Quando si progetta uno stampo per lingotti, è necessario combinare le proprietà termodinamiche della fusione dei metalli, la durata di servizio dello stampo, e i requisiti di qualità del lingotto, e concentrarsi sui seguenti parametri di processo:
一. Dimensioni della cavità e parametri strutturali
•Volume e dimensioni della cavità: È necessario abbinare il peso (di solito da centinaia a diverse tonnellate) e la forma (ad esempio rettangolo, trapezio) del lingotto target per garantire che la profondità e la larghezza della cavità corrispondano al volume del metallo fuso per evitare una formatura incompleta o sprecona del lingotto a causa della deviazione dimensionale.
•Pendenza della cavità (pendenza di sformatura): Per facilitare la sformatura, la parete laterale della cavità deve essere progettata con una certa pendenza (di solito 0,5°-2°). Una pendenza troppo piccola è soggetta ad attaccamento allo stampo, e una pendenza troppo grande può influire sulla precisione dimensionale del lingotto.
•Raccordi e lavorazione dei bordi: Il fondo e gli angoli della cavità devono essere arrotondati (angolo R) per ridurre la concentrazione degli stress ed evitare crepe nello stampo dovute allo shock termico; allo stesso tempo, prevenire il ritiro o la chiusura a freddo agli angoli del lingotto.
丌. Parametri termici e di raffreddamento
•Progettazione dello spessore della parete: Lo spessore della parete dello stampo deve essere calcolato in base al punto di fusione del metallo fuso (ad esempio l'alluminio circa 660℃, il rame circa 1083℃) e alla capacità termica per garantire che possa resistere allo shock termico del metallo fuso ad alta temperatura e controllare la velocità di dissipazione del calore attraverso uno spessore della parete ragionevole (troppo spesso si raffredda troppo lentamente, troppo sottile sarà facile da deformare).
•Disposizione del sistema di raffreddamento: Se viene utilizzato il raffreddamento forzato (ad esempio il raffreddamento ad acqua), è necessario progettare la posizione, il diametro e la spaziatura del canale di raffreddamento. Il canale deve evitare l'area di concentrazione degli stress della cavità e mantenere una distanza ragionevole dalla superficie della cavità (di solito ≥50 mm) per garantire un raffreddamento uniforme del lingotto e ridurre i difetti come cavità di ritiro e crepe.
•Compensazione dell'espansione termica: Considerando il tasso di ritiro della solidificazione del metallo fuso (ad esempio il tasso di ritiro dell'alluminio è di circa 1,3%-2%) e il coefficiente di espansione termica dello stampo stesso, riservare la compensazione nella progettazione delle dimensioni della cavità per evitare deviazioni delle dimensioni del lingotto o bloccaggio dello stampo.
七. Flusso di metallo liquido e parametri di riempimento
•Progettazione del canale di colata e del condotto: La posizione del canale di colata deve evitare che il metallo liquido impatti direttamente il fondo della cavità (per prevenire schizzi e ossidazione), e la sezione trasversale del condotto deve corrispondere alla velocità di flusso del metallo liquido per garantire una velocità di riempimento uniforme (generalmente controllata a 0,5-1,5 m/s) e ridurre i rulli di scoria e i pori.
•Struttura di sfiato: Progettare scanalature di sfiato (larghezza 0,1-0,3 mm, profondità 0,5-1 mm) nella parte superiore o nell'angolo della cavità per evitare l'incapsulamento dell'aria e i pori quando il metallo liquido viene riempito, e prevenire il riempimento incompleto a causa della contropressione del gas.
四. Parametri delle prestazioni meccaniche
•Resistenza e rigidità dello stampo: In base al peso del lingotto (ad esempio 500 kg-5 tonnellate) e alla pressione statica del metallo fuso (formula di calcolo: pressione = densità del metallo fuso × altezza × accelerazione di gravità), selezionare il materiale appropriato (ad esempio acciaio fuso, ghisa duttile) e progettare la struttura delle nervature di rinforzo per impedire allo stampo di deformarsi o rompersi.
•Corrispondenza del meccanismo di rilascio dello stampo: Se viene utilizzato il rilascio meccanico o idraulico dello stampo, è necessario riservare lo spazio di installazione del dispositivo di rilascio dello stampo (ad esempio il foro dell'espulsore, la posizione del cilindro idraulico) per garantire che la forza di rilascio dello stampo (di solito 1,5-2 volte il peso del lingotto) agisca uniformemente sul fondo del lingotto per evitare danni al lingotto o allo stampo.
五. Parametri dei materiali e del trattamento superficiale
•Resistenza alla fatica termica del materiale: Per il processo ciclico di riscaldamento ripetuto (ad esempio alluminio liquido 660℃) e raffreddamento del metallo fuso, selezionare materiali con conducibilità termica moderata (ad esempio conducibilità termica dell'acciaio fuso di circa 40-50 W/(m・K)) e alta resistenza alla fatica termica per ridurre le crepe termiche.
•Processo di trattamento superficiale: Migliorare la resistenza all'usura superficiale e le prestazioni anti-adesive dell'alluminio attraverso la nitrurazione (durezza fino a 50-60 HRC), la pallinatura o il rivestimento (ad esempio rivestimento ceramico), ridurre la resistenza allo sformatura e ridurre l'erosione e l'usura della superficie dello stampo da parte del metallo fuso.
Questi parametri devono essere ottimizzati in modo completo in combinazione con le caratteristiche dei metalli di fusione specifici (alluminio, rame, zinco, ecc.), l'efficienza di produzione (ad esempio il numero di getti all'ora) e gli standard di qualità (ad esempio i requisiti di rilevamento dei difetti interni per i lingotti), e in definitiva raggiungere l'obiettivo di una lunga durata dello stampo e un'elevata qualità del lingotto.
Email: cast@ebcastings.com
Quando si progetta uno stampo per lingotti, è necessario combinare le proprietà termodinamiche della fusione dei metalli, la durata di servizio dello stampo, e i requisiti di qualità del lingotto, e concentrarsi sui seguenti parametri di processo:
一. Dimensioni della cavità e parametri strutturali
•Volume e dimensioni della cavità: È necessario abbinare il peso (di solito da centinaia a diverse tonnellate) e la forma (ad esempio rettangolo, trapezio) del lingotto target per garantire che la profondità e la larghezza della cavità corrispondano al volume del metallo fuso per evitare una formatura incompleta o sprecona del lingotto a causa della deviazione dimensionale.
•Pendenza della cavità (pendenza di sformatura): Per facilitare la sformatura, la parete laterale della cavità deve essere progettata con una certa pendenza (di solito 0,5°-2°). Una pendenza troppo piccola è soggetta ad attaccamento allo stampo, e una pendenza troppo grande può influire sulla precisione dimensionale del lingotto.
•Raccordi e lavorazione dei bordi: Il fondo e gli angoli della cavità devono essere arrotondati (angolo R) per ridurre la concentrazione degli stress ed evitare crepe nello stampo dovute allo shock termico; allo stesso tempo, prevenire il ritiro o la chiusura a freddo agli angoli del lingotto.
丌. Parametri termici e di raffreddamento
•Progettazione dello spessore della parete: Lo spessore della parete dello stampo deve essere calcolato in base al punto di fusione del metallo fuso (ad esempio l'alluminio circa 660℃, il rame circa 1083℃) e alla capacità termica per garantire che possa resistere allo shock termico del metallo fuso ad alta temperatura e controllare la velocità di dissipazione del calore attraverso uno spessore della parete ragionevole (troppo spesso si raffredda troppo lentamente, troppo sottile sarà facile da deformare).
•Disposizione del sistema di raffreddamento: Se viene utilizzato il raffreddamento forzato (ad esempio il raffreddamento ad acqua), è necessario progettare la posizione, il diametro e la spaziatura del canale di raffreddamento. Il canale deve evitare l'area di concentrazione degli stress della cavità e mantenere una distanza ragionevole dalla superficie della cavità (di solito ≥50 mm) per garantire un raffreddamento uniforme del lingotto e ridurre i difetti come cavità di ritiro e crepe.
•Compensazione dell'espansione termica: Considerando il tasso di ritiro della solidificazione del metallo fuso (ad esempio il tasso di ritiro dell'alluminio è di circa 1,3%-2%) e il coefficiente di espansione termica dello stampo stesso, riservare la compensazione nella progettazione delle dimensioni della cavità per evitare deviazioni delle dimensioni del lingotto o bloccaggio dello stampo.
七. Flusso di metallo liquido e parametri di riempimento
•Progettazione del canale di colata e del condotto: La posizione del canale di colata deve evitare che il metallo liquido impatti direttamente il fondo della cavità (per prevenire schizzi e ossidazione), e la sezione trasversale del condotto deve corrispondere alla velocità di flusso del metallo liquido per garantire una velocità di riempimento uniforme (generalmente controllata a 0,5-1,5 m/s) e ridurre i rulli di scoria e i pori.
•Struttura di sfiato: Progettare scanalature di sfiato (larghezza 0,1-0,3 mm, profondità 0,5-1 mm) nella parte superiore o nell'angolo della cavità per evitare l'incapsulamento dell'aria e i pori quando il metallo liquido viene riempito, e prevenire il riempimento incompleto a causa della contropressione del gas.
四. Parametri delle prestazioni meccaniche
•Resistenza e rigidità dello stampo: In base al peso del lingotto (ad esempio 500 kg-5 tonnellate) e alla pressione statica del metallo fuso (formula di calcolo: pressione = densità del metallo fuso × altezza × accelerazione di gravità), selezionare il materiale appropriato (ad esempio acciaio fuso, ghisa duttile) e progettare la struttura delle nervature di rinforzo per impedire allo stampo di deformarsi o rompersi.
•Corrispondenza del meccanismo di rilascio dello stampo: Se viene utilizzato il rilascio meccanico o idraulico dello stampo, è necessario riservare lo spazio di installazione del dispositivo di rilascio dello stampo (ad esempio il foro dell'espulsore, la posizione del cilindro idraulico) per garantire che la forza di rilascio dello stampo (di solito 1,5-2 volte il peso del lingotto) agisca uniformemente sul fondo del lingotto per evitare danni al lingotto o allo stampo.
五. Parametri dei materiali e del trattamento superficiale
•Resistenza alla fatica termica del materiale: Per il processo ciclico di riscaldamento ripetuto (ad esempio alluminio liquido 660℃) e raffreddamento del metallo fuso, selezionare materiali con conducibilità termica moderata (ad esempio conducibilità termica dell'acciaio fuso di circa 40-50 W/(m・K)) e alta resistenza alla fatica termica per ridurre le crepe termiche.
•Processo di trattamento superficiale: Migliorare la resistenza all'usura superficiale e le prestazioni anti-adesive dell'alluminio attraverso la nitrurazione (durezza fino a 50-60 HRC), la pallinatura o il rivestimento (ad esempio rivestimento ceramico), ridurre la resistenza allo sformatura e ridurre l'erosione e l'usura della superficie dello stampo da parte del metallo fuso.
Questi parametri devono essere ottimizzati in modo completo in combinazione con le caratteristiche dei metalli di fusione specifici (alluminio, rame, zinco, ecc.), l'efficienza di produzione (ad esempio il numero di getti all'ora) e gli standard di qualità (ad esempio i requisiti di rilevamento dei difetti interni per i lingotti), e in definitiva raggiungere l'obiettivo di una lunga durata dello stampo e un'elevata qualità del lingotto.
Email: cast@ebcastings.com
