fundición a presión , también conocido como fundición a alta presión, es una tecnología de conformación casi neta que se ha utilizado ampliamente en el auto motivo , aerospa ce , y electrónica industrias en los últimos años. Durante el proceso de fundición a presión, el metal fundido (generalmente aleación ligera) llena la cavidad con alta presión y alta velocidad bajo la acción del punzón, y se enfría rápidamente para formar la fundición final.
la fundición a presión se divide generalmente en fundición a presión de cámara fría y fundición a presión en cámara caliente. La fundición a presión de cámara fría se utiliza principalmente para la producción de piezas grandes, como piezas de automóviles y piezas de refrigeración de estaciones base de comunicación. La fundición a presión de cámara caliente se usa ampliamente en la producción de pequeños productos electrónicos o 3c. proceso, como conector usb, carcasa del portátil, etc.
1. fundición a presión tiene una buena base de automatización
En comparación con el proceso de fundición ordinario, la fundición a presión se caracteriza por su alta velocidad y alta presión. Los productos producidos son generalmente piezas de aleación delgada de paredes delgadas, pero la tecnología de fundición a presión también se utiliza en la producción de rotores de cobre puro. diferente a aleaciones de aluminio y magnesio , cobre puro, el punto de fusión es muy alto, por lo que la vida útil corta durante la fundición de cobre puro es un gran problema.
Entre todas las tecnologías de fundición, la fundición a presión tiene el más alto grado de automatización. Las empresas modernas de fundición a presión utilizan la tecnología de isla de fundición a presión automatizada, que integra en gran medida máquinas de fundición a presión (generalmente docenas o incluso cientos) para formar un proceso de producción totalmente automatizado. Al mismo tiempo, utilizando la tecnología inteligente de fábrica, se supervisa el proceso de producción de la máquina de fundición a presión, el rendimiento y el estado de cada máquina de fundición a presión se captan en tiempo real, y el proceso de producción de la máquina de fundición a presión se ajusta a tiempo medición de big data y comentarios en tiempo real para garantizar la calidad del producto final.
El control en tiempo real de la temperatura del molde de fundición a presión es un ejemplo simple:
tomando como ejemplo la fundición a presión en cámara fría, en el proceso de producción, debido al llenado continuo de la cavidad del molde con metal líquido a alta temperatura, la temperatura del molde continúa aumentando. en este momento, para garantizar que la temperatura del molde no se sobrecaliente, generalmente se usa agua de enfriamiento para enfriar el molde. Si el diseño de la tubería de agua de enfriamiento es razonable, en general, podemos garantizar que la temperatura del molde alcance el llamado equilibrio térmico controlando la temperatura y el caudal del agua de enfriamiento. Desde este punto de vista, podemos diseñar el sistema de retroalimentación de agua de refrigeración. Después de conocer el valor real de la temperatura del molde, podemos controlar la temperatura y la velocidad de flujo del agua de enfriamiento mediante el cálculo y el sistema de retroalimentación inmediata, y finalmente podemos controlar la temperatura del molde. Esta es una aplicación típica de una fábrica inteligente para fundición a presión en esta etapa.
de hecho, el caso anterior de control inteligente es solo un escenario de aplicación muy pequeño en la "fábrica inteligente". Para lograr una verdadera "fábrica inteligente", se debe recopilar una gran cantidad de datos de producción en tiempo real, de los cuales los datos relacionados con la calidad del producto son decisivos, como la densidad, la porosidad y las inclusiones de oxidación, porque estos datos son los indicadores que los clientes se preocupan más, y también son los indicadores centrales que miden si un casting está calificado. En esta etapa, estos indicadores más críticos son los más difíciles de obtener, porque para los productos de aleación de metal, no podemos observar directamente la estructura interna del producto. la mayoría de los fabricantes adoptan el método de verificar las piezas fundidas, cortarlas en las áreas clave claramente especificadas por el cliente y luego observar directamente si hay un problema; otro método es usar tecnología de detección de rayos X bidimensional para escanear la posición local de las muestras de fundición y observación, el mayor problema de este método es que la información de fundición tridimensional se comprime en cortes bidimensionales, y la información obtenido por observación no puede reflejar completamente la situación real.
figura 3. plan de implementación del proyecto musical europeo en la fábrica inteligente audi ag ingolstadt
control interno de calidad de piezas fundidas
Con el desarrollo continuo de la industria del automóvil, los requisitos para la calidad de las piezas son cada vez más altos. Los grandes fabricantes de automóviles continúan formulando requisitos para la calidad interna de piezas y componentes, y especifican cuantitativamente los estándares que pueden existir en los defectos internos de las piezas. en este caso, el proveedor de componentes debe poder detectar y calibrar la distribución de defectos en todas las piezas fundidas en tiempo real durante el proceso de producción, y comparar los estándares para evaluar si las piezas cumplen los requisitos.
Entonces, ¿cómo observar y registrar correctamente los defectos dentro del bastidor? La mejor tecnología en la tecnología existente es la tomografía computarizada, también conocida como tecnología CT. La tecnología CT se ha utilizado ampliamente en el campo de la medicina, y la aplicación de la tecnología CT en las pruebas industriales sigue siendo una tecnología emergente en los últimos años.
Para aplicar la tecnología CT a la inspección de calidad interna de las piezas fundidas, se deben cumplir los siguientes requisitos:
primero, la velocidad de detección debe ser lo suficientemente alta como para coincidir con el proceso de producción en tiempo real de las piezas fundidas;
segundo, la calidad de la imagen obtenida por la inspección debe ser lo suficientemente buena para que coincida con la identificación precisa de la imagen por el software posterior;
tercero, al tiempo que garantiza la precisión, el software o algoritmo que reconoce la imagen debe ser lo suficientemente rápido como para no retrasar el cronograma de producción.
entre ellos, los dos primeros requisitos son para la prueba de ct en sí, y el último es para probar software o algoritmos. una visión general de la tecnología ct existente, encontraremos que el instrumento de prueba más prometedor es el equipo ct de prueba rápida (escaneo de velocidad) producido por la compañía eléctrica general, y este equipo ha sido utilizado por la compañía volkswagen alemana para piezas de fundición reales. detectado Pero al observar la industria nacional de fundición a presión, el uso de tecnología ct en tiempo real para controlar la calidad de las fundiciones es un desafío serio desde el nivel operativo. La mayor limitación es el costo: el costo del equipo de prueba de CT es extremadamente alto, y se utiliza para la línea de producción que generalmente requiere una gran cantidad de equipo de prueba de CT, que está fuera del alcance de la mayoría de las empresas nacionales. Con el desarrollo continuo de la industria y la mejora continua de los requisitos de calidad de las piezas fundidas, el uso de la tecnología CT para detectar la calidad interna de las piezas fundidas en tiempo real será un requisito general para que los proveedores de OEM reciban un período de tiempo en el futuro. .
proceso de retroalimentación y ajuste
Bajo la premisa de que ct detecta el fundido y obtiene datos sólidos tridimensionales, suponemos que existe un algoritmo que puede analizar los datos de manera muy eficiente y proporcionar toda la información sobre los defectos internos del moldeo, incluido el tipo, tamaño y distribución, etc., entonces podemos usar esta información para ajustar y corregir el proceso de producción en sí, y finalmente obtener piezas fundidas calificadas sin defectos excesivos. Este proceso, es decir, el proceso de obtener información de fundición y modificar el proceso, se denomina retroalimentación del proceso y proceso de ajuste. por supuesto, no podemos completar este proceso basándonos solo en una pieza de información de casting. La situación más normal es obtener una gran cantidad de información de fundición y resolver los defectos de fundición mediante análisis estadísticos y métodos relacionados con el proceso.
La siguiente pregunta es, incluso si obtenemos una gran cantidad de información de distribución de defectos dentro de la fundición, ¿cómo podemos evitar defectos no calificados ajustando los parámetros del proceso? La herramienta de análisis más poderosa disponible es la simulación numérica por computadora, que es bien conocida por la tecnología de ingeniería asistida por computadora (cae).
Con la tecnología de simulación por computadora, podemos lograr la producción virtual en un sentido local. especialmente para la fundición a presión, podemos simular numéricamente directamente el proceso de llenado y solidificación, estudiando la velocidad, la presión, el patrón de flujo y las salpicaduras de la cavidad de llenado de fluidos, etc. para determinar si hay gas en el proceso de llenado; calculando los cambios de temperatura de las fundiciones y moldes en diferentes condiciones de ciclo de fundición a presión, para determinar y estudiar las posibles juntas calientes, defectos de fundición (contracción, contracción) y el comportamiento del equilibrio térmico de la fundición a presión. A través de esta tecnología de simulación numérica, sobre la base de ciertas condiciones de análisis, podemos juzgar en gran medida y evitar defectos dentro de la fundición, mejorar el rendimiento de la fundición y mejorar en gran medida la eficiencia de la producción, y lograr la retroalimentación y corrección del proceso que discutimos anteriormente. propósito.
armamos todo el proceso: use la tecnología digital (ct) para detectar los datos de defectos tridimensionales del producto en tiempo real. Si el producto no está calificado, los datos se transmitirán al centro de análisis de cae, utilizando la tecnología de simulación para analizar y generar una solución al problema del defecto, y la retroalimentación de la solución se enviará al frente de producción y proceso para su ejecución y readquisición el producto. el producto continúa siendo sometido a inspección digital y obtiene datos de defectos tridimensionales. Si el producto está calificado, la iteración finaliza, de lo contrario continúa.
tecnología digital master core
Se puede ver que el análisis de caídas desempeña un papel clave en este proceso, y la efectividad de la solución propuesta tendrá un impacto en la eficiencia de todo el proceso. de hecho, si puede dominar el núcleo de la tecnología cae y si puede aplicar la tecnología de simulación numérica en la producción real puede medir en gran medida las capacidades técnicas de una empresa de fundición a presión, porque la tecnología digital es imprescindible para las empresas, cuanto antes pueda dominar el núcleo de la tecnología digital en este camino, más podrá destacar en la futura competencia corporativa.
por lo tanto, si la tecnología de detección digital y la tecnología de análisis de caídas se aplican bien a las empresas de fundición a presión existentes, podemos ver una escena de fábrica digital completa y típica. entre ellos, la tecnología de detección digital realiza la digitalización de entidades físicas, y la tecnología de análisis cae convierte la información digital obtenida por detección en soluciones de problemas basadas en la producción virtual. En este proceso, la detección digital es en realidad un proceso totalmente automatizado, mientras que el análisis cae todavía requiere la participación humana. Si el análisis de las caídas puede solidificarse en un algoritmo y automatizarse completamente, entonces este es el prototipo de la futura fábrica digital inteligente.
