TRUMPAI

Tinkamų medžiagų parinkimas formų liejimui apima dvi skirtingas kategorijas. Formos, arba matricos, gaminamos iš stipraus, šilumai atsparaus įrankių plieno, tokio kaip H13 ir P20, kad išlaikytų ekstremalias temperatūras ir slėgį. Detalės patys gaunamos įpurškiant į šias formas lydytus negeležinius lydinius – daugiausia aliuminį, cinką ir magnį. Šio skirtumo supratimas yra būtinas sėkmingai gamybai.

Formų medžiagos prieš liejimo medžiagas: svarbus skirtumas

Dėžutės liejime dažna painiavos priežastis yra medžiagų, naudojamų formai gaminti, ir medžiagų, naudojamų galutiniam gaminui gaminti, skirtumai. Tai paaiškinti – pirmas žingsnis link informuotų inžinerinių sprendimų priėmimo. Šios dvi medžiagos atlieka visiškai skirtingas funkcijas ir turi esminiai skirtingas savybes. Forma yra patvari, daugkartinio naudojimo įrankis, o liejimo medžiaga – tai pradinė medžiaga, iš kurios gaminamas galutinis produktas.

Formos medžiaga turi būti itin patvari. Jos pagrindinė funkcija – išlaikyti įkaistančią lydalą dideliu slėgiu ir ištverti tūkstančius šiluminių ciklų nesideformuodama, nesuskeldėdama ar nenudėvėdama. Dėl šios priežasties gamintojai remiasi specialiomis karšto darbo įrankių plienų rūšimis. Šie plienai sukurti turėti didelį kietumą, puikią šiluminės nuovargio atsparumą bei atsparumą aukštoje temperatūroje. Kaip detaliai aprašoma vadovuose iš HLC Metal Parts , viso dėžutės liejimo proceso ilgaamžiškumas ir tikslumas priklauso nuo formos plieno kokybės.

Priešingai, liejimo medžiaga parenkama pagal galutinio komponento pageidaujamas savybes. Šios medžiagos paprastai yra negeležiniai lydiniai, kurie pasižymi puikia tekstūra, kai yra lydžios, žemu lydymosi tašku, mažu svoriu ir atsparumu korozijai. Tikslas – parinkti tokį lydinį, kuris lengvai tekėtų į sudėtingas formos kavitacijas, kad būtų galima pagaminti tiksliai matuojamą detalę, atitinkančią reikiamą mechaninį stiprumą ir paviršiaus apdorojimą. Liejimo medžiagos našumo reikalavimai visiškai priklauso nuo gaminio paskirties, o ne nuo gamybos įrankio ilgaamžiškumo.

Šių dviejų dalykų painiojimas gali sukelti rimtų klaidų dizaine ir gamyboje. Pavyzdžiui, jei formai būtų nurodytas paprastas liejimo lydinys, tai nedelsiant sukeltų gedimą, nes jis iškart išsilydytų susilietus su liejimo medžiaga. Žemiau pateikta lentelė iliustruoja šį esminį skirtumą naudodama dažnus pavyzdžius.

Išsamiau: aukštos kokybės plienai presformų liejimui

Presformų liejimui naudojamos medžiagos yra nereikšmingai vertinamos gamybos proceso herojės. Jos turi patikimai veikti labai sunkiomis pramoninėmis sąlygomis. Pagrindinė šiai užduočiai skirtų medžiagų kategorija yra karščiui atsparus įrankinis plienas – tai lydiniai, specialiai sukurti išlaikyti savo stiprumą, kietumą ir matmenų stabilumą esant labai aukštai temperatūrai. Šie plienai yra būtini užtikrinant ilgą formos tarnavimo laiką ir gaminant nuosekliai aukštos kokybės detales per dešimtis tūkstančių ciklų.

Dažniausiai naudojama medžiaga presformų liejimui yra H13 įrankinis plienas. Išsamios analizės duomenimis pagal Neway Precision , H13 siūlo išskirtinį kietumo, atsparumo ir atsparumo šiluminei nuovargiui pusiausvyrą. Dėl jo sudėties, kurioje yra chromo, molibdeno ir vanadžio, jis gali išlaikyti terminį smūgį, kuris atsiranda dėl kartotino užpildymo lydžiu metalu. Dėl to H13 yra pagrindinis pasirinkimas aliuminio ir cinko lydinių liejimui. Kitas dažnas medžiaga yra P20 plienas, kuris dažnai tiekiamas iš anksto sukietintas. Nors P20 nėra toks atsparus aukštoms temperatūroms kaip H13, jį lengviau apdirbti ir tai yra ekonomiškesnis variantas formoms, naudojamoms žemesnėse temperatūrose ar trumpesniems gamybos ciklams.

Konkretaus įrankinio plieno pasirinkimas labai priklauso nuo taikymo srities. Ypač reikalaujantiems darbams, susijusiems su sudėtingomis geometrijomis ar dideliais gamybos apimtimis, gamintojai gali kreiptis į dar pažangiau medžiagas, pvz., maraging plienus arba nikelio bazes turinčias superlydinių medžiagas, kurios užtikrina didesnę stiprumą ir ilgesnį tarnavimo laiką, tačiau kainuoja daugiau. Automobilių pramonėje, kur ypač svarbūs tikslumas ir ilgaamžiškumas, medžiagų pasirinkimas yra itin svarbus. Specializuoti gamintojai kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. parodo ekspertizę, kuriant aukšto tikslumo automobilių presavimo formas, procesą, kuris remiasi panašiai patvaresniais įrankiniais plienais, kad užtikrintų detalių vientisumą ir ilgą formų tarnavimo laiką OEM ir Tier 1 tiekėjams.

Norint dar labiau patobulinti našumą, formų paviršiams dažnai taikomos specialios apdorojimo procedūros. Pavyzdžiui, azoto terminis apdorojimas sukuria labai kietą paviršiaus sluoksnį, atsparų tėkėjančio įlydžio dilimui ir erozijai. Taip pat galima padengti kietu chromu, kad būtų padidinta paviršiaus kietumas ir palengvintas gaminio išleidimas. Šios procedūros gali žymiai pailginti formos eksploatacinį laiką, apsaugant didelę investiciją, skirtą jos sukūrimui. Žemiau pateikta dažniausiai naudojamų liejimo į formas formų plienų palyginimo lentelė.

Vadovas dėl dažniausių lydinių, naudojamų liejamiems į formas detalėms

Kol forma suteikia formą, liejimo lydinys suteikia galutinei daliai jos medžiagą ir funkciją. Didžioji dauguma presformos detalių pagaminama iš trijų pagrindinių negeležinių lydinių šeimų: aliuminio, cinko ir magnio. Kiekvienas siūlo unikalų savybių profilį, todėl tinka skirtingoms aplikacijoms. Lydinio pasirinkimas yra kritinis konstravimo sprendimas, kuris veikia detalės svorį, stiprumą, ilgaamžiškumą ir kainą.

Aliuminio lydiniai

Aliuminis yra dažniausiai naudojama medžiaga presuojamajame liejime, vertinamas dėl puikaus stiprumo ir svorio santykio, atsparumo korozijai bei šilumos laidumo. Kaip aprašyta Xometrija gidoje, tokie lydiniai kaip A380 yra nepaprastai universalūs ir naudojami įvairiose produktuose – nuo automobilių variklių blokų iki elektronikos korpusų ir elektrinių įrankių. Kitas dažnas rūšis, ADC12, žinomas dėl puikios liejimo savybių, leidžiančių užpildyti sudėtingas formas plonaisiais sienelėmis. Aliuminio lydiniai užtikrina ekonomišką sprendimą lengvoms, bet stiprioms detalėms gaminti.

Cinko lydai

Cinko lydiniai, ypač tie, kurie priklauso Zamak šeimai (pvz., Zamak 3 ir Zamak 5), yra dar viena pagrindinė liejimo formose pramonės atrama. Jų pagrindiniai pranašumai apima labai žemą lydymosi temperatūrą, dėl kurios sumažėja energijos sąnaudos ir pailgėja formos tarnavimo laikas, taip pat išskirtinį tekėjimą. Šis tekėjimas leidžia gaminti detalias, labai plonasienes dalis, dažnai su aukštesnės kokybės paviršiumi, reikalaujančiu minimalios papildomos apdorojimo. Cinko lydiniai yra tankesni nei aliuminis, tačiau jų stiprumas ir kietumas juos daro idealiais automobilių durelių rankenoms, dekoratyviniam furnirui, pavaroms ir elektroniniams jungtuvams.

Magnio lydai

Kai reikia absoliučiai minimalios masės, konstruktoriai pasuka į magnio lydinius. Kaip lengviausi iš visų konstrukcinių metalų, magnis siūlo geriausią stiprumo ir svorio santykį. Tokių lydinių kaip AZ91D naudojama plačiai ten, kur svarbu sumažinti svorį, pavyzdžiui, aviacijos komponentuose, aukštos kokybės automobilių dalyse bei nešiojamose elektronikos priemonėse, tokiuose kaip nešiojamųjų kompiuterių korpusuose ir fotoaparatų korpusuose. Nors brangesnis už aliuminį ar cinką, magnio unikalios savybės pateisina jo naudojimą aukštos kokybės programose, kur našumas ir mažas svoris yra būtini.

Pagrindiniai atrankos kriterijai: tinkamo medžiagų pasirinkimas jūsų taikymui

Optimalių medžiagų parinkimas tiek presformėms, tiek galutiniam gaminio elementui reikalauja kruopščios mechaninių, šiluminių ir ekonominių veiksnių analizės. Šis sprendimų priėmimo procesas nėra susijęs su vienintele „geriausia“ medžiaga, o greičiau su tinkamiausia medžiaga tam tikrai paskirčiai. Subalansuotas požiūris užtikrina, kad galutinis produktas atitiktų našumo tikslus ir kartu būtų ekonomiškas gamybai.

Veiksniai, lemiantys formos medžiagos parinkimą

Formos įrankio plieno pasirinkimas yra lemiamas lydymo sąlygų ir gamybos reikalavimų. Pagrindinius aspektus, kuriuos pabrėžia ekspertai Ace Mold apima:

• Lydmetalo lydymo temperatūra: Kuo aukštesnė lydmetalo lydymo temperatūra (pvz., aliuminis prieš cinką), tuo didesnę karščiui atsparią turi būti formos medžiaga. Dėl to aliuminiui standartas yra H13, o cinkui pakanka P20.
• Gaminių apimtys: Didelėms serijoms, skaičiuojamoms šimtais tūkstančių vienetų, protinga būtų investuoti į ilgaamžį ir brangesnį įrankių plieną, nes jis tarnaus ilgiau ir sumažins prastovų trukmę. Prototipams ar mažos apimties gamybai ekonomiškesnis gali būti mažiau ilgaamžis, lengviau apdirbamas plienas.
• Detales sudėtingumas: Sudėtingos geometrijos su plonomis sienelėmis gali suformuoti aukšto apkrovimo zonas formoje. Būtinas atsparesnis plienas su aukštu nuovargio atsparumu, kad būtų išvengta ankstyvo įtrūkimo ir sugedimo.

Liejimo medžiagos parinkimo veiksniai

Renkantis lydinį paties gaminio gamybai, dėmesys nukreipiamas į eksploatacijos sąlygas ir našumo reikalavimus. Pagrindiniai vertinami veiksniai yra:

• Mechaninės savybės: Ar gaminys bus veikiamas didelės apkrovos, smūgių ar dėvėjimosi? Cinko lydiniai pasižymi puikiu kietumu ir smūginio stiprumo rodikliais, o aliuminis užtikrina geresnį balansą konstrukciniams elementams.
• Eksploatacijos aplinka: Ar detalė bus veikiama drėgmės, chemikalų ar ekstremalių temperatūrų? Aliuminio natūralus atsparumas korozijai daro jį idealų daugeliui lauko ar sunkių sąlygų aplinkoms. Magnis gali reikėti apsauginių denginių.
• Svorio reikalavimai: Ar svorio mažinimas yra pagrindinis konstrukcinis tikslas? Magnis yra aiškus lyderis taikymuose, tokiuose kaip aviacija ir nešiojami elektroniniai prietaisai, po jo – aliuminis.
• Biudžetas: Kaina už detalę yra svarbus veiksnys. Cinko ir aliuminio lydiniai paprastai yra ekonomiškesni nei magnis. Detalės sudėtingumas ir reikalingos apdailos operacijos taip pat žymiai veikia galutinę kainą.

Šiam procesui nukreipti projektuotojas turėtų užduoti keletą klausimų prieš galutinai parinkdamas medžiagą. Ši kontrolinė sąrašas gali būti praktiškas pradžios taškas bet kuriam presavimo liejimo projektui.

• Koks yra numatomas bendras šios detalės gamybos apimtis?
• Kokias maksimalias ir minimalias veikimo temperatūras detalė turės išlaikyti?
• Kokią konstrukcinę apkrovą ar poveikį detalė turi išlaikyti visą savo tarnavimo laiką?
• Ar detalės svoris yra kritinis konstrukcinis apribojimas?
• Kokio lygio atsparumas korozijai reikalingas?
• Kokie yra paviršiaus apdorojimo ir estetiniai reikalavimai galutiniam produktui?
• Kokia numatyta vienos detalės kaina?

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Iš kokios medžiagos gaminami presformavimo formos?

Presformavimo formos daugiausia gaminamos iš aukštos kokybės įrankinio plieno, konkreciai – karštam darbui skirtų įrankinių plienų. Dažniausias ir universaliausias pasirinkimas yra H13 plienas, kuris siūlo puikų atsparumą susidėvėjimui, kietumą ir atsparumą šiluminiam nuovargiui. Žemesnėms temperatūroms ar trumpesnėms gamybos serijoms dažnai taip pat naudojamas P20 plienas.

2. Kokia yra tinkamiausia medžiaga liejimui į formas?

Tinkamiausias lydinio detalės medžiaga visiškai priklauso nuo taikymo reikalavimų. Dėl puikaus stiprumo, lengnumo, atsparumo korozijai ir kainos pusiausvyros labiausiai paplitę yra aliuminio lydiniai, tokie kaip A380. Tačiau cinko lydiniai tinka geriau, kai reikalingos smulkios detalės ir aukštas smūginis stipris, o magnis yra geriausias pasirinkimas, kai svarbiausia – sumažinti svorį.

3. Kuri iš šių medžiagų dažniausiai naudojama presformos formos gamybai?

Tarp įprastų medžiagų, įrankių plienai yra standartas presformos formų gamybai. Rūšys, tokios kaip H13 ir P20, ypač sukurtos, kad atlaikytų didelį slėgį ir šiluminį poveikį, būdingą presformavimo procesui. Šios medžiagos užtikrina formos ilgaamžiškumą ir dimensinį tikslumą per daugybę lydymo ciklų.