Requisits essencials d'angle de sortida per al disseny de col·locació en motlle

TL;DR

Un angle de sortida en l'emmotllat per injecció és una lleugera inclinació aplicada a les superfícies d'una peça que són paral·leles a la direcció d'extracció del motlle. Aquesta característica de disseny, que normalment varia entre 0,5 i 2 graus, és fonamental per garantir que la peça es pugui extreure fàcilment del motlle sense danys ni en el component ni en l'eina. El valor concret de l'angle de sortida depèn de l'aliatge utilitzat, de la profunditat de la característica i de la textura superficial, sent habitual que materials abrasius com l'alumini requereixin un angle més gran que el zinc.

El Paper Fonamental dels Angles de Sortida en l'Emmotllat per Injecció

Al món de la precisió del buidatge en motlle, cada decisió de disseny afecta la fabricabilitat, la qualitat i el cost. Entre les més crítiques hi ha l'angle de sortida. Un angle de sortida és un xamfrà o pendent dissenyat intencionadament a les parets verticals d’un buit. Totes les superfícies paral·leles a la direcció en què s’obre el motlle han de tenir una inclinació per permetre que la peça solidificada es pugui extreure sense problemes del motlle. Sense això, la peça fregaria contra la paret del motlle durant l’expulsió, provocant fricció important i possibles danys.

L'objectiu principal d'un angle de sortida és facilitar una expulsió fàcil i neta de la peça. A mesura que el metall fos es refreda i solidifica, es contreu i agafa fermament els nuclis i característiques interiors del motlle. Una superfície esbiaixada trenca netament aquesta adhesió, reduint la força necessària per a l'expulsió. Segons el Associació Nord-americana de Fundició en Motlle (NADCA) , aquesta característica senzilla és essencial per evitar defectes i assegurar un acabat superficial de gran qualitat. Forçar una peça amb parets verticals (angle de sortida zero) fora d’un motlle pot provocar marques d’arrossegament, ratllades i fins i tot danys estructurals en la peça colada. També pot causar un desgast excessiu en l’eina costosa de col·locació per pressió, provocant reparacions costoses i aturades en la producció.

La incorporació d’un angle de sortida adequat ofereix diversos beneficis clau que contribueixen a un procés de fabricació eficient i fiable. Aquests avantatges inclouen:

• Extracció millorada de la peça: El benefici més immediat és la reducció de la força necessària per extreure la peça, minimitzant el risc que la peça quedi enganxada al motlle.
• Qualitat superficial millorada: En prevenir l’escuradissa i l’arrossegament durant la retirada, els angles de sortida asseguren que la peça colada tingui un acabat superficial llis i sense defectes, reduint la necessitat d’operacions secundàries d’acabat.
• Vida útil prolongada de les eines: La fricció reduïda i la força d'expulsió signifiquen menys desgast en les superfícies de la cavitat i el nucli del motlle, allargant significativament la vida útil de l'eina.
• Velocitat de producció augmentada: Cicles d'expulsió més ràpids i suaus condueixen a temps de producció generals més curts i una sortida més alta, millorant l'eficiència general de fabricació.

Tot i que és essencial, l'angle de sortida representa una lleugera desviació respecte a un disseny geomètric perfecte amb parets de 90 graus. Els dissenyadors han de tenir en compte aquesta inclinació en les dimensions finals de la peça i en les toleràncies d'ajust. Tanmateix, aquest compromís menor queda llunyament compensat pels guanys significatius en fabricabilitat i qualitat de la peça.

Requisits estàndard d'angle de sortida: una anàlisi basada en dades

No hi ha un únic angle de sortida universal per a totes les aplicacions de fundició en motlle. L'angle òptim és un valor calculat cuidadosament segons diversos factors clau, com l'aliatge utilitzat, la textura de la superfície i si la característica és una paret interna o externa. Com que la peça es contreu sobre les característiques interiors (nuclis) però s'allunya de les característiques exteriors (parets de la cavitat), normalment les superfícies interiors requereixen un angle de sortida més gran.

Els diferents aliatges tenen propietats tèrmiques i abrasives distintes que influeixen en els requisits d'angle de sortida. Per exemple, l'alumini és més abrasiu i té una taxa de contracció més elevada que els aliatges de zinc, pel que cal un angle de sortida més generós per garantir una expulsió neta. De manera similar, una superfície texturitzada o rugosa genera més fricció que una polida i, per tant, requereix un angle més gran per evitar que el texturat s'arribi durant la seva extracció. Un desglossament detallat dels requisits habituals és essencial per a qualsevol dissenyador.

La taula següent sintetitza recomanacions de diverses fonts del sector per oferir una guia clara sobre l'especificació d'angles de sortida en els vostres dissenys.

Aquests valors serveixen com a punt de partida sòlid per a la majoria de dissenys. Per a peces amb cavitats profundes o geometries complexes, aquests angles poden haver de ser augmentats. Sempre cal tenir en compte els requisits específics del vostre projecte i consultar amb el vostre soci de fabricació per definir l'angle d'inclinació òptim per a cada característica.

Consideracions i càlculs avançats de disseny

Més enllà de les directrius estàndard basades en el material i la superfície, diversos factors avançats influeixen en l'especificació final de l'angle d'inclinació. Una consideració fonamental és la relació entre la profunditat d'una característica i l'inclinació requerida. Una regla general habitual en la fundició i el motllatge és afegir aproximadament 1 grau d'inclinació per cada polzada de profunditat de cavitat. Per exemple, una bossa de 3 polzades de profunditat hauria de tenir idealment una inclinació d'almenys 3 graus per assegurar que la part inferior de la característica surti fàcilment del motlle durant l'expulsió.

La ubicació de la línia de parting —el pla on es troben les dues meitats del motlle— també té un paper fonamental. Les característiques que creuen la línia de parting han de tenir una inclinació aplicada a ambdós costats, estrets des del centre. Un mal alineament de la inclinació respecte a la línia de parting pot bloquejar la peça al motlle, fent impossible l'expulsió sense danys al motlle. El disseny adequat requereix una coordinació cuidadosa entre la geometria de la peça, l'estratègia de la línia de parting i l'aplicació de la inclinació, un procés que sovint segueix els principis de Disseny per a la Fabricabilitat (DFM).

L'aplicació d'aquests principis en un flux de treball de disseny pràctic implica els passos següents:

1. Establir la línia de parting: Determinar el pla més lògic per dividir el motlle basant-se en la geometria de la peça per facilitar una direcció d'extracció neta.
2. Identificar les superfícies que necessiten inclinació: Analitzar el model 3D per identificar totes les superfícies que són paral·leles o gairebé paral·leles a la direcció d'obertura del motlle.
3. Aplicar la inclinació base: Utilitzeu els valors de la taula de requisits com a punt de partida, aplicant angles més grans a les característiques interiors i a les superfícies texturades.
4. Ajusteu segons la profunditat de la característica: Augmenteu l'angle de desmolde per a nervis profunds, bosses o calaixos segons la regla d'1 grau per polzada o tal com determini la simulació.
5. Verifiqueu-ho al CAD: Utilitzeu les eines d'anàlisi de desmolde disponibles a la majoria de programaris CAD per confirmar visualment que totes les superfícies necessàries tenen un angle de desmolde adequat i correctament orientat. Aquest pas ajuda a detectar errors abans d'enviar el disseny per a la fabricació del motlle.

Per a components complexos, especialment en sectors d'alt rendiment, col·laborar amb un expert en fabricació és molt valuós. Per exemple, especialistes en formació precisa de metalls, com Shaoyi (Ningbo) Metal Technology en l'àmbit de la forja automotriu, entenen la profunda interrelació entre les propietats del material i el disseny del motlle. Tot i que la forja és un procés diferent, els principis subjacents del flux del material i la interacció amb les eines exigeixen una expertesa similar en regles de disseny per garantir la integritat i fabricabilitat dels components.

Preguntes freqüents

1. Com es calcula un angle de sortida en una col·locació?

Tot i que no existeix una fórmula única i rígida, una regla general àmpliament utilitzada consisteix a aplicar 1 grau d'angle de sortida per cada polzada de profunditat de la cavitat. El càlcul comença amb un angle base determinat pel material i l'acabat superficial (per exemple, 1,5° per a l'alumini) i després s'incrementa segons la profunditat i complexitat de la característica. Per a càlculs precisos, els enginyers utilitzen programari CAD amb eines integrades d'anàlisi d'angles de sortida per simular l'expulsió i verificar el joc.

2. Quin és l'angle de sortida d'un patró de col·locació?

L'angle de sortida d'un motlle de colada és el xamfrà aplicat a les seves superfícies verticals per permetre'n la seva extreure del medi de moldura (com ara sorra o un motlle metàl·lic) sense alterar la cavitat del motlle. En la colada a pressió, aquest xamfrà s'aplica directament a les superfícies interiors del motlle. Els angles de sortida típics en colada a pressió oscil·len entre 0,5° i 3°, mentre que la colada en sorra generalment requereix angles entre 1° i 3° degut a la naturalesa menys estable del motlle de sorra.

3. Què és un angle de sortida estàndard?

Es considera que un angle de sortida estàndard o típic per a la colada a pressió està generalment entre 1,5 i 2 graus. Tanmateix, aquesta és una orientació general. L'estàndard real per a una aplicació específica depèn en gran mesura del material (l'alumini requereix més que el zinc), la profunditat de la peça i l'acabat superficial. Per exemple, un angle de 0,5 graus pot ser estàndard per a una paret externa poc profunda i polita en una peça de zinc.

4. Com es dimensiona un angle de sortida?

En dibuixos tècnics i models CAD, un angle de sortida normalment es dimensiona a partir d'una línia o superfície de referència vertical. L'angle s'especifica en graus, sovint amb una nota que indica la direcció del conus respecte a la línia de parting. Per a superfícies texturades, els dissenyadors sovint afegueixen una nota addicional especificant un angle de sortida addicional (per exemple, 1-2 graus) per assegurar que el motlle es desmoldi correctament.