エンジンハウジング重力鋳造金型とLPDC：アルミニウム合金鋳造と金型製造技術

エンジンハウジング重力鋳造金型とLPDC：アルミニウム合金鋳造と金型製造技術

エンジンモータハウジングのシール及び放熱性能は標準化された金型凝固設計に依存する、不合格な重力鋳造金型は、完成品試験でハウジングの空気漏れ欠陥率を31%増加させた。本文は新豊金型技術基準に基づいて、金型構造設計、プロセスパラメータ制御とよく見られる欠陥の解決方案をまとめた。

モータハウジングコアの位置決め精度は壁厚均一性を決定する。コア位置決め公差は±0.14 mmに制御され、コアのオフセットを防止し、肉厚ムラを回避し、エンジン運転中の局所過熱と構造変形を招く。肉厚偏差が±0.42 mmを超えると、ハウジングの放熱効率が26%低下する。

重力鋳造金型は、厚ボスの収縮を補償するために、ノッチフィードに依存している。アルミニウム合金鋳造物の冷却中、放熱口スリーブは有効供給時間を34%延長した。

モータハウジングの低圧ダイカスト金型は底部層流充填方式を採用している。充填速度を0.18 m/s以下に制限することで、酸化物介在物の発生を低減することができる。0.29 m/s以上の乱流充填は、薄いシェル表面上の折り畳み酸化物欠陥を50%増加させる。

モータハウジング鋳物の金型予熱温度は320〜380℃に安定している。310℃以下の予熱は薄い放熱リブ構造に冷間欠陥をもたらし、リブの厚さは3.0 mmと低く、成形の難度は極めて高い。

逆ダイカスト金型（CPC）は大電力モータハウジング鋳物の内部品質を最適化した。アルゴン不活性雰囲気は溶融酸化を減少させ、従来の重力鋳造金型に比べて酸化物介在物除去率は39%低下した。

コア通気溝の設計により、複雑なハウジング構造のガス排出が確保されています。通気口の閉塞は気孔を招き、ハウジングの圧力シール合格率を28%低下させる。

金型の高温放熱リブ領域は熱疲労亀裂が発生しやすい。未窒化H 13金型は8200回の鋳造サイクル後に亀裂した。0.08-0.11 mm窒化層は金型の熱疲労耐性を高め、金型の使用寿命を41%延長した。

モータハウジング鋳物の肉厚差は±0.4 mm以内に制御しなければならない。肉厚取付ボスの冷却は緩慢であるが、肉厚リブの冷却は迅速であり、重力鋳造金型に目標供給を行う必要がある熱集中領域を形成する。

金型コーティングの厚さは熱伝達と離型性能をバランスさせた。0.20〜0.35 mmのコーティング厚さは、急速冷却から薄いリブを保護します。余分なコーティングは熱抵抗を高め、鋳造周期を20%延長した。

新豊金型は鋳造シミュレーションを用いてモータハウジング金型方案を検証する。

完成したモータハウジングは120秒間にわたって0.6 MPaの気密性試験を行う必要がある。0.16 mmより大きい内部孔は圧力降下と漏れ故障を引き起こし、エンジンの密封性能に直接影響を与える。

押出力のバランスにより、ハウジング鋳造物の変形が回避されます。92 kNを超える局所噴射力は、薄い放熱リブを湾曲させる。多点対称押出構造で、離型後のハウジングの平坦度が0.18 mm以内であることを保証する。

モータハウジングに用いられるA 356アルミニウム合金の凝固収縮率は4.3%であった。重力鋳造金型における合理的なノッチと鋳造システムの設計は体積収縮を補償するために重要である。

CPC金型のシール表面の平坦度は0.03 mm以内に制限される。シールギャップが0.21 mmを超えると不活性ガス保護環境が破壊され、酸化物欠陥の発生が増加する。

金型冷却回路の温度差は44℃以下に制御される。

モータハウジングの重力鋳造キャスティング温度は710〜740℃である。700℃以下の温度は薄肉リブ上の溶接漏れ欠陥を45%増加させる、温度が750℃を超えると、水素の吸収と多孔性が悪化します。

金型設計は砂芯の熱膨張隙間を予約する。アルミニウム合金鋳造中の薄いリブの亀裂を防ぐために、シリコンコアの600℃における0.8%の熱膨張率を計算した。

モータハウジングのLPDC保持圧力は0.07〜0.13 MPaであり、厚いボス領域の場合、保持時間は2.5 s／mm壁厚規則に従う。

0.03 mm未満のダイシングラインギャップは、フラッシュの発生を制御している。バリを除去すると、加工コストが14%増加し、ハウジングアセンブリの表面平坦度に影響します。

電気スラグ再溶融H 13鋼は通常のH 13鋼に比べて金型耐久性が27%向上し、モータハウジング低圧ダイカスト金型の長期連続生産に適している。