Základní požadavky na úkosy při návrhu lití pod tlakem

SHRNUTÍ

Vykresovací úhel u lití pod tlakem je mírný sklon aplikovaný na povrchy dílu rovnoběžné se směrem vysouvání formy. Tento konstrukční prvek, obvykle v rozmezí 0,5 až 2 stupně, je zásadní pro zajištění snadného vyjmutí dílu z formy bez poškození součásti nebo nástroje. Požadovaná velikost vykresovacího úhlu závisí na odlévané slitině, hloubce prvku a drsnosti povrchu, přičemž abrazivní materiály, jako je hliník, obecně vyžadují větší úhel než zinek.

Základní role vykresovacích úhlů při lití pod tlakem

Ve světě přesného lití do forem má každé konstrukční rozhodnutí vliv na výrobní náročnost, kvalitu a náklady. Mezi nejdůležitějšími aspekty patří úkos. Úkos je zkosení nebo sklon záměrně navržený do svislých stěn odlitku. Všechny plochy rovnoběžné se směrem otevírání formy musí mít úkos, aby bylo možné vyjmout ztuhlý díl z formy hladce. Bez něj by díl při vysouvání drhnul o stěnu formy, což by způsobilo významné tření a potenciální poškození.

Hlavním účelem úkosu je usnadnit snadné a čisté vyjmutí dílu. Když se roztavený kov ochlazuje a tuhne, smrští se a pevně přilne k jádrům formy a vnitřním prvkům. Zakosený povrch tento přilnavý efekt přeruší, čímž sníží sílu potřebnou k vysunutí. Podle Severoamerická asociace pro tlakové lití (NADCA) , tato jednoduchá funkce je klíčová pro prevenci vad a zajištění vysoce kvalitního povrchového úpravy. Vymačkávání dílu se svislými stěnami (bez vykosení) z formy může způsobit stopy po táhnutí, škrábance a dokonce strukturální poškození odlitku. Může také způsobit nadměrné opotřebení samotné nákladné tlakově lití formy, což vede k nákladným opravám a výpadkům výroby.

Zahrnutí vhodného úhlu vykosení přináší několik klíčových výhod, které přispívají k efektivnímu a spolehlivému výrobnímu procesu. Mezi tyto výhody patří:

• Zlepšené vysouvání dílu: Nejokamžitější výhodou je snížení síly potřebné k vysunutí dílu, čímž se minimalizuje riziko uvíznutí dílu ve formě.
• Zvýšená kvalita povrchu: Díky tomu, že se při vyjímání zabrání škrábání a tření, úhly vykosení zajistí hladký, bezvadný povrch odlitku, čímž se snižuje potřeba dodatečných dokončovacích operací.
• Prodloužená životnost nástrojů: Snížené tření a vysouvací síla znamenají menší opotřebení povrchů dutiny a jádra formy, což výrazně prodlužuje provozní životnost nástroje.
• Zvýšená rychlost výroby: Rychlejší a hladší cykly vysouvání vedou ke kratší celkové době výroby a vyššímu výstupu, čímž se zlepšuje celková výrobní efektivita.

I když je sklon stěn formy nezbytný, představuje mírnou odchylku od dokonale geometrického návrhu s 90stupňovými stěnami. Konstruktéři musí tento zkosený úhel zohlednit u finálních rozměrů dílu a montážních tolerancích. Tato malá kompromisa je však zdaleka převážena významnými výhodami ve výrobní proveditelnosti a kvalitě dílu.

Standardní požadavky na úkos formy: Přehled založený na datech

Neexistuje jediný, univerzální úhel vytažení pro všechny aplikace tlakového lití. Optimální úhel je pečlivě vypočítanou hodnotou založenou na několika kritických faktorech, včetně použité slitiny, drsnosti povrchu a toho, zda se jedná o vnitřní nebo vnější stěnu. Protože odlitek smršťuje na vnitřní prvky (dělící jádra), ale odkud se odtahuje od vnějších prvků (stěny dutiny), obvykle vyžadují vnitřní povrchy větší úhel vytažení.

Různé slitiny mají odlišné tepelné a abrazivní vlastnosti, které ovlivňují požadavky na vytažení. Například hliník je abrazivnější a má vyšší míru smrštění než slitiny zinku, což vyžaduje širší úhel vytažení, aby bylo zajištěno čisté vysunutí. Podobně drsný nebo texturovaný povrch vytváří větší tření než leštěný povrch a proto vyžaduje větší úhel vytažení, aby nedošlo k poškrábání textury při vyjímání. Podrobný rozbor běžných požadavků je nezbytností pro každého konstruktéra.

Následující tabulka shrnuje doporučení z různých odborných zdrojů, aby poskytla jasný návod pro určení úhlu vytažení ve vašich návrzích.

Tyto hodnoty slouží jako spolehlivý výchozí bod pro většinu návrhů. U dílů s hlubokými dutinami nebo složitými geometriemi mohou být tyto úhly nutné zvýšit. Vždy zvažte konkrétní požadavky vašeho projektu a pro finální určení optimálního vytažení každého prvku se poraďte se svým výrobcem.

Pokročilé aspekty návrhu a výpočty

Kromě standardních pokynů založených na materiálu a povrchu ovlivňuje konečnou specifikaci vytažení několik dalších pokročilých faktorů. Klíčovým aspektem je vztah mezi hloubkou prvku a požadovaným vytažením. Běžným pravidlem palce používaným při lití a lisování je přidat přibližně 1 stupeň vytažení na každý palec hloubky dutiny. Například pro kapsu hlubokou 3 palce by mělo vytažení činit ideálně alespoň 3 stupně, aby se zajistilo snadné uvolnění spodní části prvku z formy při vysouvání.

Poloha dělící roviny — roviny, kde se obě poloviny formy setkávají — hraje také zásadní roli. Plochy, které přecházejí přes dělící rovinu, musí mít sklon aplikovaný na obou stranách, zužující se směrem od středu. Nesprávné zarovnání skluzu vzhledem k dělící rovině může zapřeč součást do formy, což znemožní její vysunutí bez poškození formy. Správný návrh vyžaduje pečlivou koordinaci mezi geometrií součásti, strategií dělící roviny a aplikací skluzu, proces, který je často řízen podle zásad vhodnosti pro výrobu (DFM).

Aplikace těchto zásad v praktickém návrhovém postupu zahrnuje následující kroky:

1. Stanovení dělící roviny: Určete nejlogičtější rovinu pro rozdělení formy na základě geometrie součásti, aby bylo umožněno čisté tažení.
2. Identifikace ploch vyžadujících skluz: Proanalizujte 3D model za účelem identifikace všech ploch, které jsou rovnoběžné nebo téměř rovnoběžné se směrem otevírání formy.
3. Aplikace základního skluzu: Použijte hodnoty z tabulky požadavků jako výchozí bod, přičemž větší úhly aplikujte u vnitřních prvků a strukturovaných povrchů.
4. Úprava podle hloubky prvku: Zvětšete vykrojení u hlubokých žeber, nábojů nebo kapes podle pravidla 1 stupeň na palec nebo dle určení simulací.
5. Ověření v CAD: Použijte nástroje pro analýzu skosení dostupné ve většině CAD softwarů, abyste vizuálně ověřili, že všechny potřebné plochy mají dostatečný a správně orientovaný úhel vykrojení. Tento krok pomáhá odhalit chyby dříve, než bude návrh odeslán do výroby forem.

U složitých komponent, zejména ve vysokým výkonem náročných odvětvích, je spolupráce se specialistou ve výrobě neocenitelná. Například odborníci na přesné tváření kovů, jako jsou Shaoyi (Ningbo) Metal Technology v oblasti automobilového tváření rozumí hlubokému propojení mezi vlastnostmi materiálu a návrhem nástroje. Ačkoli tváření je jiný proces, základní principy toku materiálu a interakce nástroje vyžadují podobnou odbornost v návrhových pravidlech, aby byla zajištěna integrita součásti a jejich výrobní realizovatelnost.

Nejčastější dotazy

1. Jak vypočítáte kónický úhel při lití?

I když neexistuje jediný přísný vzorec, běžně používaným odhadem je použít 1 stupeň zkosení na každý palec hloubky dutiny. Výpočet začíná základním úhlem určeným materiálem a povrchovou úpravou (např. 1,5° pro hliník) a poté se zvyšuje v závislosti na hloubce a složitosti prvku. Pro přesné výpočty inženýři používají CAD software s vestavěnými nástroji pro analýzu zkosení, které simulují vysunutí a ověřují volný prostor.

2. Jaký je kónický úhel odlévací formy?

Vyklon odlévací formy je sklon, který se uplatňuje na svislé povrchy, aby bylo možné formu odstranit z tvářecího prostředí (například ze suchu nebo z formy) bez poškození dutiny formy. U tlakového lití se tento sklon aplikuje přímo na vnitřní povrchy formy. Typické úhly vyklonu u tlakového lití se pohybují mezi 0,5° až 3°, zatímco u pískového lití jsou obvykle zapotřebí úhly mezi 1° až 3° kvůli méně stabilní povaze pískové formy.

3. Jaký je standardní úhel vyklonu?

Standardní nebo typický úhel vyklonu pro tlakové lití se obecně považuje za rozmezí 1,5 až 2 stupně. Toto je však pouze obecná doporučení. Skutečný „standard“ pro konkrétní aplikaci závisí velmi silně na materiálu (hliník vyžaduje větší vyklon než zinek), hloubce dílu a úpravě povrchu. Například u mělké, leštěné vnější stěny zinkové součástky může být standardním úhlem 0,5 stupně.

4. Jak se kótují úhly vyklonu?

V technických výkresech a CAD modelech je kreslicí úhel obvykle kótován od svislé referenční čáry nebo plochy. Úhel je udán ve stupních, často s poznámkou uvádějící směr kuželovitosti vzhledem k rozdělovací linii. U texturovaných povrchů navrhují návrháři často přidat další poznámku uvádějící dodatečný kreslicí úhel (např. 1–2 stupně), aby se zajistilo čisté uvolnění vzoru.