Bagaimanakah acuan kepala silinder aluminium dapat menahan tekanan 200+bar?

Sebagai komponen teras dalam pembuatan enjin, acuan kepala silinder aluminium aloi direka untuk beroperasi dengan stabil untuk masa yang lama di bawah suhu tinggi, tekanan tinggi dan keadaan kerja yang kompleks. Di bawah keadaan melampau 200 bar (kira -kira 2000 tekanan atmosfera standard), kebolehpercayaan acuan secara langsung menentukan prestasi dan kehidupan enjin.

1. Pemilihan Bahan: Jaminan Dua Rintangan Keletihan Thermal dan Rintangan Pakai
Prestasi bahan acuan adalah asas untuk menahan tekanan tinggi. Mengambil acuan yang direka oleh Yunmai (JYD) untuk enjin Isuzu sebagai contoh, ia menggunakan keluli H13 (4CR5MOSIV1) sebagai bahan teras. Keluli alat ini digunakan secara meluas dalam bidang acuan kerja panas dan mempunyai tiga kelebihan teras:
Kekuatan suhu tinggi: Keluli H13 masih dapat mengekalkan kekuatan hasil lebih dari 500mpa pada 600 ℃, yang jauh lebih tinggi daripada keluli aloi biasa, memastikan acuan tidak menjalani ubah bentuk plastik di bawah tekanan tinggi.
Rintangan Keletihan Thermal: Dengan mengawal morfologi dan pengedaran karbida, keluli H13 dapat menahan puluhan ribu kitaran haba (dari suhu bilik hingga 600 ° C) tanpa retak, dan menyesuaikan diri dengan kejutan tekanan frekuensi tinggi operasi enjin berterusan.
Hardenability dan kestabilan tema: Selepas pelindapkejutan pada suhu 1020 ° C pada suhu 580 ° C, kekerasan permukaan acuan dapat mencapai HRC48-52, sementara terasnya mengekalkan ketangguhan untuk mengelakkan keretakan rapuh akibat kekerasan yang berlebihan.

2. Pengoptimuman Struktur: Penyebaran Tekanan dan Reka Bentuk Keseimbangan Tekanan
Struktur acuan perlu mencapai penyebaran tekanan melalui pengoptimuman topologi tiga dimensi. Mengambil jenis acuan tertentu sebagai contoh, reka bentuknya termasuk elemen utama berikut:
Penguatkuasaan permukaan berpisah: Permukaan perpisahan yang diletakkan diadopsi dengan jurang pemprosesan 0.05mm untuk memastikan pengisian cecair aluminium yang lancar dan mengelakkan dislokasi permukaan berpisah di bawah tekanan tinggi.
Sokongan Rib Sokongan: Ribs sokongan "M" yang dibentuk direka di bahagian bawah rongga acuan, dan ketebalan secara beransur-ansur berubah dari 15mm di pinggir rongga hingga 8mm di tengah, yang bukan sahaja meningkatkan ketegaran tetapi juga mengurangkan sisa bahan.
Rangkaian saluran air penyejuk: Melalui pengoptimuman simulasi ANSYS, saluran air komposit "salib lingkaran" direka untuk memastikan kecerunan suhu permukaan acuan adalah ≤30 ℃/mm, mengurangkan ubah bentuk yang disebabkan oleh tekanan terma.

3. Proses Pembuatan: Kawalan Ketepatan Tahap Mikron
Ketepatan pembuatan acuan secara langsung mempengaruhi kapasiti galas tekanannya. Yunmai menggunakan proses berikut untuk memastikan toleransi ± 0.02mm:
Pemprosesan hubungan lima paksi: Menggunakan pusat pemesinan lima paksi DMG Mori Jerman, rongga diproses dengan baik pada kadar suapan 0.1μm, dan kekasaran permukaan Ra≤0.4μm.
Teknologi Pembentukan Electrodischarge: Untuk permukaan kompleks, pemesinan elektrodischarge cermin (EDM) digunakan, dan elektrod grafit digunakan untuk mencapai kawalan jurang pelepasan 0.01mm.
Rawatan pengukuhan permukaan: Permukaan acuan dirawat dengan ion nitriding (IPN) untuk membentuk lapisan nitriding keras 0.2mm tebal (HV1200), yang meningkatkan kekerasan sebanyak 4 kali dan rintangan haus sebanyak 30%.

4. Pengesahan Simulasi: Ujian Tekanan dari Maya ke Sebenar
Reka bentuk acuan perlu disahkan oleh simulasi medan multi-fizikal:
Analisis Gandingan Thermal-Mechanical: Abaqus digunakan untuk menubuhkan model gandingan sistem penyejukan cecair acuan-aluminium, dan pengagihan tekanan acuan di bawah tekanan 200 bar disimulasikan. Telah didapati bahawa titik tekanan maksimum adalah berhampiran pintu gerbang. Dengan meningkatkan ketebalan tempatan, puncak tekanan dikurangkan dari 1200MPa hingga 850MPa.
Ramalan Kehidupan Keletihan: Berdasarkan perisian Fe-Safe, parameter keadaan kerja sebenar (Suhu Suhu 200-600 ℃, tekanan 200bar, kekerapan 50 kali/minit) adalah input, dan kehidupan acuan diramalkan mencapai 150,000 kitaran, yang memenuhi keperluan pengeluaran besar-besaran.
Pengesahan Prototaip: Acuan prototaip 1: 1 dihasilkan, dan 100,000 kitaran diuji pada akhbar hidraulik 200bar, dan ubah bentuk dipantau menjadi ≤0.01mm untuk mengesahkan kebolehpercayaan reka bentuk.