أيقونة الموقع الأوديكاستينج

مبيت المحرك المصبوب بالقالب الألومنيوم | الدليل الكامل

ستيف يانغ
إضافة عنوان 61

صب الألومنيوم بالقالب هو تقنية شائعة لصنع مبيت المحرك. وهي فعالة بما يكفي للتغلب على أي مستوى تعقيد في التصميم. تبدأ العملية بتسخين الألومنيوم إلى درجة انصهاره وإدخاله في القالب. تحتوي مبيتات المحركات المصنوعة من الألومنيوم على وزن أقل من المتوسط، وتدوم لفترة أطول، وتتميز بتوصيل حراري ممتاز.

دعونا نكتشف كيف تصنع عملية الصب بالقالب هذا المنتج باستخدام سبائك مناسبة وتطبيقاتها وفوائدها.

فوائد الصب بالقالب الألومنيوم لمبيت المحركات

تُعد عملية صب الألومنيوم في قوالب الألومنيوم لمبيت المحرك هي العملية المثالية. وذلك لأنها تمنح الجزء القوة والمتانة الفعلية لتحمل الحرارة الشديدة.

تعتبر السبائك مثل A380، وADC12، وA356 أفضل المواد المستخدمة في مبيت المحرك. وذلك لأن هناك قوة شد كبيرة تصل إلى 310 ميجا باسكال في سبيكة A380. وهذا يعني أنه يمكنها تحمل الأحمال الثقيلة.

وفي الوقت نفسه، يعد ADC12 خيارًا مفضلاً آخر لمجرد أنه يحتوي على 96-105 واط/م-ك موصلة حرارية. وعادةً ما يساعد ذلك في تبديد الحرارة.

في حين أن A356 لا يوفر فقط أفضل جودة للأجزاء ولكن يمكنه تحقيق استطالة تصل إلى 7%. وهذا يعني أنه يمكنه مقاومة الصدمات بشكل أفضل. وبطريقة ما، تعتمد الاستطالة على ظروف المعالجة الحرارية.

كل هذه الميزات مجتمعةً تجعل من مبيت الألومنيوم الخيار الأمثل في تطبيقات السيارات والفضاء والتطبيقات الصناعية.

مقاييس الأداء

خفيف الوزن:

عند العمل مع الألومنيوم، هناك ميزة خفة الوزن في الأجزاء. على سبيل المثال، تكون هذه الأجزاء 60% أقل وزنًا من الحديد الزهر. وهذا يدل على سهولة التعامل مع علب المحركات ونقلها.

دقة عالية:

تأخذ قوالب الصب بالقالب ملامح المنتج بكفاءة ولا تخلق متغيرات. لذا، فهي في الأساس خيار جيد لتحقيق تفاوتات ضيقة تصل إلى +/- 0.05 مم.

التوصيل الحراري:

تولد المحركات حرارة زائدة أثناء التشغيل. وهذا هو السبب في أن الألومنيوم يعمل بشكل عام بشكل أفضل في مبيت المحرك بسبب جودته التوصيل الحراري. تحافظ على برودة المكونات. على سبيل المثال، تبلغ الموصلية الحرارية لسبائك الألومنيوم A356 150 واط/م-ك.

التوصيل الكهربائي:

تحتاج بعض تصميمات المحركات إلى توصيل كهربائي جيد. لذا، فإن الألومنيوم جيد أيضاً لهذه الخاصية.

قوة الإجهاد:

ومع ذلك، يجب أن تتحمل مادة علب المحرك الضغط المتكرر دون أن تنكسر. ولهذا الغرض، فإن سبيكة مثل A380 مناسبة لأنها تعطي المتانة المطلوبة وتدوم لفترة أطول.

تحليل التكاليف

التكلفة الإجمالية للملكية:

تصبح تكلفة الأدوات الأولية لصب القوالب في متناول اليد بسبب ما يحققه استخدامه على المدى الطويل. كما أن الألومنيوم ليس مكلفًا مثل الفولاذ، كما أن عملية الصب تقلل من النفايات.

مقارنة مع طرق أخرى:

إن بساطة العملية، بما في ذلك خطوات أقل، تجعلها أقل تكلفة من طرق الصب والتشغيل الآلي الأخرى.

الأثر البيئي

تحول عملية الصب بالقالب المواد الزائدة إلى مشاريع إعادة الاستخدام. لأن الألومنيوم 100% قابل لإعادة التدوير ولا يؤثر على البيئة كثيرًا. إلى جانب ذلك، تستخدم خاصية خفة وزنه طاقة أقل، مما يوفر بدلاً من ذلك استخدام الوقود 25%.

اعتبارات تصميم علب المحركات المصبوبة بالقالب من الألومنيوم

المحاكاة والتقييم البيئي الحراري الحراري والمحاكاة

تستخدم معالجة تحليل العناصر المحدودة عمليات المحاكاة الحاسوبية. فهو يحسن التصميمات ويحذر من العيوب القادمة قبل التصنيع. على سبيل المثال، نقاط الضغط وتدفق الحرارة وما إلى ذلك. بحيث يعمل مبيت المحرك بكفاءة.

تحليل الإجهاد/الإجهاد:

في حالة مقاومة الإجهاد، تساعد عمليات المحاكاة الشركات المصنعة على تحديد نقاط الضعف، حتى المناطق المقواة المعرضة للتشققات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد استخدام سبيكة A380 في التعامل مع الضغوط التي تتراوح بين 150 و200 ميجا باسكال. وهذا يساوي عادةً أجزاء محرك السيارة.

التحليل الحراري:

تكتشف عمليات المحاكاة قدرات حركة الحرارة أثناء تصميم هياكل التبريد. وذلك لأن مبيت المحرك يجب أن يبقى أقل من 150 درجة مئوية دون إطلاق حرارة زائدة.

الحد من العيوب:

تساعد أدوات المحاكاة على التخلص من فرص وجود عيوب، مثل مسامية الهواء، بحوالي 30-50%.

تصميم نظام البوابات والعداءات

تعمل أنظمة البوابات كمسارات للمعدن المنصهر وتدفقه نحو القالب. وتؤثر تقنيات وضعها على جودة وقوة المخرجات.

سرعة التدفق:

يجب ملء القالب بالتساوي بحيث لا يستغرق أكثر من ثانيتين إلى 5 ثوانٍ. يزيد الوقت الزائد من فرص انحباس الهواء. يتسبب ذلك في حدوث مسامية (ثقوب صغيرة)

أنواع البوابات:

التحكم في الاضطراب:

تصميم العدائين بطريقة جيدة يعطي أجزاء قوية وسلسة. يقلل من المسامية حتى 20-30%.

تفاصيل تصميم القالب

القالب هو عنصر مهم في عملية الصب بالقالب. فهو يقوم بتشكيل المعدن المنصهر في الجزء النهائي. تقنيات تصميمها لها تأثير كبير حقًا على الإنتاج. على سبيل المثال، تقوم الشرائح والنوى في القالب بعمل الميزات المذكورة مثل زعانف التبريد. ولكن بطريقة أو بأخرى، فإن إضافة 3 إلى 5 طبقات ترفع الأسعار بنسبة 10 إلى 151 تيرابايت إلى 151 تيرابايت.

وبالمثل، فإن وضع دبابيس القاذف، مع إعطائها مسافة بين 10-15 مم، يمنع الأجزاء من الانحناء أثناء العملية.

بالحديث عن قنوات التبريد، يجب أن يكون عرضها حوالي 5-10 مم. وذلك لأن تقليل وقت التبريد يسرع من سرعة الإنتاج.

الإدارة الحرارية

الإدارة الحرارية الفعالة مهمة أثناء الصب لوقف ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، يؤدي استخدام المشتتات الحرارية والزعانف في تصميم القالب إلى إنشاء أسطح كافية (50-70%) حيث يمكن للحرارة الزائدة في الأجزاء أن تتسرب منها.

إلى جانب ذلك، يجب استخدام قنوات تبريد ذات درجات حرارة منخفضة (20-30 درجة مئوية).

وبالإضافة إلى ذلك، فإن القوالب التي تعتمد على التبريد بالماء تبرد بسرعة من 600 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية، ولا يستغرق ذلك أكثر من دقيقة إلى دقيقتين. وهذا يساعد كذلك في التدوير وكفاءة الإنتاج.

عملية تصنيع علب المحركات المصبوبة بالقالب من الألومنيوم

في عملية مثل صب الألومنيوم المصبوب مبيت المحرك، تحتوي الأجزاء على تشطيبات قوية ومعلنة. وهذا نتيجة استخدام حقن السبائك المنصهرة عالية الضغط.

تقوم ماكينات الصب بتلقيم المعدن الساخن في القالب باستخدام مكبس وغطاء طلقة. بينما تعمل الصوانى كأداة تثبيت. يقوم مشبك التبديل بتثبيته بإحكام.

كما أن المصنعين يعطون الصب الضغط المطلوب عن طريق مجمع الغاز/الزيت لجعل العملية أكثر سلاسة.

أنواع ماكينات الصب بالقالب

ماكينات الغرف الساخنة:

يناسب الصب بالقالب بالغرفة الساخنة السبائك التي لا تحتوي على درجات انصهار عالية. على سبيل المثال، الزنك أو الرصاص. وذلك لأن المعادن ذات درجات الانصهار العالية مثل الألومنيوم يمكن أن تتلف معدات الماكينات.

في حالة عملية الغرفة الساخنة، يحتفظ المصنعون بالمعدن في غرفة ساخنة. حيث يقومون بصبه في القالب مباشرة.

ماكينات الغرفة الباردة:

هذه الماكينات مثالية لصب السبائك ذات درجة الانصهار المتوسطة إلى العالية. على سبيل المثال، الألومنيوم والنحاس والتيتانيوم وغيرها. خلال هذه التقنية، يستخدم المصنعون غرف منفصلة لصهر السبائك المختارة. ثم ينقلونها إلى القالب باستخدام مغرفة. تعمل الآلة بضغط حقن 10-175 ميجا باسكال. بحيث ينتشر المعدن السائل بالتساوي داخل المناطق.

قوة التشبيك وزمن الدورة:

ومع ذلك، تستخدم الماكينة قوة تثبيت تتراوح بين 1000 و5000 كيلو نيوتن لإغلاق القالب بإحكام. لا تستغرق كل دورة، بما في ذلك الحقن والتبريد والطرد، أكثر من 30-120 ثانية. ويعتمد ذلك على حجم الجزء ومدى تعقيده.

تحضير المعدن المنصهر

التحكم في درجة حرارة القالب

إدارة درجة حرارة القالب ضرورية لإزالة العيوب وصنع أجزاء أفضل. على سبيل المثال، تقوم قنوات التبريد داخل القالب بتدوير الماء أو الزيت. وتمنع الالتواء والانكماش، كما أنها تعمل على تبريد المعدن بشكل موحد.

وبالمثل، تفي عناصر التسخين بضرورات بعض القوالب لتكون دافئة. لذا فهي تعمل على استقرار درجة الحرارة وتجنب التشققات.

كما تحافظ أنظمة التحكم في درجة الحرارة على درجة حرارة القالب عند حوالي 150-250 درجة مئوية. فهي تقلل من عمليات الإغلاق البارد أو الانكماش الزائد.

الأتمتة في صب القوالب

المناولة الآلية:

يساعد تكامل الروبوت في تقليل زمن الدورة الإجمالي (10-20%). لأنها تتعامل مع المهام بدءًا من الصهر إلى المنتجات النهائية. وهذا يعني أن فرص الخطأ أقل والنتائج أكثر كفاءة.

رش القوالب الآلي:

لنشر مواد التشحيم بالتساوي على القالب، فإن الأتمتة مفيدة. فهو يرش المناطق المخفية ويطيل عمر الجزء 15-30%.

مراقبة الجودة واختبار علب المحركات المصبوبة بالقالب من الألومنيوم

الاختبارات غير المدمرة (NDT)

طريقة صدى النبض:

يرسل محول الطاقة موجات فوق صوتية إلى المبيت. تنعكس هذه الموجات من العيوب عندما لا تمر عبرها. يركز على الأجزاء تقريباً للإشارة إلى وجود عيوب في المعدن.

من خلال طريقة الإرسال:

خلال هذه التقنية، يقوم الأفراد في محولي الطاقة على جانبي الصب. إذا كان هناك عيب، فلن تمر الموجات أو تضعف.

تقنيات الفحص

الفحص بالأشعة السينية:

تحلل عمليات الفحص هذه عيوب الصب الداخلية، مثل المسامية أو الانكماش. التي يمكن أن تؤثر على الأداء الفعلي. على سبيل المثال، يعثر الفحص بالموجات فوق الصوتية على الشقوق المخفية عبر موجات صوتية عالية التردد. وفي الوقت نفسه، يساعد فحص الصبغة المخترقة على تحديد العيوب السطحية باستخدام صبغة معينة.

التحكم في العمليات الإحصائية (SPC)

تحدد مستشعرات الأتمتة المرفقة في الماكينات مثل SPC الضغط والحرارة ومعدلات التبريد وأوقات الدورات في الوقت الفعلي. يمكنك ضبط المعلمات على الفور للحصول على مخرجات أفضل. كما أنها تساعد في الحد من العيوب بمقدار 20-40% والهدر المادي. كما أنها تعطي اتساقًا في جودة كل دفعة.

التقييم المعدني

التطبيقات والصناعات التي تستخدم علب المحركات المصبوبة بالقالب الألومنيوم

السيارات:

تُستخدم علب المحركات المصنوعة من الألومنيوم في محركات السيارات الكهربائية (EV). فهي تستمر في العمل بكفاءة، وتحتوي على وزن أقل. كما أن الإدارة الحرارية تصبح أفضل، وتدوم البطارية لفترة أطول.

الفضاء والطائرات بدون طيار:

يتوقف المبيت في أنظمة دفع الطائرات بدون طيار عن التأثير على درجات الحرارة والاهتزازات الشديدة. يدير العمليات بسلاسة.

الآلات الصناعية:

تستخدم العديد من الأذرع الروبوتية وأحزمة النقل والأنظمة الآلية مبيت المحرك. وذلك لأنها توفر السلامة الهيكلية وتبدد الحرارة من أجل أداء ثابت.

الطاقة المتجددة:

في ظروف الطقس المتغيرة، تساعد هذه المسبوكات في الحفاظ على كفاءة المحرك لتوربينات الرياح وأنظمة التتبع الشمسي.

المعدات الطبية:

يزداد الطلب على مبيت المحرك بشكل متزايد في المعدات الطبية. وذلك بسبب تصميمه الدقيق وحجمه الصغير ومتانته.

الخلاصة:

أهم ما يميز مبيت المحرك المصبوب من الألومنيوم هو قوته ومتانته وتبديده الممتاز للحرارة. وهذا هو السبب في أنه الخيار الأفضل لأجزاء المحركات، حيث تعمل ميزة خفة وزنه على تحسين كفاءة الطاقة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التحسينات في السبائك والتقنيات تأخذها نحو حلول أقوى وأكثر كفاءة وصديقة للبيئة.

الخروج من إصدار الهاتف المحمول