परिचय
एकीकृत डाई कास्टिंग तकनीक उच्च उत्पादन दक्षता और कम विनिर्माण लागत जैसे लाभ प्रदान करती है। वर्तमान में तेजी से विकास के चरण में, इसमें कई बड़े घटकों का उत्पादन करने, शरीर संरचनाओं को सरल बनाने और शरीर निर्माण प्रक्रियाओं में क्रांति लाने की क्षमता है [1]। एकीकृत डाई - कास्ट रियर फ्लोर 70 से अधिक मूल भागों को एक ही घटक में समेकित करता है, जिससे वाहन का वजन काफी कम हो जाता है और उत्पादन क्षमता में सुधार होता है। सांचे, प्रक्रिया, डाई-कास्टिंग मशीनें, और ताप{8}उपचार{{9}मुक्त सामग्री एकीकृत डाई{{10}कास्टिंग की चार मुख्य प्रौद्योगिकियों का निर्माण करती हैं [2-3]। डाई-कास्टिंग मशीनें विशेष रूप से 60,000 केएन [4] से अधिक क्लैंपिंग बल वाली बड़े पैमाने की मशीनों को संदर्भित करती हैं। ऊष्मा{{20}उपचार{{21}आज मुख्य रूप से उपयोग की जाने वाली मुफ्त सामग्रियां उच्च {{22}शक्ति, उच्च -क्रूरता वाले कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु हैं [5], जो अपनी उच्च विशिष्ट ताकत, उत्कृष्ट कास्टेबिलिटी, मध्यम लागत और वर्तमान एकीकृत डाई-कास्ट ऑटोमोटिव घटकों के लिए प्राथमिक सामग्री के रूप में स्थिति के लिए जाने जाते हैं [6-7]।
घरेलू बड़े एल्युमीनियम डाई-कास्टिंग को बढ़ती एकीकरण जटिलता के साथ घटती उपज दर की चुनौती का सामना करना पड़ता है। योग्यता दरों को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में शामिल हैं:
1. महत्वपूर्ण भार वाले बिंदुओं पर अस्थिर गुणवत्ता: शॉक अवशोषक टावरों, सबफ्रेम और सी - स्तंभों के लिए स्थापना सतहों को उच्च यांत्रिक गुणों की आवश्यकता होती है। इन क्षेत्रों में अक्सर नमूना परीक्षण करना कठिन होता है, इनमें मानकों से अधिक आंतरिक छिद्र नहीं होने चाहिए और बाहरी रूप से कोल्ड शट से मुक्त होना चाहिए। विशेष रूप से, व्हीलहाउस किनारे के पास सी -स्तंभ स्थापना सतह पर ठंडे शट लगने का खतरा होता है।
2. महत्वपूर्ण संभोग सतहों पर अस्थिर आयाम: कास्टिंग किनारे पर पतली दीवार वाली साइड पैनल स्थापना सतहें अंदर या बाहर विरूपण, या यहां तक कि मुड़ने (सामने बाहर, पीछे बाहर) के लिए अतिसंवेदनशील होती हैं। यह समकक्ष भागों के साथ संभोग के बाद स्थिरता से समझौता करता है और पूर्व निर्मित छेद के गलत संरेखण का कारण बन सकता है, जिससे मशीनिंग विफलता हो सकती है [8-15]।
यह अध्ययन एकीकृत डाई कास्ट रियर फ्लोर घटक में दोषों की भविष्यवाणी करने के लिए सिमुलेशन का उपयोग करता है और आंतरिक गुणवत्ता में सुधार के लिए गेटिंग और ओवरफ्लो सिस्टम को अनुकूलित करता है, जिसका लक्ष्य समान बड़ी कास्टिंग को डिजाइन करने के लिए एक संदर्भ प्रदान करना है।
1 संरचनात्मक विशेषताएँ और तकनीकी आवश्यकताएँ
रियर फ़्लोर कास्टिंग यात्री डिब्बे के पीछे के फ़्लोर सेक्शन का गठन करती है, जो बाएँ/दाएँ रियर व्हीलहाउस, रियर अनुदैर्ध्य बीम, क्रॉसबीम, फ़्लोर कनेक्शन प्लेट और आंतरिक बीम सुदृढीकरण जैसे घटकों को एकीकृत करती है। कास्टिंग का कुल आयाम 1,630 मिमी × 1,624 मिमी × 666 मिमी, द्रव्यमान 63 किलोग्राम, औसत दीवार की मोटाई 3 मिमी और अनुमानित क्षेत्र 23,000 सेमी² है। इसके बड़े आकार, पतली दीवारों और महत्वपूर्ण स्थान आवश्यकताओं, लंबे चक्र के समय और गर्मी उपचार से जुड़े विरूपण जोखिमों के कारण, गर्मी उपचार - मुक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातु अनिवार्य है।
एसपीआर (सेल्फ-पियर्सिंग रिवेटिंग) प्रक्रिया असमान स्टील {{1}एल्यूमीनियम सामग्री [8] को ठंडे तरीके से जोड़ने के लिए उपयुक्त है। नतीजतन, कास्टिंग के आगे और पीछे के सिरे एसपीआर के माध्यम से क्रमशः सामने की मंजिल और पीछे की मंजिल की असेंबली से जुड़ते हैं। बाएँ और दाएँ व्हीलहाउस एसपीआर के माध्यम से साइड पैनल से भी जुड़ सकते हैं। हालाँकि ये चार किनारे पीछे की मंजिल के प्राथमिक भार वहन करने वाले क्षेत्र नहीं हैं, लेकिन वे सामग्री की सपाटता और उच्च शक्ति {{7}कठोरता की आवश्यकताओं के अनुरूप, उच्च सीलिंग और कनेक्शन अखंडता की मांग करते हैं।
उपस्थिति आवश्यकताएँ: कोल्ड शट, दरारें और चिप्स जैसे दोषों से मुक्त।
सामग्री प्रदर्शन आवश्यकताएँ (प्री-बेक):
एसपीआर स्थान (बॉडी सैंपलिंग): तन्य शक्ति 215 एमपीए से अधिक या उसके बराबर, उपज शक्ति 115 एमपीए से अधिक या उसके बराबर, बढ़ाव 12% से अधिक या उसके बराबर, मोड़ कोण 20 डिग्री से अधिक या उसके बराबर।
व्हीलहाउस का पिछला भाग (थोड़ा कम): तन्य शक्ति 215 एमपीए से अधिक या उसके बराबर, उपज शक्ति 110 एमपीए से अधिक या उसके बराबर, बढ़ाव 6% से अधिक या उसके बराबर, मोड़ कोण 20 डिग्री से अधिक या उसके बराबर।
अन्य क्षेत्र: 6% से 12% के बीच बढ़ाव की आवश्यकता।
ढले हुए शरीर के नमूनों में यांत्रिक गुणों की अंतर्निहित असमानता को ध्यान में रखते हुए, निर्दिष्ट क्षेत्रों के भीतर हर जगह निर्दिष्ट यांत्रिक गुणों को प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण है। इसलिए, शॉक अवशोषक टावरों और अनुदैर्ध्य बीम [9] के कुंजी भार वहन प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए बेंच परीक्षणों की आवश्यकता होती है। बेंच परीक्षणों में आम तौर पर स्थायित्व और क्रश परीक्षण शामिल होते हैं:
स्थायित्व और Z-दिशा क्रश परीक्षण: रियर शॉक अवशोषक लोडिंग का अनुकरण करें। स्थायित्व परीक्षण का माध्य भार 11.5 kN है। Z दिशा क्रश के तहत, 38 kN के पहले चरण लोडिंग के लिए 3 मिमी से कम या उसके बराबर लोडिंग बिंदु विरूपण की आवश्यकता होती है; 74 केएन के दूसरे -स्टेज लोडिंग के लिए लोडिंग बिंदु पर किसी क्रैकिंग की आवश्यकता नहीं होती है।
X-दिशा क्रश टेस्ट: अनुदैर्ध्य बीम लोडिंग का अनुकरण करता है। 206 केएन से अधिक या उसके बराबर एकतरफा लोडिंग बल के तहत, लोडिंग बिंदु पर 3 मिमी से कम या उसके बराबर कोई दरार और विरूपण नहीं होना चाहिए।
2 डाई-कास्टिंग प्रक्रिया डिजाइन
2.1 गेटिंग सिस्टम डिज़ाइन
विकसित पिछली मंजिल के सामने के सिरे पर एक फ्रंट कवर प्लेट कनेक्शन विंडो है। हालाँकि, इसका उच्च पहलू अनुपात (3.14) और किनारे का स्थान सेंटर गेटिंग को अनुपयुक्त बनाता है। पारंपरिक डाई कास्टिंग के लिए विशिष्ट एकल साइड गेटिंग दृष्टिकोण को अपनाया गया। मैग्मा प्रवाह विश्लेषण परिणामों के आधार पर, तीन धावक डिजाइन (एस1, एस2, एस3) को क्रमिक रूप से अनुकूलित किया गया था:
S1 और S2 डिज़ाइन में 70,000 kN डाई-कास्टिंग मशीन का उपयोग किया गया।
S3 डिज़ाइन में 120,000 kN डाई कास्टिंग मशीन का उपयोग किया गया, कास्टिंग बॉडी में मामूली संरचनात्मक अनुकूलन शामिल किया गया, और प्लंजर व्यास, इनगेट्स की संख्या और इनगेट क्षेत्र को बढ़ाया गया।
2.2 भरना और जमना सिमुलेशन विश्लेषण
मैग्मा सॉफ़्टवेयर ने रियर फ़्लोर डाई-कास्टिंग प्रक्रिया का अनुकरण किया। मोल्ड सामग्री H13 टूल स्टील थी; कास्टिंग सामग्री C611 उच्च {{4}शक्ति, उच्च {{5}क्रूरता एल्यूमीनियम मिश्र धातु [1] थी। पैरामीटर सेट: पिघला हुआ तापमान 680 डिग्री, प्लंजर तापमान 200 डिग्री, शॉट स्लीव तापमान 250 डिग्री, मोल्ड तापमान 180 डिग्री। इंजेक्शन पैरामीटर प्रति योजना भिन्न-भिन्न थे।
योजना S1 विश्लेषण परिणाम:
भराव के {{0}अंत में, व्हीलहाउस किनारे की स्थिति में सबसे कम तापमान (~618.6 डिग्री) था और सबसे पहले जम गया (ठोस अंश ~1%)। वास्तविक कास्टिंग के लिए उच्च पिघले तापमान और इस क्षेत्र में मोल्ड सतह के तापमान की केंद्रित निगरानी की आवश्यकता होती है। मोल्ड तापमान भिन्नता के कारण, मध्य खंड व्हीलहाउस किनारे पर कोल्ड शट जोखिम मौजूद है।
जब पिघल पिछली गुहा के आधे हिस्से तक पहुंच गया, तो प्रतिबंधित प्रवाह क्षेत्र के कारण भरने की गति 60 मीटर/सेकेंड तक पहुंच गई। दो पिघली हुई धाराएँ अंतिम क्रॉसबीम के केंद्र में एकत्रित हुईं। तेज़ गति के कारण पिघले हुए पदार्थ घूमने लगे, जिससे ठंडे शटडाउन और दरारों का उच्च जोखिम पैदा हुआ, जिससे यांत्रिक गुण कम हो गए।
एक महत्वपूर्ण कदम अंतर और पीछे के अनुदैर्ध्य बीम के इनगेट के पास मोटी दीवार के कारण दोनों तरफ बड़े पृथक वायु पॉकेट बन गए। इस क्षेत्र में मशीनीकृत छेद सरंध्रता दोष को उपज के लिए हानिकारक बनाते हैं।
पिघल के सिल बीम में प्रवेश करने के बाद, कास्टिंग दबाव लगातार 30 एमपीए तक बढ़ गया। कास्टिंग बॉडी के अनुमानित क्षेत्र (18,136 सेमी²) के आधार पर, इसके लिए 69,000 kN के क्लैम्पिंग बल की आवश्यकता होती है। 1.2 के सुरक्षा कारक को ध्यान में रखते हुए और गेटिंग सिस्टम (अनुमानित अनुमानित क्षेत्र ~25,000 सेमी²) सहित, आवश्यक क्लैंपिंग बल 90,000 kN तक पहुंच गया, जो 70,000 kN मशीन की क्षमता से अधिक है।
योजना S2 विश्लेषण परिणाम:
व्हीलहाउस के ठीक सामने एक रनर जोड़ने से व्हीलहाउस भरने का समय 51 एमएस (एस1 के लिए बनाम . 59 एमएस) तक कम हो गया। कुल मिलाकर भरने का समय 86 एमएस था।
दोनों पहियों में अशांति अधिक स्पष्ट थी। गैस की मात्रा क्रॉसबीम में पिघले हुए संगम बिंदु पर {{2}भरण के अंत में सबसे अधिक थी, जिससे सरंध्रता, दरारें और सिकुड़न दोषों के लिए उच्च जोखिम पैदा हुआ [7]।
व्हीलहाउस क्षेत्र में शीत प्रवाह की समस्या का प्रभावी ढंग से समाधान नहीं किया गया।
योजना S3 विश्लेषण परिणाम:
पिछली योजनाओं के आधार पर धावक को अनुकूलित करते हुए, व्हीलहाउस किनारे केंद्र और अंत क्रॉसबीम केंद्र पर अतिप्रवाह कुओं को जोड़ा गया था। इनगेट क्षेत्र को बढ़ा दिया गया था (गति बनाए रखने के लिए उच्च इंजेक्शन बल की आवश्यकता थी)। मशीन क्लैम्पिंग बल को 120,000 kN तक उन्नत किया गया।
व्हीलहाउस किनारे का तापमान S1/S2 से कम था लेकिन लिक्विडस तापमान के करीब था। पिघल 305 एमएस (बिस्किट भरने से शुरू होने वाला समय) पर 60 मीटर/सेकंड की अधिकतम गति के साथ इनगेट्स तक पहुंच गया। गुहा 390 एमएस पर पूरी तरह भर गई, जिसमें 85 एमएस लगे। कास्टिंग दबाव 40 एमपीए था.
S3 गेटिंग सिस्टम अनुमानित क्षेत्र (25,813 सेमी²) के आधार पर, आवश्यकता को पूरा करते हुए 120,000 kN मशीन अधिकतम कास्टिंग दबाव 46.5 MPa प्रदान कर सकती थी।
व्हीलहाउस के बगल में जोड़े गए ओवरफ्लो कुओं ने S2 की तुलना में वायु अवरोधन में सुधार किया। इनगेट से निकटता ने सरंध्रता जोखिम को भी कम कर दिया।
मोल्ड निर्माण के लिए S3 योजना का चयन किया गया था।
3 परीक्षण विधियाँ और परिणाम
3.1 डाई-कास्टिंग पैरामीटर और परीक्षण विधियां
उत्पादन में लिजिन 120,000 kN डाई-कास्टिंग मशीन का उपयोग किया गया। मिश्र धातु C611 ऊष्मा{{5}उपचार{{6}मुक्त सामग्री (रासायनिक संरचना विनिर्देशों के अनुरूप) थी। पारंपरिक AlSi10MnMg संरचनात्मक सामग्रियों की तुलना में, ताप {9} उपचार मुक्त मिश्रधातु बेहतर कास्ट क्रूरता प्रदान करते हैं, जो कि रिवेटिंग के लिए फायदेमंद है। पिघला हुआ तापमान 680 डिग्री था. गतिशील और स्थिर मोल्ड वैक्यूम 10 kPa था।
प्रक्रिया प्रवाह: छिड़काव → उड़ा देना → ढालना बंद करना → डालना → वैक्यूम निकासी → इंजेक्शन → स्थानीय निचोड़ → डायरेक्ट कूलिंग/स्पॉट कूलिंग → मोल्ड खोलना → रोबोट निष्कर्षण → अखंडता जांच → पानी शमन → ट्रिमिंग और सीधा करना → मार्किंग → रोबोट हैंडलिंग → ऑफ़लाइन कास्टिंग → मैनुअल डिबुरिंग → उपस्थिति और आयामी जांच → अगली प्रक्रिया में स्थानांतरण।
आंतरिक गुणवत्ता निरीक्षण में मेस एफएससी हैवी{{0}ड्यूटी 9{{2}अक्ष एक्स-रे निरीक्षण मशीन का उपयोग किया गया। तन्य नमूनों को पहले कास्टिंग बॉडी से छोटे रिक्त स्थान (80-100 मिमी लंबाई, 15-30 मिमी चौड़ाई) के रूप में काटा गया, फिर 25 मिमी गेज लंबाई के साथ मानक तन्य नमूनों में मशीनीकृत किया गया।
3.2 आंतरिक गुणवत्ता निरीक्षण
एक्स-रे निरीक्षण के परिणामों से पता चला कि इनगेट क्षेत्रों, रियर क्रॉसबीम, या रियर फ्लोर कास्टिंग के साइड व्हीलहाउस में कोई महत्वपूर्ण सरंध्रता दोष नहीं है। आंतरिक गुणवत्ता ASTM E505 लेवल 2 मानकों के अनुरूप है। मोटी दीवारों के कारण, मशीनिंग होल बॉस में सरंध्रता होने का खतरा था, जिससे खुले छिद्रों की और जांच और उपस्थिति मानकों के अनुपालन की आवश्यकता होती थी। थ्रेडेड इंसर्ट या सेल्फ {{6} टैपिंग स्क्रू के लिए लोड रिटेंशन परीक्षण CMT5305 तन्यता परीक्षण मशीन का उपयोग करके किया गया था।
3.3 शरीर के नमूने से तन्य यांत्रिक गुण
कास्टिंग बॉडी पर 39 स्थानों पर यांत्रिक गुणों का परीक्षण किया गया। नमूना बिंदु सममित रूप से वितरित किए गए थे (एल: बाएं शरीर की ओर, आर: दायां शरीर की ओर), प्रमुख क्षेत्रों को कवर करते हुए:
स्थिति 1-10: व्हीलहाउस किनारा (साइड रिवेटिंग किनारा)।
स्थिति 11-20: व्हीलहाउस मध्य भाग।
स्थिति 21-23: इनगेट क्षेत्र (रियर फ्लोर असेंबली रिवेटिंग एज)।
स्थिति 31-34: फ्रंट कवर प्लेट कनेक्शन किनारा।
स्थिति 35-37: भराव के अंत में सामने की मंजिल का रिवेटिंग किनारा।
परिणाम:
तन्य शक्ति (टीएस) और उपज शक्ति (वाईएस) सभी स्थानों पर अपेक्षाकृत स्थिर थीं। औसत टीएस 237 एमपीए था; औसत वाईएस 118.9 एमपीए था।
विस्तार स्थान के अनुसार काफी भिन्न होता है, औसतन केवल 6.5%, कुछ बिंदुओं पर 6% से कम। औसत बढ़ाव मूल्य नमूना स्थान और मात्रा से प्रभावित होता है और केवल एक संदर्भ के रूप में कार्य करता है [9]। तुलना के लिए, उसी सामग्री का उपयोग करके एक अन्य पिछली मंजिल ने 9% की औसत लम्बाई हासिल की।
ग्राहक की प्रारंभिक विकास आवश्यकताओं के आधार पर, शरीर के गुणों (विशेष रूप से कुछ स्थानों पर बढ़ाव) को पूरी तरह से पूरा नहीं किया जा सका। इसलिए, केवल शरीर के नमूने के परिणाम ही उत्पाद योग्यता के लिए एकमात्र मानदंड नहीं हो सकते। समग्र प्रदर्शन का मूल्यांकन बेंच परीक्षण और पूर्ण वाहन सत्यापन परिणामों के आधार पर किया जाना चाहिए।
4 निष्कर्ष
(1) C611 एल्यूमीनियम मिश्र धातु रियर फ्लोर कास्टिंग के लिए गेटिंग सिस्टम को डिजाइन और अनुकूलित करने के लिए मैग्मा सॉफ्टवेयर का उपयोग किया गया था। सिमुलेशन से पता चला कि चरण क्षेत्रों में महत्वपूर्ण दीवार की मोटाई में भिन्नता, इन क्षेत्रों से बहने वाले कम पिघले तापमान के साथ मिलकर, हवा के फंसने, ठंडे शट और दरारों के जोखिम पैदा करती है। अंत क्रॉसबीम क्षेत्र में भरने के दबाव के विश्लेषण से संकेत मिलता है कि पीछे की मंजिल के पूर्ण निर्माण के लिए 90,000 kN से अधिक क्लैंपिंग बल वाली एक डाई कास्टिंग मशीन आवश्यक है।
(2) उत्पादन के लिए 120,000 kN डाई{3}कास्टिंग मशीन का चयन, सिमुलेशन आधारित अनुकूलन के साथ मिलकर, सरंध्रता और सिकुड़न सरंध्रता दोषों को प्रभावी ढंग से समाप्त कर दिया गया। हालाँकि, संरचनात्मक संक्रमण क्षेत्रों और दीवार की मोटाई में महत्वपूर्ण भिन्नता वाले क्षेत्रों में दरारें पड़ने की संभावना होती है, जिससे यांत्रिक गुण प्रभावित होते हैं। C611 रियर फ्लोर कास्टिंग बॉडी से काटे गए नमूनों से औसत उपज ताकत, तन्यता ताकत और बढ़ाव क्रमशः 118.9 एमपीए, 237 एमपीए और 6.5% थे, जो अनिवार्य रूप से मुख्य डिजाइन लक्ष्यों को पूरा करते थे (टीएस 215 एमपीए से अधिक या उसके बराबर, वाईएस 115 एमपीए से अधिक या उसके बराबर, बढ़ाव 6% से अधिक या उसके बराबर)।
(3) रिवेटिंग और स्टैम्पिंग जैसी पारंपरिक निर्माण प्रक्रियाओं की तुलना में, एकीकृत डाई - कास्ट रियर फ्लोर ने 10% से अधिक वजन में कमी हासिल की। भविष्य में 200,000 केएन डाई {{6} कास्टिंग मशीनों को अपनाने से एकीकृत ऑटोमोटिव बॉडी कास्टिंग के लघु चक्र, कम लागत, और उच्च शक्ति / उच्च शक्ति 10 प्राप्त करने का वादा किया जाता है।
