskinering (EDM), og grafittelektroder brukes til å oppnå 0,01 mm utladningsgapskontroll.
Overflatestyrking av behandling: Formoven blir behandlet med ion -nitriding (IPN) for å danne et 0,2 mm tykt hardt nitridingslag (HV1200), noe som øker hardheten med 4 ganger og slitestyrken med 30%.

4. Simuleringsverifisering: Trykkprøve fra virtuell til ekte
Mold design må bekreftes av multifysikkfeltsimulering:
Termisk-mekanisk koblingsanalyse: Abaqus brukes til å etablere en koblingsmodell av mold-aluminium væskekjølingssystem, og spenningsfordelingen av formen under 200 bar trykk simuleres. Det er funnet at det maksimale stresspunktet er nær porten. Ved å øke den lokale tykkelsen reduseres stresstoppen fra 1200MPa til 850MPa.
Utmattes levetidsprediksjon: Basert på Fe-Safe-programvare er de faktiske arbeidstilstandsparametrene (temperatursyklus 200-600 ℃, trykk 200-bar, frekvens 50 ganger/minutt) innspill, og formlivet er spådd å nå 150 000 sykluser, som oppfyller masseproduksjonskravene.
Prototypeverifisering: En 1: 1 -prototypeform produseres, og 100 000 sykluser testes på en 200 -bar hydraulisk press, og deformasjonen overvåkes til å være ≤0,01mm for å bekrefte designpåliteligheten.