1. Utilizando tecnologia de prototipagem rápida e software tridimensional, define-se um formato de fundição adequado, determinando-se inicialmente a superfície de separação, a posição do sistema de vazamento e o sistema de equilíbrio térmico do molde. Converte-se o desenho bidimensional da peça fundida em dados sólidos tridimensionais de acordo com os requisitos, determina-se a taxa de contração adequada considerando a complexidade e a espessura da parede da peça fundida (geralmente de 0.05% a 0.06%), define-se a posição e o formato da superfície de separação e, de acordo com os dados da máquina de fundição sob pressão, seleciona-se a posição e o diâmetro do punção de injeção e o número de peças fundidas por molde, elabora-se um layout adequado das peças fundidas e, em seguida, realiza-se a modelagem tridimensional do sistema de alimentação e do sistema de transbordamento.
2. Realizar simulações de campo de fluxo e campo de temperatura para otimizar ainda mais o sistema de vazamento do molde e o sistema de equilíbrio térmico do molde. Após o processamento dos dados da fundição, do sistema de vazamento e do sistema de transbordamento, inserir os dados de condição de contorno, como os parâmetros do processo de fundição de jade e os parâmetros físicos da liga, permite que o software de simulação simule o processo de preenchimento da liga e a tendência da liga líquida dentro da cavidade do molde. Também é possível realizar simulações de solidificação e de campo de temperatura para otimizar ainda mais o sistema de alimentação e determinar a localização do ponto de resfriamento do molde.
Os resultados da simulação expressam, na forma de figuras e imagens, informações sobre a orientação da liga líquida e a distribuição do campo de temperatura em todo o processo de enchimento. Através da análise, é possível identificar e detectar possíveis defeitos nas peças. No projeto subsequente, medidas como a alteração da posição e orientação do canal de alimentação interno e a adição de um saco coletor de escória são adotadas para melhorar o efeito de enchimento e prevenir e eliminar a ocorrência de defeitos de fundição.
3. Projete a estrutura geral do molde de acordo com o modelo 3D. Enquanto o processo de simulação estiver 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 sob pressão.
A primeira tarefa no projeto geral de layout é determinar a posição de injeção e o diâmetro do punção. A posição de injeção deve ser definida de forma a garantir que a peça a ser fundida esteja localizada no centro da placa da máquina de fundição e que as quatro hastes de tração da máquina não interfiram com o mecanismo de extração do macho. A posição de injeção está diretamente relacionada à facilidade de ejeção da peça da cavidade. O diâmetro do punção afeta diretamente a taxa de injeção e, consequentemente, a força de fechamento necessária para o molde de fundição. Portanto, a determinação desses dois parâmetros é o primeiro passo em nosso projeto.
(2) Projetar insertos e núcleos de conformação.
A principal consideração reside na resistência e rigidez do inserto de conformação, no tamanho da superfície de vedação, na junção entre os insertos, na disposição das hastes de pressão e dos pontos de refrigeração, etc. A combinação adequada desses elementos é o requisito básico para garantir a vida útil do molde. Para moldes de grandes dimensões, é especialmente necessário considerar o método de acoplamento das partes vulneráveis e da superfície de vedação. Essa é a chave para evitar danos prematuros ao molde e o vazamento de alumínio durante o processo de fundição sob pressão. É também uma necessidade para o esgotamento de moldes de grandes dimensões e para a tecnologia de processamento de moldes.
(3) Projetar a base do molde e o mecanismo de extração do núcleo.
Moldes de fundição sob pressão de pequeno e médio porte podem utilizar bases de molde padrão. Moldes de grande porte exigem o cálculo da rigidez e resistência da base para evitar que a deformação elástica da base afete a precisão dimensional da peça fundida durante o processo de fundição. A chave para o projeto do mecanismo de extração do macho é controlar a folga de ajuste entre os componentes móveis e o posicionamento entre eles. Considerando a influência da dilatação térmica na folga de deslizamento durante o processo de trabalho da base do molde, a folga de ajuste em moldes grandes deve estar entre 0.2 e 0.3 mm, e a folga de topo da peça moldada deve estar entre 0.3 e 0.5 mm, valores selecionados de acordo com o tamanho do molde e as condições de aquecimento. Uma chaveta quadrada é utilizada para o posicionamento entre o cursor moldado e o assento do cursor. A lubrificação do mecanismo de extração do macho também é um ponto crucial do projeto, pois afeta diretamente a confiabilidade do trabalho contínuo do molde de fundição sob pressão. Um excelente sistema de lubrificação é uma parte importante para melhorar a produtividade do trabalho na fundição sob pressão.
(4) A disposição dos canais de aquecimento e resfriamento e a seleção dos componentes de equilíbrio térmico.
Como o líquido em alta temperatura entra na cavidade do molde em alta velocidade e sob alta pressão, ele gera muito calor para o inserto do molde. Como remover esse calor é um problema que deve ser considerado no projeto do molde, especialmente para moldes de fundição sob pressão de grandes dimensões. O sistema de balanceamento térmico afeta diretamente as dimensões da peça fundida e sua qualidade interna. Instalação rápida e controle preciso do fluxo são as tendências de desenvolvimento dos modernos sistemas de balanceamento térmico para moldes. Com o desenvolvimento da indústria de processamento moderna, a seleção de componentes de balanceamento térmico tende a seguir o modelo de projeto com seleção direta, ou seja, as empresas fabricantes de componentes fornecem diretamente os dados bidimensionais e tridimensionais dos componentes, e o projeto é feito sob demanda pelo usuário. Isso não só garante a qualidade dos componentes, como também reduz o ciclo de projeto.
(5) Projete o mecanismo de lançamento.
O mecanismo de ejeção pode ser dividido em duas formas: ejeção mecânica e ejeção hidráulica. A ejeção mecânica utiliza o próprio mecanismo de ejeção do equipamento para realizar a ação de ejeção, enquanto a ejeção hidráulica utiliza o cilindro hidráulico integrado ao molde para realizar a ação de ejeção. A chave para o projeto do mecanismo de ejeção é tentar tornar o centro da força resultante de ejeção o mais concêntrico possível com o centro da força resultante de liberação, o que exige que o mecanismo de ejeção tenha boa orientação de ejeção, rigidez e estabilidade de funcionamento confiável. Para moldes grandes, o peso do mecanismo de ejeção é relativamente grande. Os componentes do mecanismo de ejeção e a estrutura do molde podem sofrer deflexão da haste de ejeção devido ao peso do molde, causando o travamento da ejeção. Ao mesmo tempo, a expansão térmica do molde também afeta o mecanismo de ejeção. Ela é extremamente grande, portanto, o posicionamento entre o elemento ejetor e a estrutura do molde, bem como a posição fixa do guia do empurrador, são extremamente importantes. O guia do empurrador desses moldes geralmente é fixado no gabarito, e o gabarito, a calço e a estrutura do molde utilizam um pino redondo ou uma chaveta quadrada com diâmetro maior para posicionamento, o que minimiza o efeito da expansão térmica no mecanismo de ejeção. Se necessário, rolamentos e placas-guia podem ser usados para suportar o elemento de ejeção. Ao mesmo tempo, deve-se atentar para a lubrificação entre os elementos ao projetar o mecanismo de ejeção. Os projetistas de moldes na América do Norte costumam adicionar uma placa de graxa especial para lubrificar a haste de empurrar na parte traseira da estrutura móvel do molde, a fim de melhorar a lubrificação dos componentes ejetados. Uma placa de óleo lubrificante é adicionada à parte inferior da estrutura móvel do molde, e há uma passagem de óleo que se comunica com o orifício passante da haste de empurrar. O óleo lubrificante é adicionado durante o funcionamento para lubrificar o mecanismo de ejeção e evitar travamentos.
(6) Projeto do mecanismo de guia e posicionamento.
Em toda a estrutura do molde, o mecanismo de guia e posicionamento é o fator que mais impacta a estabilidade do molde, afetando diretamente a precisão dimensional da fundição sob pressão. O mecanismo de guia do molde inclui principalmente: guia de fechamento do molde, guia de extração do macho e guia de empurrar. Geralmente, o elemento de guia deve adotar um par de fricção de material especial para reduzir o desgaste. Ao mesmo tempo, uma boa lubrificação também é indispensável. O circuito de óleo lubrificante necessário deve ser estabelecido entre cada par de fricção. Deve-se destacar que a estrutura de guia do bloco deslizante extragrande geralmente adota a forma de guia com uma bucha de cobre e uma coluna de guia rígida, e um bom sistema de posicionamento é utilizado para garantir o funcionamento suave do bloco deslizante e o posicionamento preciso.
O mecanismo de posicionamento do molde inclui principalmente: posicionamento entre moldes dinâmicos e estáticos, posicionamento por pressão e reinicialização, posicionamento entre o cursor de conformação e o assento do cursor, posicionamento entre a parte de pressão da estrutura e a estrutura do molde, etc. O posicionamento entre moldes dinâmicos e estáticos é um tipo de posicionamento móvel, e a precisão de coordenação é maior. Moldes pequenos podem usar diretamente as superfícies convexas e côncavas entre os insertos de conformação. Moldes de fundição sob pressão grandes devem usar mecanismos de posicionamento especiais para eliminar a expansão térmica. A precisão do posicionamento é afetada pelos outros tipos de estruturas de posicionamento, que são de posicionamento fixo e geralmente usam pinos redondos e chavetas quadradas para posicionamento. O posicionamento das superfícies convexas e côncavas entre os insertos de conformação garante o posicionamento preciso entre as formas dinâmicas e estáticas e evita bordas incorretas no molde.
(7) Outros designs, como mecanismos de vácuo, extrusão e exaustão.
Além da estrutura mencionada acima, alguns moldes possuem requisitos especiais, como sistema de vácuo, mecanismo de extrusão e exaustão por placa ondulada. O projeto do sistema de vácuo consiste principalmente no projeto da forma de vedação. Para manter um bom desempenho de vedação entre as partes moldadas na temperatura normal de trabalho do molde, geralmente utiliza-se borracha de silicone. A chave para o projeto do mecanismo de extrusão é controlar o tempo e a quantidade de extrusão para garantir o efeito desejado. A exaustão por placa ondulada é uma forma de exaustão centralizada. O método de exaustão por placa ondulada é mais comumente utilizado, especialmente para peças fundidas em liga de alumínio com paredes finas, peças resistentes à pressão com alta exigência de compactação e peças fundidas em liga de magnésio. A folga da placa ondulada deve ser suficientemente grande, mas não pode causar respingos do metal fundido durante o processo de fundição; geralmente, essa folga é controlada entre 0.3 e 0.6 mm.
