Құйма қалыптау конструкциясындағы біркелкі қабырға қалыңдығын меңгеру

ҚЫСҚАША

Құю формасында біркелкі қабырға қалыңдығын жобалау — балқытылған металдың дұрыс ағуын қамтамасыз ету үшін, ақауларды болдырмау және өндіру құнын бақылау үшін маңызды негізгі принцип. Негізгі мақсат — бөлшектің бойымен қабырға қалыңдығын біркелкі сақтау. Қалыңдықта айырмашылықтар болмайтын жағдайларда олар кернеу концентрациясын, сығылу мен қуыстылықты болдырмау үшін біртіндеп өзгеруі тиіс, соның арқасында құрылымдық тұрғыдан берік және сенімді соңғы өнім алынады.

Құю формасын жобалауда біркелкіліктің маңыздылығы

Оның негізінде, қабырғаның біркелкі қалыңдығы құю конструкциясында компоненттің сапасын, өнімділігін және өндірістік қарқындылығын анықтайтын негізгі мақсат болып табылады. Бұл принцип бөлшектің көлденең қимасының қалыңдығын мүмкіндігінше тұрақты ұстауды қамтиды. Толық біркелкілік әрқашан қолжетімді болмағанымен, оған ұмтылу металдардың ағуы мен қатаюы физикасына негізделген көптеген өндірістік мәселелерді азайтады. Балқытылған металл құйманың ішіне енгізілгенде, ол суып қатуын бастамас бұрын бүкіл қуысты толтыруы керек. Қабырғаның біркелкі қалыңдығы бөлшектің бүкіл аумағында болжанатын, үздіксіз ағу жолын және бақыланатын суыну жылдамдығын қамтамасыз етеді.

Қалыңдықтағы күрт өзгерістер бұл сезімтал процесті бұзады. Қалың бөліктер жылулық масса ретінде әрекет етеді және көршілес жұқа бөліктерге қарағанда әлдеқайда баяу суыйды. Бұл айырмашылықты суыту ішкі кернеуді тудырады, ол бұрылып кетуге, өлшемдік дәлсіздіктерге және тіпті трещинаның пайда болуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, қалың аймақ қатая бастаған кезде, ол сығылады да әлі де сұйық күйде тұрған ішкі бөліктен материалды тартып алады, бұл сығылудан пайда болатын қуыстар деп аталатын бос кеңістіктердің пайда болуына әкеледі. Sunrise Metal жасаған қатынасты талдауларға сәйкес, бұл тек қана көрінетін мәселе емес; ол бөлшектің механикалық беріктігін айтарлықтай төмендетеді. Шынында да, олардың деректеріне сәйкес, қабырға қалыңдығы 2 мм-ден 6 мм-ге дейін өскен кезде ішкі ақауларға байланысты алюминий қорытпасының созылу беріктігі 30%-ға дейін төмендейді.

Керісінше, тым жұқа қабырғалар өздерінің проблемаларын туғызады. Балқыған металл құйманың қуысын толығымен толтырмай-ақ суынып қатуы мүмкін, бұл суық тұзақ жұқа бөліктер бетінің сапасына да теріс әсер етуі мүмкін және кернеу астында сынуға бейім болады. Идеалды конструкторлық шешім құрылымның беріктігіне деген қажеттілікті өндірістік процестің нақты мүмкіндіктерімен үйлестіруі тиіс, қалың мен жұқа қабырғалардың шектеулерінен аулақ болу керек.

Бұл компромисстерді жақсырақ түсіну үшін қабырғаның дұрыс емес қалыңдығымен байланысты орын алатын жиі кездесетін ақауларды қарастырыңыз:

• Өте жұқа қабырғалар: Толық толтыру болмауына (суық жабылу), құю үзілуіне, трещинаның пайда болуына және жалпы қаттылықтың төмендеуіне әкелуі мүмкін. Жұқа қабырғалар үшін тез суыту қажет болғандықтан, қалыпты толық толтыру үшін енгізу жылдамдығы мен қысымы жоғары болуы керек.
• Өте қалың қабырғалар: Жиі көлемнің кішіреюінен пайда болатын қуыстарға, бетінде шөгу белгілеріне, цикл уақытының ұзаруына (бағаның өсуіне), бөлшектің салмағының артуына және суыған кезде микроконструкцияның тығыздығының төмендеуіне байланысты созылу беріктігінің азаюына әкеледі.

Нәтижеде, біркелкілікке арналған дизайн – бұл болжанатын, құны төмен және құрылымдық тұрғыдан берік бөлшекті шығару үшін өндірістік процесті бақылау болып табылады. Тастау саласындағы мамандардың айтқанындай A&B Die Casting мақсаты – қосымша операциялар мен ақауларды минималді деңгейде ұстау арқылы тиімді түрде жасалатын және функциясын максималды пайдаланатын бөлшек жасау.

Ұсынылатын қабырға қалыңдығы: деректер, материалдар және нұсқаулар

Біркелкілік принципі универсалды болса да, әрбір жобаға бірдей қолданылатын қабырға қалыңдығына арналған абсолют ережелер жоқ. Оптималды қалыңдық – қолданылатын қорытпаның, бөлшектің өлшемі мен күрделілігі және оның функционалдық талаптары арасында ұқыпты есептеу арқылы теңгеріледі. Алайда, саланың ең жақсы тәжірибелері мен материал қасиеттері дизайнерлерге бастапқы нүкте ретінде пайдалануға болатын сенімді нұсқаулар ұсынады. Қорытпаның таңдауы – бірінші дәрежелі себепші болып табылады, өйткені әртүрлі металдардың ағыстықтық және суыту сипаттамалары өзгеше болады.

Мысалы, цинк қорытпалары өте жұқа бөліктерді сенімді түрде толтыруға мүмкіндік беретін өзгеше ағыстылығымен танымал. Алайда, алюминий мен магний қорытпалары дұрыс ағысты қамтамасыз ету және уақытынан бұрын қатуын болдырмау үшін сәл қалың қабырғаларды талап етеді. Анықтама ретінде CEX Casting айқын көрсеткіштерді ұсынады: мысалы, цинк 0,5 мм-ден кем қабырға қалыңдығын қолдай алады, ал алюминий 1,0 мм-ден 5,0 мм-ге дейінгі аралыққа ең жақсы бейімделген. Осы шектерден тыс жобалау мүмкін болса да, жиі арнайы жабдықтар мен процесті басқару құралдарын қажет етеді, бұл күрделілікті және құнды арттырады.

Бөлшектің жалпы өлшемі де маңызды рөл атқарады. Ірі бөлшектер табиғи түрде құрылымдық беріктікті сақтау және ұзақ қашықтықтарға металл ағысын жеңілдету үшін қалың қабырғаларды қажет етеді. Төмендегі кесте бірнеше салалық дереккөздердің мәліметтерін біріктіре отырып, бөлшектің бетінің ауданы мен қорытпа түріне негізделген жалпы ұсыныстарды көрсетеді.

Бұл сандар шектеулер емес, бағдарлама ретінде қабылдануы керек. Жоғары технологиялық жабдықтар бұрын мүмкін болмаған өлшемдегі құймаларды алуға мүмкіндік береді. Дегенмен, нақты өнімділік немесе экономикалық артықшылыққа қол жеткізу үшін ғана осы шектерден шығу қажет. Көбінесе қолданылатын жағдайларда осы белгіленген диапазондарға сәйкес келу конструкцияның беріктігі мен өндірістік ыңғайлылығын арттырады. Дизайнды өзіңіздің құю серіктесіңіздің нақты мүмкіндіктері мен материалдар сараптамасымен сәйкестендіру үшін әрқашан кеңесіңіз.

Қабырға қалыңдығының біркелкілігін қамтамасыз ету үшін ядро дизайн стратегиялары

Күрделі геометриялық пішіндерде, әсіресе, қабырғаның біркелкілігін қамтамасыз ету дәлелденген дизайн стратегиялар жиынына байланысты. Бұл әдістер массаны қосу арқылы емес, құрылымдық беріктікті және өндірісті сақтауға көмектеседі, өйткені массаны қосу қателіктер туғызуы мүмкін және шығындарды арттырады. Ребра, тіректер, радиустар және ойықтар сияқты элементтерді ақыл-оймен енгізу арқылы дизайнерлер берік, жеңіл және жоғары сапалы құю бөлшектерін жасай алады.

бекіту үшін ребра мен тіректерді қолданыңыз

Беріктікті немесе қаттылықты арттыру үшін бүтін қабырғаның қалыңдығын арттырудың орнына қасырет ребра қосу әлдеқайда тиімді. Ребра материалдың минималды мөлшерін пайдаланып, қолдау мен қаттылықты қамтамасыз етеді және қуысқа бейім қалың бөліктердің пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Тиімді болу үшін және басқа ақауларды туғызбау үшін ребра дұрыс жобалануы керек. Негізгі нұсқау — ребраның қалыңдығы іргелес қабырғаның қалыңдығының шамамен 0,5-тен 0,7 есе дейін болуы керек бұл қатынас тізбектелген құю сарапшылары ұсынатын болғандықтан, тіреуіштің суыну кезінде қарама-қарсы бетінде шөгу белгілерінің пайда болуын болдырмақта.

фаскалар мен радиустар арқылы үздіксіз өтулерді енгізіңіз

Иделік біркелкілік жиі мүмкін болмайды, әртүрлі қалыңдықтағы бөліктерді біріктіру қажет болады. Мұндай жағдайларда кенеттен өзгеру — жақсы дизайнның дұшпаны. Сүйір бұрыштар кернеудің шоғырлануын тудырады және балқытылған металдың ағынын бұзады. Шешімі — бөліктер арасында үздіксіз, біртіндеп өту жасау үшін кең фаскалар (ішкі бұрыштар) және радиустар (сыртқы бұрыштар) қолдану. Бұл практика Солтүстік Американың матрицалық құю ассоциациясы (NADCA) сияқты дереккөздермен әмбебап ұсынылады, металл еркін ағуына мүмкіндік береді және турбуленттілікті азайтады, сондықтан пористілік пен трещинаның пайда болу қаупін азайтады. Үлкен радиустар сонымен қоса кернеуді бөлшектің бойымен біркелкі таратады, оның қызмет ету мерзімін арттырады.

3. Қалың бөліктерден ядроны шығарыңыз

Егерек элементті функционалдық мақсаттар үшін (мысалы, орнату орны сияқты) қалың, қатты болатындай етіп жобалау кезінде баяу салқындайтын материал массасы пайда болады және бұл қысу ақауларына әкеліп соғады. Мұндағы ең жақсы тәжірибе — бөлімді ішінен ою ішкі жерден қажетсіз материалды алып тастап, қабырғаның біркелкілігін арттыру. Бұл элементке тесіктер немесе қуыстарды жобалау арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Ішінен ою тек қуыстылық қаупін болдырмаумен ғана шектелмейді, сонымен қатар бөлшектің салмағын және материал құнын қызметін нашарлатпай азайтады.

4. Тірегіндерді ақылды жобалау

Тіреулер монтаждық нүктелер немесе тіреулер ретінде қолданылатын және қалың бөліктерді жасауға болатын осындай элементтер. Босстарды құрастырған кезде оларды фаскалар арқылы негізгі қабырғаға жатқызу маңызды, ал егер олар үлкен болса, ішін босату қажет. Сондай-ақ оларды матрицада жеке ыстық аймақтар пайда болуын болдырмау үшін ең жақын қабырғаға қосу керек. Осы принциптерді сақтау басқыштардың берік және функционалды болуын қамтамасыз етеді және құюдың жалпы жылулық тепе-теңдігін бұзбайды.

Күрделі сұрақтар: Процестің параметрлері мен ауытқуларды басқару

Тіпті ең мұқият жасалған бөлшек тиімді басқарылатын өндіріс процесіне сәттілік үшін тәуелді. Күрделі инженерияның шындығы – идеалды қабырға біркелкілігі әрқашанда мүмкін бола бермейтінінде. Мұндай жағдайларда сәттілік ақылды конструкторлық шешімдер мен оптимизацияланған құю параметрлерінің өзара әрекеттесуіне байланысты. Осы өндірістік айнымалыларды түсіну конструкторларға тек теориялық тұрғыдан ғана емес, сонымен қатар практикалық тұрғыдан да шығарылуы мүмкін бөлшектерді жасауға мүмкіндік береді.

Негізгі процесс параметрлері жұқа қабырғалы бөліктерді толтыру қабілетіне және қалыңдау аймақтардың бүтіндігін қамтамасыз етуге тікелей әсер етеді. Жұқа қабырғалы конструкциялар үшін (әдетте 1,5 мм-ден төмен), өте жоғары инъекциялық қысым мен жылдамдық қажет. Балқыған металл қатаюға успеу алдында ойыққа жылдам ығыстырылуы керек. Техникалық нұсқауларда айтылғандай, ол тарату тездігі 40 м/с-тан асуы мүмкін және 0,05 секундтан кем толтыру уақыты. Бұл белсенді процесс қалыптың ең күрделі және жұқа бөліктерін толығымен толтыруды қамтамасыз етеді.

Біркелкіліктен ауытқуларды басқару — тепе-теңдікті сақтау үшін күрес. Дизайн қалыңдау бөлікті қамтуы керек болған кезде, оның теріс әсері суыту каналдарын аймақтан жылдамырақ жылу шығару үшін стратегиялық орналастыру сияқты ұқыпты қалып дизайны арқылы жеңілдетілуі мүмкін. Бұл бөлшектегі қатаяю жылдамдығын теңестіруге көмектеседі, сыну мен қуыстың пайда болу қаупін азайтады. Мақсат — дизайндағы қажетті кемшіліктердің салдарын компенсациялау үшін процесті бақылау.

Автокөлік немесе әуежай сияқты салалардағы күрделі қолданбалар сияқты осындай күрделі жағдайларға тыйым салу үшін білімді өндірістік серіктестікпен ынтымақтастық жасау өте маңызды. Мысалы, жоғары өнімді металл бөлшектер саласындағы мамандар дәлме-дәл бөлшектер үшін процесті басқару мен материалдар ғылымы саласында терең біліктілікке ие. Өндіріске дайындалу кезінде матрицалық құюшымен егжей-тегжейлі талқылау жүргізу маңызды. Сөйлесуіңізді бағыттайтын төмендегі тізімді пайдаланыңыз:

• Жабдық мүмкіндіктері: Бөлшектің нақты геометриясы мен қабырға қалыңдығы үшін жабдықтарында қажетті бекіту күші, инъекциялық жылдамдық және қысымды реттеу мүмкіндіктері бар екенін растаңыз.
• Қалып дизайн Бөлшектің ерекше жылу режимін басқара алатынына көз жеткізу үшін олардың құю тесігі, құю жүйесі, желдеткіштер мен суыту каналдарына қатысты тәсілдері туралы талқылаңыз.
• Серіктестік таңдау: Таңдалған қорытпаның ағыстықтығы мен жылу қасиеттерінің конструкцияның ең жұқа бөліктері мен жалпы күрделілігіне сай келетінін тексеріңіз.
• Симуляция: Қалыптастыру немесе салқындату мәселелерін құрылғы жасалмас бұрын болжау және шешу үшін уақыт пен құнды үнемдеу мақсатында олардың толтыру немесе салқындату мәселелерін болжау үшін қалып-ағым талдауы бағдарламалық жабдығын қолданатынын сұраңыз.

Жобалау принциптері мен өндірістің нақты мүмкіндіктерін ескере отырып, инженерлер жұмыс істеу және өндіріс талаптарына сәтті сай келетін берік, жоғары сапалы құйма бөлшектерді жасай алады.

Сәтті құю үшін негізгі жобалау принциптері

Құйма бөлшектердің дизайнын меңгеру балқытылған металдың ағуы мен қатуын бақылауға негізделген бірнеше маңызды принципке келтіріледі. Қабырғаның біркелкі қалыңдығын қамтамасыз ету арқылы сіз бөлшекке беріктік, жеңілдік беріп қана қоймай, сонымен қатар қымбатқа түсетін ақаулардан арылтасыз. Мүлдем біркелкілік мүмкін болмаған жағдайларда, үйлесімді өтулерді, күшейтілген ребра (жолақтар) мен ойықтарды шебер пайдалану вариацияларды тиімді түрде басқаруға мүмкіндік береді. Әрбір дизайн шешімі өндірістің мүмкіндігіне, құнына және өнімнің соңғы сапасына тікелей әсер ететінін есте ұстаңыз. Сәтті дизайн — тек функционалды пішін жасау емес, сонымен қатар пішінді өзі құю процесіне дайындап оптимизациялау болып табылады. Дизайнға ұқыпты қарау мен өндіріс параметрлерін терең түсінумен үйлестірілген бұл жалпы тәсіл құю арқылы алынған өте жоғары сапалы бөлшектерді жасаудың кілті болып табылады.