Основни изисквания за наклон на ръба при проектирането на прецизно леене под налягане

Накратко

Ъгълът на извличане при леене под налягане представлява лек наклон, приложен към повърхнините на детайла, които са успоредни на посоката на извличане на формата. Тази проектна характеристика, обикновено в диапазона от 0,5 до 2 градуса, е от решаващо значение за осигуряване на лесно изваждане на детайла от матрицата без повреда на компонента или инструментите. Изискванията за конкретния ъгъл на извличане зависят от сплавта, която се лее, дълбочината на елемента и текстурата на повърхността, като абразивни материали като алуминий обикновено изискват по-голям ъгъл в сравнение с цинка.

Основната роля на ъглите на извличане при леене под налягане

В света на прецизното леене под налягане, всеки проектен избор влияе върху производимостта, качеството и разходите. Един от най-важните такива избори е ъгълът на наклона. Ъгъл на наклона представлява конус или наклон, преднамерено проектиран във вертикалните стени на отливката. Всички повърхнини, успоредни на посоката, в която се отваря формата, трябва да имат наклон, за да може затвърдялата детайл да бъде гладко извадена от формата. Без него детайлът би се трил в стените на формата по време на изхвърлянето, което води до значително триене и потенциални повреди.

Основната цел на ъгъла на наклона е да осигури лесно и чисто изхвърляне на детайла. Докато разтопеният метал се охлажда и затвърдява, той се свива и плътно залепва за ядрата и вътрешните елементи на матрицата. Конусовидната повърхност прекъсва това залепване чисто, като намалява силата, необходима за изхвърляне. Според Северноамериканска асоциация за пресформоване под налягане (NADCA) тази проста характеристика е от съществено значение за предотвратяване на дефекти и осигуряване на висококачествена повърхностна обработка. Принудителното изваждане на детайл с вертикални стени (нулев наклон) от форма може да причини следи от триене, драскотини и дори структурни повреди по отливката. Това също може да доведе до прекомерно износване на самия скъп инструмент за прецизно леене под налягане, което води до скъпи ремонти и спирания в производството.

Включването на подходящ ъгъл на наклон осигурява няколко ключови предимства, които допринасят за ефективен и надежден производствен процес. Тези предимства включват:

• Подобрено изваждане на детайла: Най-непосредственото предимство е намаляване на силата, необходима за изхвърляне на детайла, което минимизира риска от залепване на детайла в формата.
• Подобрено качество на повърхността: Чрез предотвратяване на драскане и влачене по време на изваждане, ъглите на наклон гарантират гладка, бездефектна повърхностна обработка на отливката, намалявайки нуждата от вторични операции за окончателна обработка.
• Удължен живот на инструментите: Намаленото триене и изхвърляне означават по-малко износване на повърхностите на формата и ядрото, което значително удължава експлоатационния живот на матрицата.
• Увеличена скорост на производство: По-бързи и по-гладки цикли на изхвърляне водят до по-кратко общо време за производство и по-висок капацитет, като се подобрява общата производствена ефективност.

Въпреки че е задължителен, ъгълът на конусност представлява леко отклонение от напълно геометричен дизайн с вертикални стени от 90 градуса. Дизайнерите трябва да вземат предвид този конус при окончателните размери на детайла и допуснатите отклонения при сглобяването. Въпреки това, тази малка компромисна жертва е напълно компенсирана от значителните предимства в производимостта и качеството на детайла.

Стандартни изисквания за ъгъл на конусност: Анализ, базиран на данни

Няма единна, универсална ъгъл на конусност за всички приложения на преципитация под налягане. Оптималният ъгъл е внимателно изчислено значение, базирано на няколко критични фактора, включително сплавта, използвана за повърхностната текстура и дали характеристиката е вътрешна или външна стена. Тъй като отливката се свива върху вътрешните елементи (ядрени части), но се отдалечава от външните елементи (стени на полостта), вътрешните повърхности обикновено изискват по-голям ъгъл на конусност.

Различните сплави притежават различни топлинни и абразивни свойства, които влияят на изискванията за конусност. Например алуминият е по-абразивен и има по-висок коефициент на свиване в сравнение с цинковите сплави, което изисква по-голям ъгъл на конусност, за да се осигури чисто изваждане. По същия начин текстурирана или грапава повърхност създава по-голямо триене в сравнение с полирани повърхности и затова изисква по-голям ъгъл на конусност, за да се предотврати надраскване на текстурата по време на премахването. Подробно разглеждане на често срещаните изисквания е задължително за всеки проектант.

Следната таблица обобщава препоръки от различни отраслови източници, за да осигури ясно ръководство за посочване на ъгли на наклон в вашите проекти.

Тези стойности служат като надеждна отправна точка за повечето конструкции. За детайли с дълбоки кухини или сложни геометрии тези ъгли може да трябва да бъдат увеличени. Винаги имайте предвид специфичните изисквания на вашия проект и консултирайте се с производствения си партньор, за да уточните оптималния наклон за всяка характеристика.

Разширени съображения и изчисления при проектирането

Освен стандартните насоки, базирани на материала и повърхността, няколко напреднали фактора влияят върху крайната спецификация на ъгъла на наклона. Критично съображение е връзката между дълбочината на елемента и необходимия наклон. Често използван принцип при леенето и формоването е да се добавят около 1 градус наклон за всеки инч дълбочина на кухината. Например, джоб с дълбочина 3 инча идеално би следвало да има наклон поне 3 градуса, за да се осигури лесно освобождаване на дъното на елемента от формата по време на изваждане.

Местоположението на линията на разделяне — равнината, където се срещат двете половини на матрицата — също играе съществена роля. Елементите, които пресичат линията на разделяне, трябва да имат приложен наклон от двете страни, стесняващи се от центъра. Неправилно подравняване на наклона спрямо линията на разделяне може да заключи детайла в матрицата, като по този начин изваждането му става невъзможно без повреда на матрицата. Правилното проектиране изисква внимателна координация между геометрията на детайла, стратегията за линията на разделяне и прилагането на наклона, процес, който често се ръководи от принципите на проектиране за осъществимост (DFM).

Прилагането на тези принципи в практически проектен поток включва следните стъпки:

1. Определяне на линията на разделяне: Определяне на най-логичната равнина за разделяне на матрицата, базирана на геометрията на детайла, за да се осигури чисто направление на извличане.
2. Идентифициране на повърхностите, които изискват наклон: Анализ на 3D модела, за да се идентифицират всички повърхности, които са успоредни или почти успоредни на посоката на отваряне на матрицата.
3. Прилагане на основен наклон: Използвайте стойностите от таблицата с изисквания като отправна точка, като прилагате по-големи ъгли за вътрешни елементи и структурирани повърхности.
4. Коригиране според дълбочината на елемента: Увеличете ъгъла на конусност за дълбоки ребра, издатини или джобове според правилото 1 градус на инч или както е определено от симулацията.
5. Проверка в CAD: Използвайте инструментите за анализ на конусност, налични в повечето CAD софтуери, за да визуално потвърдите, че всички необходими повърхности имат достатъчен и правилно насочен ъгъл на конусност. Тази стъпка помага да се открият грешки, преди проектът да бъде изпратен за производствен инструмент.

За сложни компоненти, особено в сектори с висока производителност, сътрудничеството с експерт по производство е безценно. Например, специалисти по прецизно формоване на метали, като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology в сферата на автомобилното коване, разбирайте дълбокото взаимодействие между свойствата на материала и конструкцията на матрицата. Въпреки че коването е различен процес, основните принципи на течението на материала и взаимодействието с инструмента изискват подобен опит в проектантските правила, за да се осигури цялостността и възможността за производство на компонентите.

Често задавани въпроси

1. Как се изчислява ъгълът на наклона при отливане?

Въпреки че няма една-единствена строга формула, широко използваното емпирично правило е да се приложи 1 градус наклон за всеки инч дълбочина на полостта. Изчислението започва с базов ъгъл, определен от материала и повърхностната обработка (например 1,5° за алуминий) и след това се увеличава въз основа на дълбочината и сложността на елемента. За прецизни изчисления инженерите използват CAD софтуер с вградени инструменти за анализ на наклона, за да симулират изваждането и да проверят зазора.

2. Какъв е ъгълът на наклона на модела при отливане?

Ъгълът на наклона на отливната форма е коничността, приложена към вертикалните повърхности, за да може тя да бъде извадена от формовия материал (като пясък или матрица), без да се наруши формовата кухина. При отливане под налягане тази коничност се прилага директно върху вътрешните повърхности на матрицата. Типичните ъгли на наклона при отливане под налягане варират от 0,5° до 3°, докато при пясъчно формоване обикновено се изискват ъгли между 1° и 3° поради по-малката устойчивост на пясъчната форма.

3. Какъв е стандартният ъгъл на наклона?

Стандартният или типичен ъгъл на наклона за отливане под налягане обикновено се счита за между 1,5 и 2 градуса. Въпреки това това е обща насока. Действителният „стандарт“ за конкретно приложение зависи силно от материала (алуминият изисква повече от цинка), дълбочината на детайла и повърхностната обработка. Например, ъгъл от 0,5 градуса може да е стандартен за плитка, полирана външна стена на детайл от цинк.

4. Как се оразмерява ъгъл на наклона?

В техническите чертежи и CAD моделите ъгълът на проекцията обикновено се измерва от вертикална референтна линия или повърхност. Ъгълът се определя с градуси, често с бележка, която показва посоката на конуса спрямо разделителната линия. За текстурирани повърхности дизайнерите често добавят допълнителна бележка, която определя допълнителен ъгъл на изтегляне (например 1-2 градуса), за да се гарантира, че моделът се освобождава чисто.