TRUMPAI

Aliuminio kūno skydelių formos projektavimas yra specializuotas inžinerijos procesas, kurio tikslas – sukurti patvarius plieninius įrankius (formas), naudojamus aliuminiui formuoti. Pagrindiniai gamybos metodai yra išspaudimas, ekstruzija ir liejimas į formas, kiekvienam reikalinga unikali formos rūšis. Efektyvus dizainas turi atsižvelgti į aliuminio specifines savybes – tokias kaip mažas svoris, formuojamumas ir linkis į trūkinėjimą – siekiant kontroliuoti metalo tekėjimą, užkirsti kelią defektams ir užtikrinti, kad galutinis automobilio komponentas atitiktų tiksliai nustatytus reikalavimus.

Aliuminio skydelių formų projektavimo pagrindai

Metalo formavime įrėžas yra specializuotas įrankis, naudojamas medžiagai pjauti ar formuoti naudojant presą. Aliuminio kūno plokštėms šie įrėžai dažniausiai apdirbami iš aukštos kokybės įrankinio plieno, tokio kaip H13 plienas, kuris sukurtas atlaikyti didžiulį slėgį ir aukštą temperatūrą. Pagrindinė problema konstruojant įrėžus aliuminio kūno plokštėms yra ta, kad reikia atsižvelgti į aliuminio lydinių unikalias savybes. Palyginti su plienu, aliuminis yra lengvesnis ir turi didesnę plyšimo ar įtrūkimų riziką, jei netaikomos tinkamos formavimo sąlygos, tačiau tinkamai valdomas jis pasižymi puikiu formuojamumu.

Gamybos procesas įformina mirą ir aliuminio ruošinį ar lakštą labai didelėmis jėgomis. Pavyzdžiui, aliuminio presavime slėgis gali viršyti 100 000 svarų kvadratiniame colyje (psi). Miros konstrukcija turi nukreipti šią jėgą taip, kad aliuminis tolygiai tekėtų į pageidaujamą formą, nekildinant defektų, tokių kaip raukšlės, įtrūkimai ar nenuolatinė sienelių storis. Pavyzdžiui, aliuminio presavimo mira yra termiškai apdorotas plieno diskas su tiksliai išpjauta anga arba angos forma, kuri nustato profilio skerspjūvį. Šios angos konstrukcija yra labai svarbi, kad būtų galima kontroliuoti metalo tekėjimo greitį ir pasiskirstymą.

Kūrėjo pirmieji apsvarstymai yra numatytas gamybos procesas ir galutinės detalės geometrija. Spaudimo, ekstruzijos ar liejimo formaus pasirinkimas nulemia formos pagrindinę struktūrą. Projektavime taip pat reikia atsižvelgti į šilumos valdymą, nes šilumos kaupimasis gali paveikti tiek formos ilgaamžiškumą, tiek aliuminio galutines savybes. Galiausiai, sėkminga forma yra kruopštaus inžinerijos darbo rezultatas, kuris subalansuoja medžiagos savybes, proceso fiziką bei pageidaujamus konstrukcinius ir estetinius karbono skydo rezultatus.

Pagrindiniai gamybos procesai ir susiję formų tipai

Aliuminio karbono skydų gamyba apima keletą skirtingų gamybos procesų, kurių kiekvienas priklauso nuo specifinio formos projekto. Trys pagrindiniai metodai yra automobilių spaudimas, aliuminio ekstruzija ir aliuminio liejimas formoje. Svarbu suprasti skirtumus, kad būtų galima pasirinkti tinkamą metodą konkrečiai daliai – nuo durelių skydo iki konstrukcinio rėmo.

Automobilių spausdinimo matrai

Spaudimas yra dažniausiai naudojamas procesas dideliems korpuso skydams, tokiems kaip durelės, dangčiai ir sparnai. Jis apima plokščios aliuminio plokštės formavimą tarp dviejų formos pusių spaudimo presu. Procesas paprastai yra sekinis, naudojant keletą specialių formų. Kaip nurodo automobilių gamybos ekspertai, šis procesas apima kelis pagrindinius etapus. Pirma, braižymo įvorė atlieka pradinį pagrindinį formavimą, ištempta plokščią заготовkę, kad būtų sukurta pagrindinė 3D skydo forma. Toliau, apkirpimo ir gręžimo formos nukerpa perteklinę medžiagą nuo kraštų ir padaro būtinas angas komponentams, tokiems kaip rankenos ar šviesos. Po to, šoninių lapų formavimo matos lanko kraštus, kad būtų sukurtos surinkimo paviršiai ir padidintas standumas. Galiausiai, pakartotinio formavimo formos naudojamos kontūrams paryškinti ir ištaisyti bet kokį tamprųjį atsitraukimą, užtikrinant, kad skydas atitiktų tikslų matmenų tolerancijas. Pagrindiniai šios srities tiekėjai, tokie kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , specializuojasi sudėtingų, individualių automobilių spaudimo formų kūrime didžiųjų OEM gamintojų naudai, užtikrindami aukštą tikslumą didelės apimties gamyboje.

Aliuminio ekstruzijos formos

Profilinimo procesas naudojamas gaminti detales su pastoviu skersiniu pjūviu, pvz., langų rėmus, konstrukcinius bėgelius ir apdailos elementus. Šiame procese pašildytas aliuminio strypas yra stumiamas per matricos angą. Yra trys pagrindinės profilinimo formų kategorijos. Visiškai kietos formos , paprasčiausias tipas, gamina formas be uždarų ertmių, pavyzdžiui, kampus ar plokščias juostas. Kiaurymės yra sudėtingesnės ir naudojamos profiliams su viena ar daugiau uždarų ertmių, pvz., kvadratinei vamzdeliui, gaminti. Šios formos naudoja įvorę, kad susidarytų vidinė ertmė. Pusiau kiauros formos sukuria profilius, kurie tik dalinai apgaubia ertmę, ir jų projektavimas yra sudėtingesnis nei vientisų formų dėl reikiamo subalansuoto metalo tekėjimo. Aliuminio presavimo asociacija pažymi, kad efektyvus profilinimo formos projektavimas priklauso nuo metalo tekėjimo greičio valdymo, keičiant guolių ilgius, kad visos profilio dalys išeitų iš formos vienodai.

Aliuminio lietinys

Liejimas forma yra idealus sudėtingų, detalių aliuminio dalių gamybai, kai į aukšto slėgio plieninę formą (matricą) įpurškiamas lydytas metalas. Šis procesas dažnai naudojamas tokioms detalėms kaip variklio atramos, pavarų dėžių korpusai ir struktūriniai mazgai, kuriuose reikalingas didelis tikslumas ir detalizavimas. Formos paprastai gaminamos iš dviejų puse, kurios injekcijos metu užfiksuojamos kartu, o po to atskiriamos, kad būtų galima išstumti užsolidėjusią detalę. Šių formų projektavimas yra labai sudėtingas, nes reikia kontroliuoti lydyto metalo tekėjimą, valdyti aušimą, kad nebūtų defektų, ir palengvinti lengvą detalės išėmimą.

9 Svarbiausi projektavimo aspektai aliuminio liejimui forma

Efektyvus liejimas į formas reikalauja daugiau nei tik sukurti ertmę, atitinkančią detalės formą. Tai apima visumą principų, vadinamų projektavimu gamybai (DFM), kurių tikslas – detalę optimizuoti efektyviai ir aukštos kokybės gamybai. Remiantis išsamiu aliuminio liejimo į formas projektavimo vadovu , būtina laikytis specifinių projektavimo taisyklių, kad būtų išvengta defektų ir sumažintos sąnaudos. Šie aspektai kartu sudaro liejimo formų projektavimo pagrindines taisykles.

1. Skirtuko linija: Tai linija, kurioje susitinka dvi formos pusės. Jos vietos parinkimas yra vienas pagrindinių sprendimų, nes tai lemia, kur susidarys perteklinė medžiaga (užlieta medžiaga), kurią reikės nupjauti. Teisingai parinkta suskirstymo linija supaprastina detales apdorojimą po gamybos.
2. Susitraukimas: Auštant išlydytam aliuminiui jis susitraukia (paprastai 0,4–0,6 %). Forma turi būti suprojektuota šiek tiek didesnė už galutinę detalę, kad būtų kompensuotas šis susitraukimas. Susitraukimas taip pat gali sukelti, kad detalė įsikabintų į formos vidinius elementus, dėl ko būtų sunku ją išstumti.
3. Projektavimas: Ištrauka yra nedidelis nuolydis, taikomas visoms paviršių sienelėms, lygiagrečioms su formos judėjimo kryptimi. Šis kampas, panašus į apvalios kepimo formos kampą, yra būtinas, kad atlievą būtų galima lengvai išimti iš formos be pažeidimų.
4. Sienos storis: Sienelės turėtų būti kuo vientones pagal storį. Per plonos sienelės gali sukelti tai, kad įlydytas metalas sustings anksčiau, nei pilnai užpildys formą, o per storesnės sienelės veltui sunaudoja medžiagą ir padidina aušimo laiką, sulėtindamos gamybą.
5. Užapvalinimai ir spinduliai: Aštrūs kampai yra problematiški liejant į formas, nes jie gali sukelti metalo tekėjimo turbulenciją ir silpnas vietas. Suapvalinti vidiniai kampai (filiurai) ir išoriniai kampai (spinduliai) leidžia metalui tekėti sklandžiai, padidindami detalės konstrukcinį stiprumą.
6. Atsikišimai: Tai išsikišusios detalės, dažnai naudojamos kaip tvirtinimo taškai. Jos turi būti atsargiai suprojektuotos, kad išlaikytų vientodį sienelių storį, dažnai išgręžiant jų centrą, siekiant išvengti defektų, tokių kaip įdubimai.
7. Ribs: Norint padidinti detalės stiprumą, nepadidinant sienelių storio, konstruktorius gali pridėti plonas konstrukcines atramas, vadinamas ribomis. Jos taip pat padeda nukreipti lydalio srautą į sudėtingesnes formos vietas.
8. Požambės: Tai yra konstrukcinės savybės, kurios trukdo daliai būti tiesiogiai išstumiamai iš formos. Nors kartais jos būtinos, reikėtų jų vengti, nes jų gamybai reikia sudėtingų ir brangių formos mechanizmų, tokių kaip šoniniai kaiščiai.
9. Skylės ir langai: Skylės ir langai, tiesiogiai integruoti į formos projektą, pašalina būtinybę atlikti antrines gręžimo ar frezavimo operacijas. Tai sutaupo daug laiko ir lėšų, tačiau reikia atidžiai suprojektuoti, kad užtikrintumėte tinkamą lydalio tekėjimą aplink šias savybes.

Formos gamybos ir įrankių gamybos procesas

Aliuminio kūno plokščių formos gamyba yra tikslus, daugiapakopis procesas, kurio metu įrankių plieno blokas virsta aukštos našumo gamybos įrankiu. Šis procesas prasideda skaitmeniniu projektavimu, kai inžinieriai naudoja CAD (kompiuterinio projektavimo) programinę įrangą, kad suprojektuotų formą, ir baigtinio elemento analizę (FEA), kad imituotų metalo tekėjimą ir šiluminį elgesį. Šis modeliavimas padeda nustatyti galimas problemas dar prieš pradedant apdirbti plieną, taip optimizuojant dizainą našumui ir ilgaamžiškumui.

Baigus projektavimą, prasideda fizinė gamyba. H13 įrankių plieno blokas dažniausiai apdirbamas naudojant CNC (skaičmeninio valdymo) stakles, kurios gali atlikti sudėtingus pjūvius itin tiksliai. Sudėtingoms detalėms ar labai kietiems medžiagoms apdirbti gali būti naudojamas vielos elektroerosinis apdirbimas (EDM). Baigus apdirbimą, formos kūnas undergo svarbų terminį apdorojimą, siekiant sukietinti plieną, kad jis išlaikytų didžiules gamybos slėgio jėgas ir temperatūras. Galiausiai paviršiai yra poliruojami, o kartais padengiami tokiais sluoksniais kaip nitridavimas, kad būtų padidintas atsparumas dilimui ir pagerintas aliuminio tekėjimas.

Pati formą sudaro didesnė konstrukcija, vadinama formos komplektu arba įrankių rinkiniu. Ši konstrukcija, dažnai vadinama formos rinkiniu, susideda iš dviejų pusių: dangčio formos ir išstūmimo formos. Šios pusės tvirtinamos į presformavimo mašiną ir atsiskiria, kad būtų galima pašalinti užkietėjusį gaminį. Šio įrankių komplekto sudėtingumas ir dydis lemia bendrą kainą, kuri gali žymiai skirtis priklausomai nuo profilio sudėtingumo, ar jis yra tuščiaviduris ar vientisas, bei numatyto gamybos kiekio. Norint kontroliuoti nusidėvėjimą ir pailginti įrankio veikimo trukmę, būtina tinkama priežiūra, įskaitant reguliarų valymą ir perpoliravimą.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks yra formos konstravimo principas?

Nėra vieno vienintelio „formos konstravimo taisyklės“, o greičiau visuma geriausių praktikų ir principų, dažnai vadinamų projektavimu gamybai (DFM). Lydinio liejimui šios taisyklės apima svarbius aspektus, tokiais kaip tinkamos skiriamosios linijos nustatymas, ištraukos kampų naudojimas lengvam gaminio išstūmimui, vientisa sienelių storio priežiūra, užapvalinimų ir spindulių taikymas, kad būtų išvengta aštrių kampų, bei projektavimas atsižvelgiant į medžiagos traukimąsi. Šių gairių laikymasis padeda užtikrinti gaminio gamybą, sumažinti defektus ir mažinti gamybos išlaidas.

2. Kaip pagaminti aliuminio formą?

Aliuminio formavimo įvoros gamyba yra sudėtingas procesas. Jis prasideda skaitmenine konstrukcija naudojant CAD programinę įrangą, kuri dažnai patvirtinama naudojant FEA modeliavimą. Tada aukštos kokybės įrankių plieno (pvz., H13) blokas tiksliai apdirbamas naudojant CNC frezavimo stakles arba vielos EDM, kad būtų sukurta įvoros forma. Apdorota įvora kaitinama, kad būtų padidinta jos kietumas, po to atliekamas paviršiaus poliravimas ir kartais taikomos specialios dangos, kad būtų pagerinta ilgaamžiškumas ir metalo tekėjimas. Galutinė įvora tada surinkiama į įrankių rinkinį kartu su atraminėmis detalėmis, tokiais kaip atramos ir pagrindai, paruošta naudoti presuose.

3. Kaip atrodo aliuminio presavimo įvora?

Aliuminio profilinio presavimo forma paprastai yra storas apvalus diskas, pagamintas iš sukietinto plieno. Jo centre yra tiksliai apdirbta anga arba angos formos atverimas, kuris atitinka galutinio presuoto profilio pageidaujamą skersinio pjūvio formą. Kietoms formoms tai viena plokštelė. Tuščiavidurėms formoms forma yra sudėtingesnė, dažnai sudaroma iš kelių dalių (pvz., kaip lango tipo forma), kurioje yra įvorė, formuojanti vidinę tuštumą, kai aliuminis tekėdamas apsuka ją ir susijungia atgal, prieš išeidamas iš formos.