1. Utilize tecnologia de prototipagem rápida e software tridimensional para estabelecer uma geometria de fundição adequada e definir inicialmente a superfície de partição, a posição do sistema de alimentação e o sistema de equilíbrio térmico do molde. Converta o desenho bidimensional em dados sólidos tridimensionais conforme os requisitos. Determine uma taxa de contração adequada de acordo com a complexidade e a espessura da parede da peça (normalmente 0.05%–0.06%), bem como a posição e a forma da superfície de partição. Com base nos dados da máquina de fundição sob pressão, escolha a posição e o diâmetro do punção de injeção e o número de peças por molde. Organize as peças de forma adequada e modele em três dimensões o sistema de alimentação e o sistema de transbordo.
2. Realize o campo de fluxo e a simulação do campo de temperatura para otimizar ainda mais o sistema de vazamento de moldes e o sistema de balanço de calor do molde. Depois de processar os dados do sistema de fundição, derramamento e sistema de transbordamento, insira os dados da condição de borda, como os parâmetros do processo de fundição de jade, os parâmetros físicos da liga e o software de simulação podem simular o processo de enchimento da liga e a tendência da liga líquida dentro da cavidade do molde.
3. Projetar a estrutura geral do molde de acordo com o modelo 3D. Enquanto o processo de simulação está em andamento, podemos projetar o layout geral do molde, incluindo os seguintes aspectos:
(1) Realizar o projeto de layout geral do molde de acordo com os dados da máquina de fundição.
É a primeira tarefa para determinar a posição da injeção e o diâmetro do perfurador no projeto geral do layout. A posição da injeção deve ser determinada para garantir que a parte de fundição esteja localizada no centro da placa da máquina de fundição, e as quatro hastes de tração da máquina de fundição não podem interferir com o mecanismo de extração do núcleo. A posição da injeção está relacionada a se a nossa parte de fundição afeta diretamente a primeira etapa de moldagem da cavidade.
(2) Design formando inserções e núcleos.
A principal consideração é a força e rigidez da inserção de formação, o tamanho da superfície de vedação, o splicing entre as inserções, o arranjo de hastes de pressão e pontos de resfriamento, etc. A combinação razoável desses elementos é o requisito básico para garantir a vida útil do molde. Para grandes moldes, é especialmente necessário considerar o método de correspondência das peças vulneráveis e a superfície de vedação. Esta é a chave também para evitar o dano precoce do molde e do alumínio.
(3) Projete a base do molde e o mecanismo de tração do núcleo.
Os moldes de fundição sob pressão de pequeno e médio porte podem utilizar bases de molde normalizadas. Para moldes de grandes dimensões, é necessário calcular a rigidez e a resistência da base para evitar que a sua deformação elástica afete a precisão dimensional da peça durante a fundição. No projeto do mecanismo de extração de machos, é essencial definir corretamente as folgas de ajuste entre os componentes móveis e o posicionamento entre as peças. Considerando o efeito da expansão térmica na folga de deslizamento durante o funcionamento do molde, a folga de ajuste de um molde grande deve ficar entre 0.2–0.3 mm e a folga de encosto da peça conformada entre 0.3–0.5 mm, conforme as dimensões do molde e as condições de aquecimento. Utiliza-se uma chaveta quadrada para posicionar o cursor formado em relação ao respetivo suporte. A lubrificação do mecanismo de extração de machos também é um aspeto central do projeto, pois afeta diretamente a fiabilidade do funcionamento contínuo do molde. Um sistema de lubrificação eficaz é importante para aumentar a produtividade da fundição sob pressão.
(4) O arranjo de canais de aquecimento e resfriamento e a seleção de componentes de equilíbrio de calor.
Como o líquido de alta temperatura entra na cavidade do molde em alta velocidade sob alta pressão, ele traz muito calor para a inserção do molde. Como remover esse calor é um problema que deve ser considerado ao projetar o molde, especialmente para grandes moldes de fundição. O componente de equilíbrio de calor afeta diretamente o tamanho da parte de fundição. E a qualidade interna. A instalação rápida e o controle preciso do fluxo também podem garantir a tendência de desenvolvimento de sistemas de equilíbrio de calor de molde modernos, com o desenvolvimento da indústria moderna, não é o design tridimensional.
(5) Projetar o mecanismo de lançamento.
O mecanismo de extração pode ser dividido em dois tipos: extração mecânica e extração hidráulica. A extração mecânica utiliza o próprio mecanismo de extração do equipamento, enquanto a extração hidráulica utiliza o cilindro hidráulico incorporado ao próprio molde. Ao projetar o mecanismo de extração, o ponto principal é fazer com que, tanto quanto possível, o centro da força resultante de extração coincida com o centro da força resultante de liberação. Para isso, o mecanismo precisa ter bom direcionamento, rigidez e estabilidade operacional confiável. Em moldes grandes, o mecanismo de extração é relativamente pesado. O peso do mecanismo e da estrutura pode fazer com que a haste extratora se curve, provocando travamento durante a extração. A dilatação térmica do molde também afeta consideravelmente o mecanismo. Por isso, o posicionamento entre os elementos extratores e a estrutura do molde, bem como a fixação dos pilares-guia das hastes extratoras, são extremamente importantes. Em geral, os pilares-guia desses moldes são fixados na placa. Para minimizar os efeitos da dilatação térmica no mecanismo de extração, usam-se pinos redondos ou chavetas quadradas de diâmetro maior para posicionar a placa, o espaçador e a estrutura do molde. Se necessário, podem ser usados rolamentos e placas-guia para apoiar o elemento extrator. Ao projetar o mecanismo, também é preciso prestar atenção à lubrificação entre os componentes. Projetistas de moldes da América do Norte costumam acrescentar uma placa de lubrificação especial na parte traseira da estrutura móvel do molde para lubrificar as hastes extratoras e melhorar a lubrificação dos componentes de extração. Uma placa de óleo lubrificante é instalada na parte inferior da estrutura móvel, com um canal de óleo ligado aos furos passantes das hastes extratoras. Durante a operação, adiciona-se óleo lubrificante para lubrificar o mecanismo de extração e evitar travamentos.
(6) Projeto dos mecanismos de guia e posicionamento.
Na estrutura completa do molde, o mecanismo de guia e posicionamento é o fator que mais influencia sua estabilidade e também afeta diretamente a precisão dimensional da peça fundida sob pressão. Os principais mecanismos de guia do molde incluem: guia de fechamento do molde, guia de extração do macho e guia do sistema extrator. Em geral, os elementos-guia devem usar pares de atrito de materiais especiais para reduzir o desgaste e aumentar a resistência ao desgaste. Uma boa lubrificação também é indispensável. Devem ser previstos circuitos de óleo lubrificante adequados entre cada par de atrito. É importante observar que a estrutura de guia dos blocos deslizantes extragrandes costuma usar buchas-guia de cobre e colunas-guia endurecidas. Um sistema de posicionamento adequado assegura o movimento suave do bloco deslizante e seu posicionamento preciso.
O mecanismo de posicionamento do molde inclui principalmente: o posicionamento entre os moldes móvel e fixo; o posicionamento de retorno do sistema extrator; o posicionamento entre o cursor de conformação e sua base; e o posicionamento entre a parte extratora da estrutura e a estrutura do molde, entre outros. O posicionamento entre os moldes móvel e fixo é móvel e exige alta precisão de ajuste. Em moldes pequenos, podem ser usadas diretamente as superfícies convexas e côncavas entre os insertos de conformação. Moldes grandes de fundição sob pressão precisam de mecanismos especiais de posicionamento para compensar a dilatação térmica. A precisão dos demais tipos de estrutura de posicionamento é determinada pelo posicionamento entre os componentes, que é fixo e costuma usar pinos redondos e chavetas quadradas. O posicionamento pelas superfícies convexas e côncavas entre os insertos de conformação assegura o alinhamento preciso entre as partes móvel e fixa e evita desalinhamentos nas bordas do molde.
(7) Outros projetos, como os mecanismos de vácuo, extrusão e exaustão.
Além das estruturas mencionadas acima, alguns moldes têm requisitos especiais, como sistema de vácuo, mecanismo de extrusão e exaustão por placa ondulada. O projeto do sistema de vácuo concentra-se principalmente na vedação. Para manter uma boa vedação entre as partes de conformação do molde à temperatura normal de trabalho, geralmente se usa borracha de silicone. No projeto do mecanismo de extrusão, o ponto principal é controlar o momento e a quantidade de extrusão para garantir o efeito desejado. A exaustão por placa ondulada é uma forma de exaustão centralizada. Esse método é usado com frequência, sobretudo em peças de liga de alumínio fundidas sob pressão com paredes finas, peças resistentes à pressão que exigem alta compactação e peças fundidas sob pressão de liga de magnésio. A folga da placa ondulada deve ser suficientemente grande, mas não pode permitir que o metal líquido salpique durante a fundição sob pressão. Em geral, essa folga é mantida entre 0.3 e 0.6 mm.
