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在这种情况下,汽车零件压铸模具三维打印应用的挑战和价值
2020-05-18 21:05 浏览:0
采用激光熔化3D打印技术对注塑模具的制造具有不同的应用。在此应用中,模具冷却水路的制造避免了交叉钻孔的限制,并可根据冷却要求进行不同的冷却电路设计。以一致的速度散热,促进散热的均匀性。 然而,这一应用的挑战之一是模具制造商比传统模具更容易感受到制造成本的增加。然而,整个注塑生产周期所带来的附加价值很容易被用户忽略。三维打印随形冷却模具的价值在于如何衡量三维打印模具的价值。本文对其进行了分析。 同样的挑战也存在于压铸模具三维打印随形冷却水路.北美压铸模具制造商ExcoEnginering在大型汽车零件压铸模具制造中使用3D打印随形冷却水路。他们利用三维打印随形冷却水路镶嵌来克服压铸过程中现有模具的热失衡。并测量了3D打印模具的制造成本和汽车零件压铸生产的价值。 在此期间,3D科学谷将分享Exco对压铸模具3D打印随形冷却水路的应用。通过这种情况,了解了3D打印技术在汽车零件压铸模具制造中的应用挑战和应用价值。 Exco是一家高压压铸造模具制造商,其客户包括北美三大汽车制造商。EXCO生产了几个关键汽车部件的压铸模具,包括发动机气缸体模具、分动模具、仪表板、车身面板模具、车轮和发动机支撑模。Exco交付给客户的一些模具,如V8发动机气缸模具,可能会重达数十吨。 EXCO生产的典型压铸模具由多个部件组成。一些部件需要复杂的机械加工来实现复杂的功能,如穿线和冷却水路。模腔插入是一个很好的例子,因为复杂的几何形状需要单独加工,并插入模具槽。虽然插入件的独立加工可以使切割工具在加工过程中接近零件的外表面,但在机械加工过程中插入的冷却水路仅限于基本的直线形状。这将导致铸造过程中模具冷却过程中的热失衡,并给零件的铸造带来一些问题。 EXCO团队通过热应力模拟和实际测试,对粉末床激光熔化3D打印技术进行了多年的研究。他们逐步发现了增加冷却水路材料制造设计的规律,并找到了改善印刷质量的合适方法。 下游采用三维打印压铸模具,包括三维打印压铸模具铸造汽车动力传统系统体和结构部件。在压铸过程中,熔融金属在高压下被压入模具室,是金属3D打印模具的一个非常恶劣的工作环境。 在模具冷却水路的设计中,EXCO团队通过3D打印技术实现了压铸模具冷却水路设计的突破。典型的嵌入式冷却通道设计的经验是,通道与压铸模具之间的距离不小于0.75km/1.905cm/。然而,热力学和机械模拟和3D打印技术使得EXCO团队通过随形冷却通道突破了设计的极限。缩小了冷却通道与压铸模表面之间的距离。 EXCO在3D打印随机水路镶嵌的开发中面临着材料的挑战。过去使用的模具标准材料H13工具钢在粉末床熔化材料的制造过程中表现不佳。由H13工具钢制成的三维打印模具部件将破裂并填充气孔。当Exco在20mm的压力水线从表面1mm处注入金属时,如果水线断裂。这将带来巨大的安全风险。即使在材料增加的制造过程中,设备预热的缺陷也将继续存在。原因是H13合金钢的高碳含量导致整个材料中的微裂缝。 Exco团队在材料中发现的挑战是用低碳马石体时效钢代替H13工具钢作为模具镶嵌的三维打印材料。EXCO还与研究机构合作,为3D打印马氏体时效钢创造了独特的热处理技术。根据EXCO的验证,结合适当的热处理和时效处理,MA体时效钢的整体机械性能得到了实现,超过了用于压铸的传统工具钢。同时保持较高的尺寸稳定性和低变形。Exco使用马的时效钢制造三维打印模具插座超过150000次。 EXCO通过预应力CAD模型抵消印刷过程中的弯曲和翘曲。Exco后来购买了四台激光3D打印设备,其中4台400瓦光纤激光器的重叠面积分别为100mm。在制造单个大部件时,由于温度稳定,部件的整体变形受到限制。 大型汽车压铸模具的热平衡很难控制。这种现象不仅会影响性能,而且还会影响铸造周期的报废率和劳动力成本。3D打印在压铸模具制造中的应用价值Exco的经验是,增加材料的压铸模具可以提供独特的竞争优势。三维印刷水路,包括压铸模具镶嵌与便携式冷却水路,比传统水路更接近模具表面。采用三维打印随形冷却水路的压铸模具在压铸制造过程中的循环时间降低了废物的比例和劳动力成本。 3D打印技术在压铸模具插件中的应用使制造成本增加了2倍。然而,在后续压铸生产过程中,不仅可以产生比传统模具更好的部件质量,而且可以节省大量的压铸时间,从整个压铸生命周期来看。与传统技术产品相比,它可以节省数千美元。 值得一提的是,Exco除了在压铸模具制造中的应用外,还将3D打印随形冷却水路技术应用于汽车发动机水套的制造。希望通过三维打印技术克服传统水套铸造的问题,产生更高的发动机水套。 水盖是发动机转移热能的部件。事实上,多孔水管属于难处理部件.在传统的制造模式下,水套压铸模具的表面温度变化可达220°华氏度,因此焊料在铸件注入阶段经常积累。由抛光焊料引起的机器停机将花费大量的时间。此外,这些地区的疲劳会导致水套破裂,导致发动机气缸本身的冷却剂和油通道的泄漏。 Exco的一家汽车制造商正在测试3D打印水箱。在三维打印套筒表面附近包含一条水线,可以大大降低温度变化,限制焊接材料的形成。通过三维印刷技术实现的水套水线设计改进,将大大提高水套性能。Exco认为,即使在传统的水套中,3D打印水套的性能也足以反映三维打印水套的价值。