Moulage sous pression - Un partage de cas typique de l'industrie numérique

Le moulage sous pression, également connu sous le nom de moulage sous haute pression, est une technologie de forme quasi nette qui a été largement utilisée dans les industries automobile, aérospatiale et électronique ces dernières années. Dans le processus de moulage sous pression, le métal en fusion (généralement un alliage léger) remplit la cavité à haute pression et à grande vitesse sous l'action du poinçon, et se refroidit rapidement pour former le moulage final.

Le moulage sous pression est généralement divisé en moulage sous pression en chambre froide et en moulage sous pression en chambre chaude. Le moulage sous pression en chambre froide est principalement utilisé dans la production de grandes pièces, telles que les pièces automobiles, les composants de refroidissement des stations de base de communication, etc. le moulage sous pression en chambre chaude est largement utilisé dans la production de petits processus électroniques ou de produits 3C, tels que le connecteur USB, la mallette pour ordinateur portable, etc.

1. Le moulage sous pression a une bonne base pour l'automatisation

Comparé au processus de moulage ordinaire, le moulage sous pression se caractérise par une vitesse et une pression élevées. Les produits fabriqués sont généralement des pièces à parois minces en alliage léger, mais la technologie de moulage sous pression est également appliquée à la production de rotors en cuivre pur. Contrairement aux alliages d'aluminium et de magnésium, le cuivre pur Le point de fusion est très élevé, donc la courte durée de vie de la matrice dans le processus de moulage sous pression du cuivre pur est un gros problème.

Parmi toutes les technologies de coulée, la coulée sous pression a le plus haut degré d'automatisation. Les entreprises de moulage sous pression modernes adoptent la technologie automatisée des îlots de moulage sous pression, qui intègre fortement les machines de moulage sous pression (généralement des dizaines voire des centaines) pour former un processus de production entièrement automatisé. Dans le même temps, la technologie d'usine intelligente est adoptée pour surveiller le processus de production de la machine de moulage sous pression, et les performances et l'état de chaque machine de moulage sous pression peuvent être saisis en temps réel. Grâce à la mesure des données volumineuses et au retour d'information en temps réel, le processus de production de la machine de moulage sous pression peut être ajusté à temps pour garantir la qualité finale du produit.

Le contrôle en temps réel de la température du moule de coulée sous pression est un exemple simple :

Prenons l'exemple du moulage sous pression en chambre froide. Dans le processus de production, la température du moule est continuellement augmentée en raison du métal liquide à haute température remplissant continuellement la cavité. A ce stade, afin de garantir que la température du moule n'est pas surchauffée, de l'eau de refroidissement est généralement utilisée pour passer dans le moule pour le refroidissement. Si la conception de la canalisation d'eau de refroidissement est raisonnable, d'une manière générale, nous pouvons garantir que la température du moule atteint ce que l'on appelle l'équilibre thermique en contrôlant la température et le débit de l'eau de refroidissement. De ce point de vue, on peut concevoir un système de retour d'eau de refroidissement. Après avoir connu la valeur réelle de la température du moule, la température et le débit de l'eau de refroidissement peuvent être contrôlés par calcul et un système de rétroaction instantanée, et enfin la température du moule peut être contrôlée. Il s'agit d'une application typique de l'usine intelligente de moulage sous pression à ce stade.

En fait, le cas mentionné ci-dessus de contrôle intelligent n'est qu'un petit scénario d'application dans la « usine intelligente ». Réaliser une véritable "usine intelligente" nécessite la collecte d'une grande quantité de données de production en temps réel, parmi lesquelles les données liées à la qualité du produit jouent un rôle décisif, telles que la densité, la porosité et les inclusions oxydées, car ces données sont les indicateurs que les clients se soucient le plus, et ils sont également les indicateurs de base pour mesurer si un casting est qualifié. A ce stade, ces indicateurs les plus critiques sont les plus difficiles à obtenir, car pour les produits en alliage métallique, on ne peut pas observer directement la structure interne du produit. La méthode adoptée par la plupart des fabricants consiste à contrôler ponctuellement les pièces moulées, à les découper dans des zones clés clairement définies par le client, puis à observer directement s'il y a des problèmes ; une autre méthode consiste à utiliser la technologie d'inspection par rayons X bidimensionnelle pour balayer et balayer les positions locales des moulages échantillonnés. Observation, le plus gros problème avec cette méthode est que les informations de coulée tridimensionnelles sont compressées sur des tranches bidimensionnelles, et les informations obtenues par observation ne peuvent pas refléter pleinement la situation réelle.

2. Contrôle de qualité interne des moulages

Avec le développement continu de l'industrie automobile, les exigences en matière de qualité des pièces et composants sont de plus en plus élevées. Les grands constructeurs automobiles continuent de formuler des exigences pour la qualité interne des pièces et composants, et précisent quantitativement les normes qui peuvent exister pour les défauts internes des pièces. Dans ce cas, les fournisseurs de composants doivent être en mesure de détecter et de calibrer la distribution des défauts dans toutes les pièces moulées en temps réel pendant le processus de production, et de comparer les normes pour évaluer si les pièces moulées répondent aux exigences.

Alors comment bien observer et enregistrer les défauts à l'intérieur de la coulée ? La meilleure technologie dans la technologie existante est la tomographie par ordinateur, ce que nous appelons communément la technologie CT. La technologie CT a été largement utilisée dans le domaine médical, et l'application de la technologie CT à l'inspection industrielle est encore une technologie qui vient d'émerger ces dernières années.

Pour appliquer la technologie CT à l'inspection de la qualité interne des pièces moulées, les exigences suivantes doivent être remplies :

1. La vitesse d'inspection doit être suffisamment élevée pour correspondre au processus de production en temps réel des pièces moulées ;
2. La qualité de l'image obtenue par la détection doit être suffisamment bonne pour coopérer avec la reconnaissance précise de l'image par le logiciel ultérieur ;
3. Dans le cas d'assurer la précision, le logiciel ou l'algorithme qui reconnaît l'image doit être suffisamment rapide pour ne pas retarder le calendrier de production.

Parmi elles, les deux premières exigences concernent la détection CT elle-même, et la dernière concerne le logiciel ou l'algorithme de détection. En prenant un aperçu de la technologie CT actuelle, nous constaterons que l'instrument d'inspection le plus prometteur est l'équipement Speed-Scan CT (Speed-Scan) produit par General Electric, et cet équipement a été utilisé par Volkswagen en Allemagne pour les moulages réels. Détectée. Cependant, si l'on regarde l'industrie nationale de la coulée sous pression, l'utilisation de la technologie CT en temps réel pour contrôler la qualité des pièces moulées est très difficile d'un point de vue opérationnel. La plus grande contrainte est le coût - le coût de l'équipement d'inspection CT est extrêmement élevé et il est utilisé pour La ligne de production nécessite généralement une grande quantité d'équipements d'inspection CT, ce qui ne peut pas être acheté par la plupart des entreprises nationales. Avec le développement continu de l'industrie et l'amélioration continue des exigences de qualité de moulage, l'utilisation de la technologie CT pour détecter la qualité interne des moulages en temps réel sera une exigence générale pour les fournisseurs d'OEM à l'avenir.

3. Processus de rétroaction et d'ajustement

En partant du principe que la coulée est inspectée par CT et que les données solides tridimensionnelles sont obtenues, nous supposons qu'il existe un algorithme qui peut analyser les données de manière très efficace et donner toutes les informations sur les défauts internes de la coulée, y compris le type, la taille et la distribution, etc., nous pouvons utiliser ces informations pour ajuster et modifier le processus de production lui-même, et enfin obtenir des pièces moulées qualifiées sans défauts excessifs. Ce processus - le processus d'obtention d'informations sur le casting et de révision du processus, nous l'appelons le processus de rétroaction et d'ajustement du processus. Bien sûr, nous ne pouvons pas simplement terminer ce processus sur la base des informations d'un seul casting. La situation la plus normale devrait être d'obtenir des informations sur un grand nombre de pièces moulées et de résoudre les défauts des pièces moulées grâce à une analyse statistique et à des méthodes liées au processus.

La question suivante est, même si nous obtenons une grande quantité d'informations sur la répartition des défauts à l'intérieur de la coulée, comment pouvons-nous ajuster les paramètres du processus pour éviter des défauts non qualifiés ? L'outil d'analyse le plus puissant disponible est la simulation numérique par ordinateur, également connue sous le nom de technologie d'ingénierie assistée par ordinateur (IAO).

En utilisant la technologie de simulation informatique, nous pouvons réaliser une production virtuelle au sens local. En particulier pour le moulage sous pression, nous pouvons simuler directement le processus de remplissage et de solidification en étudiant la vitesse, la pression, le schéma d'écoulement et les éclaboussures de la cavité de remplissage du fluide. Pour juger s'il y a entraînement dans le processus de remplissage ; juger et étudier les points chauds potentiels, les défauts de coulée (cavité de retrait, porosité de retrait) et le comportement d'équilibre thermique du moulage sous pression en calculant les changements de température de la coulée et du moule dans différentes conditions de cycle de moulage sous pression. Grâce à ce type de technologie de simulation numérique, basée sur certaines conditions d'analyse, nous pouvons juger et éviter dans une large mesure les défauts internes de la coulée, améliorer les performances de la coulée et augmenter considérablement l'efficacité de la production, et obtenir le retour et la correction du processus nous avons discuté avant. objectif.

Nous enchaînons l'ensemble du processus : utilisez la technologie numérique (CT) pour détecter les données de défaut tridimensionnelles du produit en temps réel, et si le produit n'est pas qualifié, les données seront transmises au centre d'analyse CAE, et la simulation analogique la technologie sera utilisée pour analyser et produire des solutions aux problèmes de défauts, et un retour d'informations sur la solution. Aller au début de la production et du processus pour exécuter et obtenir à nouveau le produit. Le produit continue de subir une inspection numérique et d'obtenir des données sur les défauts en trois dimensions. Si le produit est qualifié, l'itération se termine, sinon elle continue.

4. Maîtrisez la technologie numérique de base

On peut voir que l'analyse CAE joue un rôle clé dans ce processus, et l'efficacité de la solution proposée aura un impact sur l'efficacité de l'ensemble du processus. En fait, savoir si vous pouvez maîtriser le cœur de la technologie CAE et si vous pouvez bien appliquer la technologie de simulation numérique dans la production réelle peut mesurer dans une large mesure les capacités techniques d'une entreprise de moulage sous pression, car la technologie numérique est un must pour l'entreprise. , plus tôt vous maîtriserez le cœur de la technologie numérique sur cette voie, plus vous pourrez vous démarquer dans la future compétition des entreprises.

Par conséquent, si la technologie d'inspection numérique et la technologie d'analyse CAE sont bien appliquées aux entreprises de moulage sous pression existantes, nous pouvons voir une scène d'usine numérique complète et typique. Parmi eux, la technologie de détection numérique réalise la numérisation d'entités physiques, tandis que la technologie d'analyse CAE transforme les informations numériques obtenues à partir de la détection en solutions de problèmes basées sur la production virtuelle. Dans ce processus, la détection numérique est en fait un processus entièrement automatisé, tandis que l'analyse CAE nécessite toujours une participation humaine. Si l'analyse CAE peut être solidifiée en un algorithme et entièrement automatisée, alors c'est la forme embryonnaire de la future usine numérique intelligente.

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