アルミニウムシリンダーヘッドカビは、200+バーの圧力にどのように耐えることができますか？

エンジン製造のコアコンポーネントとして、 アルミニウム合金シリンダーヘッド型 高温、高圧、複雑な労働条件の下で長時間安定して動作するように設計されています。 200 barの極端な条件（約2000標準大気圧）では、金型の信頼性がエンジンの性能と寿命を直接決定します。

1。材料の選択：熱疲労抵抗と耐摩耗性の二重保証
金型材料の性能は、高圧に耐えるための基礎です。 Yunmai（JYD）によって設計された金型をIsuzu Engine用に摂取する例として、H13 Steel（4cr5Mosiv1）をコア材料として使用します。このツールスチールは、ホットワーキング金型の分野で広く使用されており、3つのコア利点があります。
高温強度：H13鋼は、600℃で500mPaを超える降伏強度を維持できます。これは、通常の合金鋼よりもはるかに高いため、金型が高圧下で塑性変形を受けないようにします。
熱疲労抵抗：炭化物の形態と分布を制御することにより、H13鋼は割れずに数万の熱サイクル（室温から600°Cへ）に耐えることができ、連続エンジン動作の高周波圧ショックに適応します。
硬化性と抑制の安定性：580°Cで1020°Cの抑制で消光した後、カビの表面硬度はHRC48-52に達する可能性がありますが、コアは過度の硬度のために脆性亀裂を避けるために靭性を維持します。

2。構造の最適化：圧力分散とストレスバランスの設計
カビ構造は、3次元のトポロジー的最適化を通じて圧力分散を達成する必要があります。特定の種類の金型を例として取り、その設計には次の重要な要素が含まれています。
分割された表面補強：段階的な分割面は0.05mmの処理ギャップで採用され、滑らかなアルミニウム液の充填を確保し、高圧下での表面脱臼を分けないようにします。
サポートリブのレイアウト：「M」形のサポートリブはカビの空洞の底部に設計されており、厚さは空洞の端から15mmから中央の8mmに徐々に変化します。
冷却水チャネルネットワーク：ANSYS Fluent Simulationの最適化を通じて、「スパイラルクロス」コンポジットウォーターチャネルは、カビ表面の温度勾配が≤30℃/mmであることを保証するように設計されており、熱応力によって引き起こされる変形を減らします。

3。製造プロセス：ミクロンレベルの精密制御
金型の製造精度は、圧力ベアリング能力に直接影響します。 Yunmaiは次のプロセスを使用して、±0.02mmの耐性を確保します。
5軸リンケージ処理：ドイツのDMG MORI 5軸機械加工センターを使用して、空洞は0.1μmの飼料速度で細かく処理され、表面粗さは0.4μm以下です。
電気充電形成技術：複雑な表面の場合、ミラー電気充電加工（EDM）が使用され、グラファイト電極を使用して0.01mm放電ギャップ制御を実現します。
表面強化処理：カビの表面はイオンニトリッド（IPN）で処理され、0.2mmの厚さの硬いニトリング層（HV1200）を形成し、硬度を4倍、耐摩耗性を30％増加させます。

4。シミュレーションの検証：仮想から実際への圧力テスト
金型設計は、多物理学のフィールドシミュレーションによって検証する必要があります。
熱メカニカルカップリング分析：ABAQUSを使用して、金型アルミニウム液液冷却システムの結合モデルを確立し、200 bar圧力下の金型の応力分布をシミュレートします。最大応力点はゲートの近くにあることがわかります。局所的な厚さを増加させることにより、応力ピークは1200mpaから850mpaに減少します。
疲労寿命の予測：Feセーフソフトウェアに基づく、実際の作業条件パラメーター（温度サイクル200-600）、圧力200bar、周波数50回/分）は入力され、カビ寿命は大量生産要件を満たす150,000サイクルに達すると予測されています。
プロトタイプの検証：1：1のプロトタイプ金型が製造され、200bar油圧プレスで100,000サイクルがテストされ、設計の信頼性を検証するために変形が0.01mm以下であると監視されます。