Olennaiset lovi kulmat vaatimukset painevaluksetuksen suunnittelussa

TL;DR

Kaltevuuskulma valukappaleessa on lievä lovi, joka lisätään osan pintojen suhteen, jotka ovat yhdensuuntaisia muotin vetosuunnan kanssa. Tämä suunnittelutoiminto, joka vaihtelee tyypillisesti 0,5–2 asteen välillä, on ratkaisevan tärkeä varmistaakseen, että osa voidaan irrottaa helposti muotista vahingoittamatta kappaleeseen tai työkaluun. Tarkka kaltevuuskulman vaatimus riippuu valutettavasta metalliseoksesta, ominaisuuden syvyydestä ja pintatekstuurista, joissa hankaavat materiaalit, kuten alumiini, vaativat yleensä suurempaa kulmaa kuin sinkki.

Kaltevuuskulmien perustava tehtävä valukappaleissa

Tarkkuusvaatimusten valtakunnassa olevassa painevalukappaleiden valmistuksessa jokainen suunnitteluratkaisu vaikuttaa valmistettavuuteen, laatuun ja kustannuksiin. Näistä tärkeimpänä on kaltevuuskulma. Kaltevuuskulma tarkoittaa viistettä tai loivaa pintaa, joka on tarkoituksella suunniteltu valukappaleen pystysuoriin seinämiin. Kaikkien muottia avattaessa liikkumissuunnan mukaisten pintojen täytyy sisältää kaltevuus, jotta kappale voidaan poistaa muotista mutkattomasti. Ilman sitä kappale hankautuisi muottiseinämään purkautuessaan, mikä aiheuttaisi merkittävää kitkaa ja mahdollisesti vahingoittaisi kappaletta.

Kaltevuuskulman ensisijainen tarkoitus on helpottaa kappaleen helppoa ja siistä purkamista. Kun sulanut metalli jäähtyy ja kiinteytyy, se kutistuu ja tarttuu tiukasti kiinni muotin ytimeen ja sisäisiin rakenteisiin. Viistetty pinta katkaisee tämän tarttumisen puhdisti, vähentäen tarvittavaa purkamisvoimaa. Kuten Pohjois-Amerikan valukomponenttiseuran (NADCA) , tämä yksinkertainen ominaisuus on olennainen viallisten tuotteiden estämisessä ja korkealaatuisen pinnan saavuttamisessa. Osan pakottaminen muotista ulos pystysuorilla seinoilla (nolla vetokulma) voi aiheuttaa hankausten jälkiä, naarmuja ja jopa rakenteellista vahinkoa valussa. Se voi myös aiheuttaa liiallista kulumista kalliiseen painevalukalvoon itseensä, mikä johtaa kalliisiin korjauksiin ja tuotantokatkoksiin.

Sopivan vetokulman huomioon ottaminen tarjoaa useita keskeisiä etuja, jotka edistävät tehokasta ja luotettavaa valmistusprosessia. Näihin etuihin kuuluu:

• Parantunut osan irrotus: Välittömimpänä hyötynä on osan irrottamiseen tarvittavan voiman väheneminen, mikä minimoi riskin sille, että osa jää muottiin kiinni.
• Parantunut pintalaatu: Hankauksen ja raadonnan ehkäiseminen irrotuksen aikana varmistaa, että valukappaleella on sileä, virheetön pinta, mikä vähentää tarvetta lisäsijoitusoperaatioille.
• Pidentynyt työkaluelinkaari: Vähentynyt kitka ja työntövoima tarkoittavat vähemmän kulumista muottipesän ja ytimen pinnoilla, mikä merkittävästi pidentää työkalun käyttöikää.
• Tuotantonopeuden lisääminen: Nopeammat ja sujuvammat työntösyklit johtavat lyhyempiin kokonaisvaltaisiin tuotantooihin ja korkeampaan tuotantokapasiteettiin, parantaen näin koko valmistustehokkuutta.

Vaikka päästökulma on välttämätön, se edustaa hieman poikkeamaa täydellisestä geometrisesta suunnittelusta, jossa seinämät ovat 90 asteen kulmassa. Suunnittelijoiden on otettava huomioon tämä lovi osan lopullisissa mitoissa ja asennetoleransseissa. Tämä pieni kompromissi on kuitenkin hyvin pieni verrattuna merkittäviin etuihin valmistettavuudessa ja osan laadussa.

Tavalliset päästökulman vaatimukset: Tietoon perustuva analyysi

Kaikkiin painevalukomponentteihin ei ole olemassa yhtä universaalia lovi kulmaa. Optimaalinen kulma on huolellisesti laskettu arvo, joka perustuu useisiin kriittisiin tekijöihin, kuten käytettyyn metalliseokseen, pinnan tekstiuriin sekä siihen, onko kohta sisä- vai ulkoseinä. Koska valukappale kutistuu sisäosien (ydinten) ympärille mutta poispäin ulko-osista (ontelon seinämistä), sisäpinnat vaativat yleensä suuremman lovikulman.

Erilaisilla seoksilla on erilaisia lämpö- ja kulumisominaisuuksia, jotka vaikuttavat lovikulman tarpeeseen. Esimerkiksi alumiini on enemmän kulumista aiheuttavaa ja sillä on korkeampi kutistumisprosentti kuin sinkkiseoksilla, minkä vuoksi sen irtoamisen varmistamiseksi tarvitaan suurempi lovikulma. Vastaavasti teksturoitu tai karkea pinta luo enemmän kitkaa kuin kiillotettu pinta, joten sitä varten tarvitaan suurempi lovikulma, jotta teksturointia ei naarmuteta pois irrotettaessa. Yleisimmät vaatimukset on analysoitava tarkasti kaikille suunnittelijoille.

Seuraava taulukko yhdistää eri alanlähteiden suositukset ja tarjoaa selkeän oppaan valssikulmien määrittelyyn suunnitelmissa.

Nämä arvot toimivat luotettavana lähtökohtana useimmille suunnitelmille. Syviä onteloja tai monimutkaisia geometrioita sisältäville osille näitä kulmia saattaa joutua lisäämään. Ota aina huomioon projektisi erityisvaatimukset ja keskustele valmistuskumppanisi kanssa optimaalisen kaltevuuskulman lopullisesta määrittämisestä jokaiselle ominaisuudelle.

Edistyneet suunnittelunäkökohdat ja laskelmat

Standardien materiaali- ja pintapohjaisten ohjeiden lisäksi useat edistyneemmät tekijät vaikuttavat lopulliseen kaltevuuskulman määrittelyyn. Tärkeä huomio on ominaisuuden syvyyden ja vaaditun kaltevuuden välinen suhde. Yleinen nyrkkisääntö valumuotissa ja muottitekniikoissa on lisätä noin 1 aste kaltevuutta jokaista tuumaa kohden ontelon syvyyttä. Esimerkiksi 3 tuumaa syvä tasku tulisi ideaalisesti suunnitella vähintään 3 asteen kaltevuudella, jotta ominaisuuden pohja irtoaa helposti muotista työstön aikana.

Jakotason sijainti—eli taso, jossa muottiyksikön kaksi puoliskoa kohtaavat—vaikuttaa ratkaisevasti. Ominaisuudet, jotka ylittävät jakotason, on varustettava kaltevuudella molemmilta puolilta siten, että ne kapenevat keskeltä poispäin. Kaltevuuden ja jakotason välinen epäkohtaus voi lukita osan muottiin, jolloin sen irrottaminen on mahdotonta ilman muotin vahingoittamista. Oikea suunnittelu edellyttää huolellista yhteistyötä osan geometrian, jakotason strategian ja kaltevuuden käytön välillä, ja tätä prosessia ohjaa usein valmistettavuuden suunnittelun (DFM) periaatteet.

Näiden periaatteiden soveltaminen käytännön suunnittelutyönkulkuun sisältää seuraavat vaiheet:

1. Määritä jakotaso: Määritä loogisin taso, johon perustuen muotti voidaan jakaa, osan geometrian perusteella, jotta vetosuunta saadaan selkeäksi.
2. Tunnista pinnat, jotka vaativat kaltevuutta: Analysoi 3D-mallia tunnistaaksesi kaikki pinnat, jotka ovat yhdensuuntaisia tai lähes yhdensuuntaisia muotin avaushyppyä vastaan.
3. Käytä peruskaltevuutta: Käytä vaatimustaulukon arvoja lähtökohtana ja lisää kulmia sisäosille sekä teksturoiduille pinnoille.
4. Säädä ominaisuuden syvyyden mukaan: Lisää muotinpoistokulmaa syville ripustalle, pylväille tai lokeroille noudattaen sääntöä 1 aste tuumalla tai simulaation mukaan.
5. Tarkista CAD-ohjelmistossa: Käytä suurimmassa osassa CAD-ohjelmistoja saatavia muotinpoistotarkastustyökaluja varmistaaksesi visuaalisesti, että kaikilla tarvittavilla pinnoilla on riittävä ja oikein suunnattu muotinpoistokulma. Tämä vaihe auttaa havaitsemaan virheitä ennen kuin suunnitelma lähetetään työkalutuotantoon.

Monimutkaisten komponenttien kohdalla, erityisesti suorituskykyä vaativissa sovelluksissa, valmistusteknisellä asiantuntijalla yhteistyö on erittäin arvokasta. Esimerkiksi tarkkuusmetallinmuovauksen asiantuntijat, kuten Shaoyi (Ningbo) Metal Technology auton muotoilualueella ymmärtää materiaaliominaisuuksien ja kuoren suunnittelun välinen syvä vuorovaikutus. Vaikka valettu on erilainen prosessi, materiaalivirran ja työkalujen vuorovaikutuksen periaatetta koskevat periaatteet edellyttävät samankaltaista osaamista suunnittelun sääntöihin, jotta voidaan varmistaa komponenttien eheys ja valmistettavuus.

Usein kysytyt kysymykset

1. Säännöt Miten lasketaan vetokantta?

Vaikka ei ole olemassa yhtä jäykkää kaavaa, yleisesti käytetty peukalojen sääntö on soveltaa 1 astetta vedonlähteitä jokaiselle ontelon syvyyden tuuman. Laskelma alkaa materiaalin ja pinnoitteen määrittämästä lähtökulmasta (esimerkiksi 1,5° alumiinissa) ja sitä lisätään ominaisuuksien syvyyden ja monimutkaisuuden mukaan. Tarkka laskelmat varten insinöörit käyttävät CAD-ohjelmistoa, jossa on sisäänrakennettu luonnosanalyysi työkaluja, jotta voidaan simuloida purkautumista ja tarkistaa vapaus.

2. Suomalainen Mikä on liukutusmallien vetokantti?

Lataavan mallien vetokäyttökulma on sen pystysuorille pinnoille sovellettava ohimenevä kulma, jonka avulla se voidaan poistaa muotovaatimuksesta (kuten hiekasta tai kuoresta) häiritsemättä muotin onttoa. Kuituksessa tämä kuitu kiinnitetään suoraan kuivan sisäpintoihin. Tyypilliset suihkukulmat kuormituksessa vaihtelevat 0,5-3°:sta, kun taas hiekkakuormituksessa tarvitaan yleensä 1-3°:n välisiä kulmia hiekkamuodon epävakauden vuoksi.

3. Hän ei ole kuollut. Mikä on vakiohuohko?

Kuorma-alustuksen vakio- tai tyypillinen vetokäyttöä koskeva kulma on yleensä 1,5-2 astetta. Tämä on kuitenkin yleinen ohje. Tietyn käyttötarkoituksen todellinen "standardi" riippuu suuresti materiaalista (alumiini vaatii enemmän kuin sinkkiä), osan syvyydestä ja pinnoittelusta. Esimerkiksi 0,5 asteen vetäminen voi olla standardi, kun sinkkiosa on pinnallinen, kiillotettu ulko seinä.

4. Suomalainen Miten mitataan vetokäyttöä?

Teknisissä piirustuksissa ja CAD-malleissa päästökulma mitoitetaan tyypillisesti pystysuorasta viittausviivasta tai -pinnasta. Kulma ilmoitetaan asteina, usein huomautuksella, joka osoittaa loiven suunnan suhteessa jakopintaan. Teksturoiduille pinnoille suunnittelijat lisäävät usein erillisen huomautuksen, jossa määritellään lisäpäästökulma (esim. 1–2 astetta), jotta kuviointi irtoaa puhdistamatta.