TRUMPAI

Vacuum pagalba naudojamo formavimo projektavimas siekia kurti komponentus taip, kad prieš įpurškiant lydalį į formos ertmę būtų pašalintas oras ir dujos naudojant vakuumą. Šis svarbus žingsnis žymiai sumažina dujų porėtumą, dėl ko gaunami tankesni, stipresni gaminiai su geresne paviršiaus apdorojimo kokybe. Svarbu tinkamai suprojektuoti konstrukciją, atsižvelgiant į sienelių storį ir formos sandarumą, kad būtų galima pasinaudoti šiuo procesu gaminti sudėtingus, aukštos našumo ir be defektų komponentus.

Vacuum pagalba naudojamo formavimo pagrindai

Kosiniu pagalbinis lydinio liejimas, kartais vadinamas dujų laisvu liejimu, yra pažangus gamybos procesas, kuris patobulina tradicinį aukšto slėgio formos liejimą. Jo esmė – tai sisteminis oro ir kitų užstrigusių dujų šalinimas iš formos ertmės ir įpylimo cilindro prieš įpurškiant lydymąsi metalą. Sukuriant beveik vakuumą, procesas išsprendžia vieną didžiausių problemų, su kuriomis susiduria konvencinis formos liejimas: dujų porėtumą. Tai pasiekiamą prijungiant galingą vakuumo sistemą prie formos, kuri išsiurbia ertmę akimirką prieš ir metu injektavimo lydymosi lydinio.

Pagrindinė šios technologijos sprendžiama problema – tai dujų užtrappingas. Standartiniame formos liejimo procese aukštu greičiu injektuojamas lydymasis metalas gali užfiksuoti oro kišenes formoje. Šios užstrigusios dujos sukuria tuštumas ar poras sukiemėje medžiagoje, pažeidžiančias jos struktūrinį vientisumą. Pagal gamybos ekspertus Xometrija , šis porėtumas gali sukelti nevienodas mechanines savybes ir silpnas vietas. Vakuumo procesas tai sumažina pašalindamas orą, kuris kitu atveju būtų sučiuptas, leisdamas lydymui užpildyti kiekvieną formos detalę be pasipriešinimo ar turbulentijos.

Palyginti su tradicine presavimo liejimo technologija, vakuumo pagalba naudojama metodika gamina demonstratyviai aukštesnės kokybės dalis. Formos išsiurbimas ne tik prevencijuoja burbulų susidarymą, bet taip pat efektyviau traukia lydytą metalą į sudėtingas ir plonasienes formos dalis. Tai rezultatuojasi tankesniais, stipresniais komponentais, kurių paviršius yra žymiai švaresnis. Kaip pastebėjo Šiaurės Amerikos presavimo liejimo asociacija, nors vakuumo sistema yra galingas papildinys, ji nepakeičia reikalo geroms presavimo liejimo projektavimo praktikoms, kuriant kanalus, vartus ir perteklius. Tik derinant gerą projektavimą su vakuumo pagalba pasiekiamas aukščiausias kokybės lygis.

Pagrindiniai pranašumai ir kokybės pagerinimas

Pagrindinė vakuumo naudojimo liejimo formavimo procese pranašumas – ženklus gaminio kokybės ir vientisumo pagerėjimas. Mažinant dujų užtrappingą, gaunami komponentai su žymiai sumažinta porėtumu. Tai lemia tankesnius liejinius, kurie taip pat pasižymi nuoseklesniais ir numatomesniais mechaniniais savybėmis, tokiais kaip didesnė temptinė stipris ir ilgėjimas. Tokia patikimumas yra būtinas komponentams, naudojamiems reikalaujančiose srityse, įskaitant automobilių ir aviacijos pramonę.

Kitas svarbus pranašumas – aukštesnė paviršiaus apdorojimo kokybė. Beveik visiškai pašalinami defektai, tokie kaip pūslės ir adatos skylių formos defektai, kurie dažnai atsiranda dėl paviršiuje esančių užstrigusių dujų išsiplėtimo. Tai rezultatuojasi švaresniu paviršiumi tiesiog iš formos, sumažinant brangias ir laiko reikalaujančias antrines apdailos operacijas. Kaip išsamiai aprašyta Kenwalt Die Casting , šis defektų sumažėjimas lemia mažesnį atmetamų detalių skaičių, taupant laiką, darbo išlaidas ir medžiagų sąnaudas. Be to, formos pildymas vakuumo sąlygomis gali pailginti įrankių tarnavimo laiką, nes sumažėja didelis vidinis slėgis ir dėl užstrigusio oro atsirandantis dilimas.

Kokybės gerinimai taip pat atveria naujas gamybos galimybes. Vakuuminiu lydymo būdu pagamintos detalės tinka apdorojimui po liejimo, kuris dažnai kelia problemų konvencinio liejimo detalėms. Kadangi beveik nėra užspinto dujų, kurios gali išsiplečiant sukelti defektus, šios detalės gali būti patikimai termiškai apdorojamos, suvirinamos arba dengiamos metalu. Ši savybė yra būtina konstrukciniams komponentams, reikalaujantiems padidintos stiprybės ar specifinių paviršiaus savybių.

Vakuumo pagalba paremtas procesas: žingsnis po žingsnio analizė

Nors šis procesas grindžiamas tradicine presformavimo eiga, vakuumo pagalba paremtas procesas apima vieną svarbią papildomą fazę. Šios sekos supratimas yra esminis siekiant įvertinti jos poveikį konstrukcijai ir galutinės detalės kokybei. Procesas bendrai susideda iš šių atskirų etapų:

1. Formos paruošimas ir uždarymas: Pirmiausia plieninės formos dvi pusės išvalomos, sutepamos atskyrimo medžiaga ir patikimai uždaromos. Svarbus konstrukcinis aspektas čia yra užtikrinti, kad forma turėtų veiksmingus sandariklius, kurie palaikytų vakuumą, kai jis bus pritaikytas. Bet koks nutekėjimas pažeis procesą.
2. Vakuumo taikymas: Uždarius formą, įjungiamas aukštos galios vakuumo siurblys. Atsidaro vožtuvai, prijungti prie formos ertmės ir kanalų sistemos, o siurblys išsiurbia orą bei bet kokius dujinius išskyrimus iš tepimo medžiagų, sukurdamas žemo slėgio aplinką formoje. Šis etapas turi būti tiksliai suplanuotas.
3. Įkaitinto metalo įpurškimas: Reikiamas lydinys, ištirpintas krosnyje, perkeliamas į mašinos dozavimo kamerą. Tada aukšto slėgio stūmoklis įpurškia įkaitusį metalą į išsiurbtą formos ertmę. Vakuumas padeda sklandžiai įtraukti metalą į formą, užtikrindamas, kad jis užpildytų kiekvieną detalę be turbulencijos.
4. Kristalizacija ir aušinimas: Užpildžius ertmę, įkaitęs metalas pradeda vėsti ir kristizuotis, įgydamas formos bloko formą. Forma dažnai aprūpinta vidiniais aušinimo kanalais, kurie reguliuoja kristizacijos greitį – tai labai svarbu pasiekti pageidaujamas metalurgines savybes.
5. Formos atsidarymas ir gaminio išstūmimas: Po to, kai liejinys sukietėja, vakuumas pašalinamas ir formos pusės atsidaro. Išstūmimo strypai išstumia paruoštą liejinį iš formos. Dabartinis gaminys yra pasiruošęs būsimoms papildomoms operacijoms, tokioms kaip apkarpymas, apdirbimas ar paviršiaus apdorojimas.

Šis visas ciklas yra itin greitas – jis dažnai baigiamas per kelias sekundes arba kelias minutes, todėl ypač tinka masinei gamybai. Vakuumo sistemos integravimas padidina sudėtingumą, tačiau yra būtinas siekiant aukštos kokybės, dėl kurios šis procesas yra žinomas.

Pagrindiniai vakuuminių formų liejimo projektavimo principai

Efektyvus vakuumo pagalba atliekamo liejimo konstrukcijos projektavimas reiškia daugiau nei tik formos kūrimą; tai apima detalės geometrijos optimizavimą, kad pilnai pasinaudoti vakuumo aplinkos pranašumais. Nors daugelis principų sutampa su įprastu liejimu, kai kurie yra ypač svarbūs. Norint pasiekti sėkmės, būtina ypatinga dėmesį skirti tokioms savybėms kaip sienelių storis ir ištraukos kampai.

Vienas iš didžiausių konstravimo pranašumų yra gebėjimas gaminti dalis su storesnėmis sienelėmis. Kadangi vakuumas sumažina atbulinį slėgį iš užčiužto oro, įlydomas metalas gali patekti ir užpildyti žymiai storesnes dalis nei tradiciniame formos liejime. Dažnai pasiekiamas minimalus sienelės storis nuo 1 mm iki 1,5 mm, nors tai priklauso nuo detalės dydžio ir medžiagos. Ten, kur įmanoma, būtina išlaikyti vienodą sienelės storį, kad užtikrinti vientisą aušimą ir išvengti defektų, tokių kaip išlinkimas ar įdubimai. Kai reikalingos storio kaitos, perėjimai turi būti palaipsniui.

Kiti svarbūs konstrukciniai apibrėžimai yra būtini tiek detalės kokybei, tiek gamybai:

• Lietimo kampas: Lietimo kampas, paprastai ne mažesnis kaip 1–2 laipsniai, turi būti įtrauktas į visas sienas, lygiagrečias formos ištraukimo krypčiai. Šis nedidelis nuolydis yra būtinas, kad baigta detalė galėtų būti išstumiama iš formos be pažeidimų ar deformacijų.
• Rėmeliai ir atramos: Norint sustiprinti didelius plokščius plotus, nepadidinant bendro sienelių storio, projektuotojai turėtų naudoti rėmelius. Rėmelio storis paprastai turėtų būti mažesnis nei 60 % pagrindinio sienelės storio, kad būtų išvengta įdubimų. Panašiai atramos (naudojamos tvirtinimui arba centravimui) taip pat turėtų atitikti panašius storio reikalavimus.
• Užapvalinimai ir spinduliai: Aštrūs vidiniai kampai sukelia įtempimo koncentraciją ir gali trukdyti metalo tekėjimui. Visiems kampams reikėtų pridėti pakankamus užapvalinimus ir spindulius, kad būtų pagerinta detalės konstrukcinė vientisumas bei palengvintas sklandus ir tolygus lydinio tekėjimas.
• Formos sandarinimas: Iš formos dizaino perspektyvos, būtina užtikrinti, kad forma galėtų būti sandariai uždaryta. Tam reikia tiksliai apdirbti formos puses ir dažnai įtraukti O žiedus ar kitus sandarinimo mechanizmus, kad ciklo metu nebūtų prarastas vakuumas.

Laikantis šių principų, konstruktoriai gali kurti patvarias, lengvas ir sudėtingas konstrukcijas, kurios pilnai pasinaudoja vakuumo pagalba, dėl to padidėja išeiga ir pagerėja našumas.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks pagrindinis skirtumas tarp vakuumo liejimo ir tradicinio liejimo formose?

Pagrindinis skirtumas yra tas, kad prieš įpurškiant lydalą, iš formos ertmės vakuumo būdu pašalinamas oras ir dujos. Tradiciniame liejime metalas įpilamas į formą, kurioje yra oro, kuris gali įstrękti ir sukelti porėtumą. Vakuumo liejimo procese oras pašalinamas, todėl gaunamos tankesnės, stipresnės detalės su mažiau defektų ir geresniu paviršiaus apdorojimu.

2. Kokios metalų rūšys tinka vakuumo pagalba liejimui formose?

Procesas dažniausiai naudojamas su negeležiniais lydiniais, turinčiais vidutinį lydymosi tašką. Tai apima įvairius aliuminio lydinius (pvz., A380), magnio lydinius (lengvosioms konstrukcinėms detalėms) ir cinko lydinius. Dėl aukšto lydymosi taško geležiniai metalai, tokie kaip plienas ir geležis, paprastai nėra tinkami, nes jie pažeistų liejimo formą.

3. Ar vakuumu liejimas gali pašalinti visą porėtumą?

Nors vakuumu liejimas žymiai sumažina dujų porėtumą beveik iki nulio, jis negali pašalinti visų porėtumo formų. Susitraukimo metu dėl metalo tūrio mažėjimo atsirandantis porėtumas vis dar gali kilti, kai metalas vėsta ir kristalizuojasi. Tačiau tinkamas detalės ir formos projektavimas, įskaitant optimizuotus užtikrinimo kanalus ir tekėjimo sistemas, taip pat gali padėti sumažinti šią porėtumo rūšį.