Vienodo sienelių storio valdymas lydinčių formų konstravime

TRUMPAI

Projektuojant vienodą sienelių storį, tai yra pagrindinis principas lydinių liejimo procese, būtinas užtikrinti, kad įlydomasis metalas tektų tinkamai, išvengta defektų ir kontroliuojamos gamybos sąnaudos. Pagrindinis tikslas – išlaikyti vientisą sienelių storį visame detaliai. Ten, kur storio pokyčiai neišvengiami, jie turi būti palaipsniui, kad būtų išvengta įtempimų koncentracijos, susitraukimo ir porėtumo, užtikrinant tvirtą ir patikimą galutinį gaminį.

Vienodumo svarba die lijejimo projektavime

Pagrindu, vienos formos sienos storis yra liejimo formavimo dizaino pagrindinis tikslas, kuris lemia detalės kokybę, našumą ir gamybos galimybes. Ši taisyklė reiškia, kad detalės skersinio pjūvio storis turėtų būti kiek įmanoma pastovus. Nors absoliuti vientisumas ne visada pasiekiamas, jo siekimas sumažina daugybę gamybos problemų, susijusių su metalo tekėjimo ir kristalizacijos fizika. Kai į formulą įpurškiamas lydytas metalas, jis turi užpildyti visą ertmę, prieš pradėdamas kristalizuotis. Pastovus sienelių storis užtikrina sklandų, numatomo sekimo kelią bei kontroliuojamą aušimo greitį per visą detalę.

Staigūs storio pokyčiai sutrikdo šį delikatų procesą. Storesnės dalys veikia kaip šilumos masyvai, kurie atšąla žymiai lėčiau nei gretimos plonesnės dalys. Šis nevienodas aušinimas sukuria vidinius įtempimus, dėl kurių gali atsirasti išlinkimai, matmenų netikslumai ir net įtrūkimai. Be to, kai storesnė sritis kristalizuojasi, ji traukiasi ir traukia medžiagą iš vis dar lydalio vidaus, sukeliant tuštumas, vadinamas susitraukimo porėtis . Išsamūs analizės duomenys iš Sunrise Metal , tai nėra tik estetinė problema; ji žymiai pablogina detalės mechaninį vientisumą. Iš tiesų, jų duomenys rodo, kad aliuminio lydinio tempties stipris gali sumažėti iki 30 %, kai sienelės storis padidėja nuo 2 mm iki 6 mm dėl šių vidinių defektų.

Priešingai, per plonos sienelės sukelia savas problemas. Lydalys gali atšalti ir sukietėti dar nepilnai užpildęs formos ertmės, tokia klaida vadinama šaltas uždaras . Per plonos sienelės taip pat gali sukelti blogą paviršiaus apdorojimą ir yra labiau linkusios įtrūkinėti esant apkrovai. Optimalus dizainas turi suderinti konstrukcinio stiprumo poreikį su gamybos proceso tikrove, vengiant ekstremalių per storesnių ar per plonų sienelių.

Norėdami geriau suprasti šiuos kompromisus, apsvarstykite dažnas defektus, susijusius su netinkama sienelių storio kokybe:

• Per plonos sienelės: Gali sukelti nepilnai užpildytas vietas (šaltus uždarus), liejimo trūkumus, įtrūkimus ir žemą bendrą standumą. Dėl greito plonų sienelių aušinimo reikalingos didelės injekcijos spartos ir slėgiai, kad forma būtų visiškai užpildyta.
• Per storesnės sienelės: Dažnai sukelia traukos poras, paviršiaus įdubimus, ilgesnes ciklo trukmes (didinant išlaidas), padidėjusį detalės svorį ir sumažėjusią temptinę jėgą dėl mažiau tankios mikrostruktūros, atsirandančios auštant.

Galiausiai projektavimas vienodumui reiškia gamybos proceso valdymą, siekiant sukurti prognozuojamą, sąnaudų efektyvumą užtikrinantį ir struktūriškai patikimą komponentą. Kaip pabrėžia liejimo ekspertai A&B Die Casting , tikslas yra sukurti detalę, kuri maksimaliai atliktų funkcijas, tuo pačiu būnant efektyviai gaminamai su minimaliais defektais ir antrinėmis operacijomis.

Rekomenduojamas sienelės storis: duomenys, medžiagos ir gairės

Nors vienodumo principas yra visuotinis, nėra absoliučių taisyklių dėl sienelių storio, kurios tiktų kiekvienam projektui. Optimalus storis – tai kruopščiai apskaičiuotas balansas tarp naudojamo lydinio, detalės dydžio ir sudėtingumo bei jos funkcinės paskirties. Tačiau pramonės geriausios praktikos ir medžiagų savybės suteikia patikimas gaires konstruktoriams naudoti kaip pradžios tašką. Lydinio pasirinkimas yra pagrindinis veiksnys, kadangi skirtingi metalai turi skirtingas tekštumos ir aušimo charakteristikas.

Pavyzdžiui, žinoma, kad cinko lydiniai pasižymi puikia tekštuma, todėl jie patikimai užpildo labai plonas sienas. Priešingai, aliuminio ir magnio lydiniai reikalauja šiek tiek storesnių sienų, kad būtų užtikrintas tinkamas tekėjimas ir išvengta pernaujo sustirimo. Kaip atskaita, CEX liejimo pateikia aiškius orientyrus, nurodydama, kad cinkas gali palaikyti sienelių storį mažesnį nei 0,5 mm, o aliuminiui geriausiai tinka diapazonas nuo 1,0 iki 5,0 mm. Projektuoti už šių ribų įmanoma, tačiau dažnai reikia specializuotos įrangos ir proceso valdymo, kas padidina sudėtingumą ir sąnaudas.

Bendras detalės dydis taip pat turi didelę reikšmę. Didelės detalės natūraliai reikalauja storesnių sienų, kad būtų išlaikyta konstrukcinė vientisumas ir palengvintas metalo tekėjimas didesniais atstumais. Žemiau pateikta lentelė, apibendrinanti duomenis iš kelių pramonės šaltinių, siūlo bendrus rekomendacijas, pagrįstas detalės paviršiaus plotu ir lydinio tipu.

Yra labai svarbu suprasti, kad šie skaičiai yra orientyrai, o ne apribojimai. Aukštosios technologijos įranga gali gaminti liejinius su matmenimis, kurie anksčiau buvo neįmanomi. Tačiau šiuos ribinius dydžius reikėtų viršyti tik tada, kai tai būtina pasiekti tam tikrą našumą ar ekonominę naudą. Daugumai taikymų laikymasis šių nustatytų diapazonų duos patikimesnį ir lengviau gaminamą konstrukciją. Visada pasitarkite su savo presavimo partneriu, kad suderintumėte savo konstrukciją su jų specifinėmis galimybėmis ir medžiagų ekspertize.

Branduolių projektavimo strategijos siekiant pasiekti vientisasieniškumą

Pasiekti beveik vienodą sienelių storį, ypač sudėtingose geometrijose, priklauso nuo patikrintų projektavimo strategijų. Šios technikos padeda išlaikyti konstrukcinį vientisumą ir gaminamumą, nenaudojant papildomo masės kiekio, kuris gali sukelti defektus ir padidinti sąnaudas. Protingai integruojant elementus, tokius kaip ribos, guolių atramos, suapvalinimai ir šerdys, projektuotojai gali sukurti stiprius, lengvus ir aukštos kokybės presformos liejinius.

1. Reinforcement naudoti ribas ir guolių atramas

Vietoj to, kad visą sienelę darant storesnę siekiant padidinti stiprumą ar standumą, daug veiksmingiau pridėti šonkauliai ribos suteikia atramą ir standumą, naudodamos minimalų medžiagos kiekį, kas padeda išlaikyti pastovų sienelių storį ir neleidžia susidaryti storoms sekcijoms, linkusioms į porėtumą. Tam, kad būtų veiksmingos ir nebūtų sukeliami kiti defektai, ribos turi būti tinkamai suprojektuotos. Svarbiausias reikalavimas – daryti ribos storį apytiksliai 0,5–0,7 karto didesnį už gretimos sienelės storį . Šis santykis, kurį rekomenduoja keli liejimo ekspertai, neleidžia atsirasti įdubimams priešingame briaunos paviršiuje, kol ji vėsta.

2. Taikykite sklandžius perėjimus naudodami suapvalinimus ir spindulius

Visiškai vienoda storio nebūna dažnai, todėl tenka sujungti skirtingo storio sekcijas. Tokiais atvejais staigūs pokyčiai yra blogas dizaino požymis. Aštrūs kampai sukuria įtempio koncentraciją ir trikdo tirpalo tekėjimą. Sprendimas – naudoti pakankamai didelius suapvalinimus (vidinius kampus) ir spindulius (išorinius kampus) kad būtų užtikrintas sklandus, laipsniškas perėjimas tarp sekcijų. Ši praktika, kurią visuotinai rekomenduoja tokie šaltiniai kaip Šiaurės Amerikos lydinių liejimo asociacija (NADCA) , leidžia metalui laisviau tekėti ir sumažina turbulenciją, mažindama porų ir įtrūkimų riziką. Dideli spinduliai taip pat tolygiau paskirsto apkrovą per visą detalę, padidindami jos ilgaamžiškumą.

3. Iškinkite storesnes sekcijas

Kai dizainas funkcinių priežasčių (pvz., tvirtinimo būgnas) dėka reikalauja storo, vientiso elemento, susidaro medžiagos masė, kuri vėssta lėtai ir gali sukelti traukos defektus. Geriausia praktika šiuo atveju yra išgręžti tą sritį, pašalinant nebūtiną medžiagą iš vidaus, kad būtų sukurtos tolygesnės sienelės. Tai galima pasiekti projektuojant angas arba ertmes tame elemente. Išgręžimas ne tik pašalina poringumo riziką, bet taip pat sumažina detalės svorį ir medžiagos kainą, nesumažindamas numatytojo funkcionalumo.

4. Projektuokite atsparus protingai

Atbuliniai kaiščiai , kurie naudojami kaip tvirtinimo taškai ar atstumėjai, yra dažni bruožai, galintys sukurti storas skersines dalis. Projektuojant atsparus, svarbu juos suapvalinti su užpildais ir išgręžti viduje, jei jie yra dideli. Taip pat turėtų būti prijungti prie artimiausios sienelės, kad būtų išvengta izoliuotų karštų taškų formavimosi lyje. Laikantis šių principų užtikrinama, kad atsparai būtų stiprūs ir funkcionalūs, neprarandant bendro liejimo šiluminio balanso.

Išplėstiniai aspektai: proceso parametrai ir nuokrypių valdymas

Net ir labiausiai kruopščiai suprojektuota detalė priklauso nuo gerai kontroliuojamo gamybos proceso sėkmei. Sudėtingos inžinerijos realybė yra ta, kad idealus sienelių vientisumas ne visada yra įmanomas. Tokiais atvejais sėkmė priklauso nuo protingų konstrukcinių kompromisų ir optimizuotų liejimo forma lydiniu parametrų tarpusavio ryšio. Šių gamybos kintamųjų supratimas leidžia konstruktoriams kurti tokias detales, kurios yra ne tik teoriškai pagrįstos, bet ir praktiškai gaminamos.

Pagrindiniai proceso parametrai tiesiogiai veikia gebėjimą užpildyti plonasienes dalis ir užtikrinti storesnių zonų vientisumą. Plonsieniams konstrukcijoms (paprastai mažiau nei 1,5 mm) reikalingos labai aukštos įpurškimo slėgio ir greičio reikšmės. Išlydytas metalas turi būti greitai įvarytas į formos ertmę, kol jis nespėja sustirti. Kaip išsamiai aprašoma techninėse instrukcijose, tam gali reikėti kanalo greičio, viršijančio 40 m/s ir pildymo laikas trumpesnis nei 0,05 sekundės. Šis intensyvus procesas užtikrina, kad net ir sudėtingiausi bei ploniausi formos skyriai būtų visiškai užpildyti.

Nuokrypių nuo vientisumo valdymas yra pusiausvyros aktas. Kai dizaine būtina įtraukti storesnį skyrių, jo neigiamas poveikis gali būti sumažintas dėl atidžios formos konstrukcijos, įskaitant aušinimo kanalų strateginį išdėstymą, kad šiluma greičiau būtų pašalinama iš tos vietos. Tai padeda išlyginti sukietėjimo greitį per visą detalę, sumažinant susitraukimo ir poringumo riziką. Tikslas – kontroliuoti procesą taip, kad būtų kompensuotos būtinos konstrukcijos netobulybės.

Sudėtingumams įveikti, ypač reikalaujančiose srityse, tokiuose kaip automobilių ar aviacijos pramonė, labai svarbu bendradarbiauti su patyrusiu gamybos partneriu. Pavyzdžiui, aukšto našumo metalinių detalių specialistai turi gilų supratimą apie procesų valdymą ir medžiagų mokslą tikslumo detalėms gaminti. Renkantis die litavimo paslaugas, būtina išsamiai aptarti visus aspektus su savo die litavimo tiekėju. Naudokite šį kontrolinį sąrašą pokalbiui vesti:

• Įrenginių galimybės: Patvirtinkite, kad jų įrenginiai turi būtiną spaudo jėgą, įpurškimo greitį ir slėgio reguliavimą atsižvelgiant į Jūsų detalės geometriją bei sienelių storį.
• Formos dizainas: Aptarkite jų požiūrį į liejimo kanalus, ruošinių sistemas, išmetimą ir aušinimo kanalus, kad užtikrintumėte, jog jie geba valdyti Jūsų detalės unikalią šiluminę charakteristiką.
• Lydinio pasirinkimas: Patikrinkite, ar pasirinktos lydinio tekštumas ir šiluminės savybės tinkamai atitinka konstrukcijos ploniausias dalis bei bendrą sudėtingumą.
• Modeliavimas: Paklauskite, ar jie naudoja liejimo modeliavimo programinę įrangą, kad numatyti ir išspręsti galimas užpildymo ar aušinimo problemas dar prieš gaminant formą, sutaupant laiko ir sąnaudų.

Atsižvelgdami tiek į konstravimo principus, tiek į gamybos realijas, inžinieriai gali sukurti patikimus, aukštos kokybės liejinius, kurie atitiktų tiek našumo, tiek gamybos reikalavimus.

Pagrindiniai sėkmingo liejimo forma projektavimo principai

Formos liejimo detalių projektavimo valdymas susideda iš kelių svarbių principų, kurie susiję su lydalio tekėjimo ir sustingimo kontrolė. Teikdami pirmenybę vientisai sienelės storiui, sukuriate tvirtos, lengvos ir nuo brangių defektų laisvos detalės pagrindą. Ten, kur visiška vientisumas nėra įmanomas, strategiškai taikydami sklandžius perėjimus, stiprinančias ribas ir šerdies formavimo technikas, galite efektyviai kontroliuoti pokyčius. Prisiminkite, kad kiekvienas dizaino sprendimas tiesiogiai veikia gamybos galimybes, sąnaudas ir galutinį produkto kokybę. Sėkmingas projektavimas – tai ne tik funkcionalios formos kūrimas; tai formos kūrimas, kuri yra optimizuota pačiam formos liejimo procesui. Toks visapusiškas požiūris, derinantis apgalvotą dizainą su giliu gamybos parametrų supratimu, yra raktas prie išskirtinių formos liejimo detalių gamybos.