Застосування адитивних технологій для створення конформних систем охолодження у формотворюючій оснастці

Abstract

Ефективний термічний менеджмент є критичним фактором у процесі лиття під тиском (ЛПТ), оскільки фаза охолодження історично становить найбільшу частину загального часу циклу, варіюючись від 60% до 80%. Неоптимальне охолодження призводить до виникнення локальних перегрівів, відомих як «гарячі точки», які спричиняють нерівномірний розподіл температур і диференціальну усадку матеріалу. Цей дефект безпосередньо погіршує якість кінцевого виробу, збільшує відсоток браку та уповільнює виробничий процес. Традиційні методи виготовлення оснастки, що базуються на механічній обробці (свердління), дозволяють створювати лише прямі канали охолодження. Це обмежує розміщення каналів, не даючи можливості слідувати складним контурам формуючої поверхні. Як наслідок, виникають термічні вузькі місця, де тепло не може бути ефективно відведене. Неспроможність традиційних систем забезпечити цільовий термічний контроль в складних геометричних зонах є головною перешкодою для підвищення продуктивності та підтримання якості у високоточному ЛПТ. Конформне охолодження (КО) є технологічним рішенням, що дозволяє розміщувати канали охолодження на оптимальній, рівномірній відстані від формуючої поверхні, незалежно від складності її контуру. Це забезпечує повний термічний контроль поверхні форми. Адитивні технології (АТ), зокрема, метод селективного лазерного плавлення (SLM) або прямого лазерного спікання металів (DMLS), є єдиними виробничими процесами, здатними створювати ці складні, вигнуті внутрішні геометрії, які є неможливими для механічної обробки. Таким чином, АТ забезпечують технологічну свободу, необхідну для реалізації КО та подолання обмежень традиційного машинобудування.