Úprava chlazení komponenty formy pro tlakové lití hliníku s využitím numerických simulací

Ing. Bc. Jana Sviželová, Ph.D.¹; doc. Ing. Ladislav Socha, MBA, Ph.D.¹; Ing. Miloslav Roh²; Martin Dvořák²

¹ Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 517/10, 370 01 České Budějovice, Česká republika
²MOTOR JIKOV FOSTRON a.s., Kněžskodvorská 2277/26, 370 04 České Budějovice, Česká republika

Příspěvek se zaměřuje na návrh designu konformního chlazení vložky šoupátka formy pro tlakové odlévání hliníku s využitím numerických simulací. Vložka šoupátka je v přímém kontaktu s kovem při plnění formy a tuhnutí odlitku a určuje vnitřní tvar odlitku. Motivací pro návrh nového chlazení byla optimalizace provozních teplot vložky. Cílem bylo dosáhnout rovnoměrnějšího rozložení teplot a zmírnění namáhání v důsledku tepelného pnutí, při současném zachování kvality produkce. Vzhledem k širším možnostem týkajících se variability tvaru vnitřního chlazení byl pro výrobu zvolen 3D tisk. Úpravy tvaru také zahrnovaly provedení odlehčení komponenty kvůli úspoře materiálu. Postupně se vytvořily 3 geometrické návrhy vložky. Pro každou variantu byly provedeny numerické simulace teplotního pole formy v softwaru ProCAST. Na základě výsledků byly vybrán finální návrh D, u kterého se provedla kompletní numerická simulace včetně plnění a tuhnutí odlitků. Oproti původní variantě A došlo změnou chlazení ke zlepšení napěťových poměrů v objemu vložky šoupátka varianty D, u které byla současně predikována vyšší únavová životnost. Simulace také ukázala, že změny v teplotním poli návrhu D nebudou mít negativní vliv na kvalitu odlitků. V další fázi výzkumu bude komponenta vyrobena a otestována v provozních podmínkách.

Klíčová slova: HPDC; konformní chlazení; teplotní pole; numerická simulace; design formy