TL;DR

Parenu materiālu izvēle iestiepšanai ietver divas atšķirīgas kategorijas. Formas, jeb parnes, tiek izgatavotas no augsta izturības un termisko slodžu izturīga instrumentu tērauda, piemēram, H13 un P20, lai izturētu ļoti augstas temperatūras un spiedienu. Pašas detaļas veido, ielejot šos veidņos karsētus nelētmetālu sakausējumus — galvenokārt alumīniju, cinku un magniju. Šīs atšķirības izpratne ir būtiska veiksmīgai ražošanai.

Formu materiāli pret lietvejas materiāliem: svarīga atšķirība

Parasta neskaidrība liešanas veidņos ir atšķirība starp materiālu, ko izmanto veidņu izgatavošanai, un materiālu, ko izmanto gala izstrādājuma ražošanai. Šīs atšķirības skaidrošana ir pirmais solis, lai pieņemtu informētus inženierijas lēmumus. Abi materiāli pilda pilnībā atšķirīgas funkcijas un tiem piemīt būtiski atšķirīgas īpašības. Veidne ir izturīgs, atkārtoti izmantojams rīks, savukārt liešanas materiāls ir izejviela, no kuras tiek izgatavots gatavais izstrādājums.

Veidņu materiālam jābūt ārkārtīgi izturīgam. Tā galvenā funkcija ir noturēt kausētu metālu milzīgā spiedienā un izturēt tūkstošiem termisku ciklu, neizkropļojoties, neplīstot vai neizdilstot. Tādēļ ražotāji balstās uz speciāliem karstā darba instrumentu tēraudiem. Šie tēraudi ir izstrādāti ar augstu cietību, izcilu termisko izturību pret nogurumu un izturību augstās temperatūrās. Kā detalizēti aprakstīts rokasgrāmatās no HLC Metal Parts , visa liešanas procesa ilgmūžība un precizitāte ir atkarīga no veidņu tērauda kvalitātes.

Otrādi, liešanas materiāls tiek izvēlēts, pamatojoties uz vajadzīgajām galaprodukta īpašībām. Šie materiāli parasti ir ne dzelzs sakausējumi, kas pazīstami ar īpašībām, piemēram, lieliska plūdīgums karsētā stāvoklī, zems kušanas punkts, viegls svars un korozijas izturība. Mērķis ir izvēlēties sakausējumu, kas viegli aizpilda sarežģītas veidņu dobumus, lai ražotu izmēriem precīzu detaļu ar nepieciešamo mehānisko izturību un virsmas kvalitāti. Liešanas materiāla veiktspējas prasības ir saistītas tikai ar gala produkta pielietojumu, nevis ar ražošanas rīka izturību.

Šo divu jēdzienu sajaucšana var novest pie būtiskām kļūdām dizainā un ražošanā. Piemēram, norādot parastu liešanas sakausējumu veidnim, tā tūlīt sabruktu, jo tas izkusītu saskarē ar liešanas materiālu. Zemāk redzamā tabula ilustrē šo būtisko atšķirību ar tipiskiem piemēriem.

Detalizēts apskats: Augstas veiktspējas tēraugi matricu litēšanas formām

Materiāli, no kuriem izgatavo matricu litēšanas formas, ir ražošanas procesa neredzamie varoņi. Tie ir jāizpilda uzticami visdaudzprātīgākajos rūpnieciskajos apstākļos. Galvenā šim uzdevumam paredzēto materiālu kategorija ir karstdarba instrumentu tērauds — sakausējumu klase, kas speciāli izstrādāta, lai saglabātu savu izturību, cietību un dimensiju stabilitāti ļoti augstās temperatūrās. Šie tēraudi ir būtiski, lai nodrošinātu ilgu formas kalpošanas laiku un ražotu vienmērīgas, augstas kvalitātes detaļas desmitiem tūkstošu ciklu laikā.

Visplašāk izmantotais materiāls matricu litēšanas formām ir H13 instrumentu tērauds. Saskaņā ar detalizētu analīzi, ko veica Neway Precision , H13 piedāvā izcili līdzsvaru starp cietību, izturību un termoizturību. Tā sastāvs, kurā ietilpst hroms, molibdēns un vanādijs, ļauj izturēt termisko triecienu, atkārtoti piepildot ar kausētu metālu. Tas padara to par iecienītu izvēli alumīnija un cinka sakausējumu liešanai. Cits bieži lietots materiāls ir P20 tērauds, kas bieži tiek piegādāts jau iepriekš sacietināts. Lai gan tas nav tik izturīgs pret augstām temperatūrām kā H13, P20 ir vieglāk apstrādājams un ir izdevīga izvēle formām, ko izmanto zemākās temperatūrās vai īsākiem ražošanas cikliem.

Konkrēta rīkstāvļa izvēle lielā mērā ir atkarīga no pielietojuma. ļoti prasīgiem uzdevumiem, kas ietver sarežģītas ģeometrijas vai lielas ražošanas apjomas, ražotāji var vērsties pie vēl modernākiem materiāliem, piemēram, maražējošiem tēraudiem vai niķeļa bāzes supersakausējumiem, kuri nodrošina paaugstinātu izturību un ilgmūžību par augstāku cenu. Automobiļu nozarē, kur precizitāte un izturība ir galvenais, materiālu izvēle ir ļoti svarīga. Specializēti ražotāji, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. demonstrē ekspertīzi augstas precizitātes automašīnu štancēšanas matricu izgatavošanā, procesā, kas balstās uz līdzīgi izturīgiem rīkstāļiem, lai nodrošinātu detaļu viendabīgumu un ilgu kalšu kalpošanas laiku OEM ražotājiem un Tier 1 piegādātājiem.

Lai vēl vairāk uzlabotu veiktspēju, formu virsmas bieži saņem speciālas apstrādes. Piemēram, nitrēšana rada ļoti cietu virsmas kārtu, kas izturīga pret nodilumu un ēnošanos no kūstošā metāla plūsmas. Lai uzlabotu virsmas cietību un atvieglotu detaļu izņemšanu, var piemērot cieto hromējumu. Šādas apstrādes var ievērojami pagarināt formas darbības mūžu, aizsargājot lielo ieguldījumu tās izgatavošanā. Zemāk ir salīdzinājums par tipiskajiem instrumentu tēraudiem, ko izmanto kokilformu liešanas formām.

Vadlīnijas par parastajām sakausēm diezliešanas detaļām

Kaut gan veidne nodrošina formu, liešanas sakausējums dod pabeigtajai detaļai tās būtību un funkciju. Lielākā daļa matricas liešanas detaļu ir izgatavotas no trīs galvenajām ne dzelzs sakausējumu grupām: alumīnija, cinka un magnija. Katra no tām piedāvā unikālu īpašību kopumu, kas padara tās piemērotas dažādām lietojumprogrammām. Sakausējuma izvēle ir kritiska konstruēšanas lēmums, kas ietekmē detaļas svaru, izturību, ilgmūžību un izmaksas.

Aluķa ligām

Alumīnijs ir visbiežāk lietotais materiāls matricas liešanā, ko vērtē par tā izcilo izturības attiecību pret svaru, korozijizturību un termisko vadāmību. Kā detalizēti aprakstīts rokasgrāmatā, Xometrija sakausējumi, piemēram, A380, ir ārkārtīgi universāli un tiek izmantoti plašā produktu klāstā — sākot no automašīnu dzinēju blokiem līdz elektronikas korpusiem un elektroinstrumentiem. Cits izplatīts šķirnes tips, ADC12, ir pazīstams ar savu lielisko liešanas piemērotību, ļaujot tam aizpildīt sarežģītas veidnes ar plānām sienām. Alumīnija sakausējumi nodrošina izmaksu efektīvu risinājumu vieglu, bet izturīgu komponentu ražošanai.

Cinka alejas

Cinka sakausējumi, īpaši tie no Zamak ģimenes (piemēram, Zamak 3 un Zamak 5), ir vēl viens die štampēšanas rūpniecības pamats. Starp galvenajām priekšrocībām ir ļoti zems kušanas punkts, kas samazina enerģijas izmaksas un pagarināta veidņu kalpošanas laiku, kā arī izcilība plūstamībā. Šī plūstamība ļauj izgatavot detaļas ar ārkārtīgi smalkiem detalizējumiem un ļoti plānām sienām, bieži ar labāku virsmas apdari, kam nepieciešama minimāla sekundārā apstrāde. Cinka sakausējumi ir blīvāki nekā alumīnijs, taču to izturība un cietība padara tos par ideālu izvēli pielietojumos, piemēram, automašīnu durvju rokturiem, dekoratīvai armatūrai, zobratu mehānismiem un elektroniskiem savienotājiem.

Magnēza alejas

Kad nepieciešams absolūti minimāls svars, konstruktōri izvēlas magnija sakausējumus. Kā visvieglākais no visiem strukturālajiem metāliem, magnijs nodrošina labāko izturības attiecību pret svaru. Sakausējumus, piemēram, AZ91D, plaši izmanto pielietojumos, kuros svara samazināšana ir kritiski svarīga, piemēram, aviācijas komponentos, augstvērtīgās automašīnu daļās un portatīvajās elektronikas ierīcēs, piemēram, planšetdatoru korpusos un kameru korpusos. Lai gan magnijs ir dārgāks nekā alumīnijs vai cinks, tā unikālās īpašības attaisno tā izmantošanu augstas klases pielietojumos, kuros veiktspēja un zems svars ir obligāti.

Galvenie atlases kritēriji: Pareizā materiāla izvēle jūsu pielietojumam

Optimālā materiāla izvēle gan diezveida veidņu, gan galaproduktu ražošanai prasa rūpīgu mehānisko, termisko un ekonomisko faktoru analīzi. Šis lēmumu pieņemšanas process nav saistīts ar viena "labākā" materiāla atrašanu, bet gan ar vispiemērotākā materiāla izvēli konkrētai lietošanas jomai. Līdzsvarots pieeja nodrošina, ka gala produkts atbilst veiktspējas mērķiem, vienlaikus saglabājot ražošanas izmaksu efektivitāti.

Veidņu materiāla izvēles faktori

Instrumenta tērauda izvēle veidnei galvenokārt ir atkarīga no liešanas apstākļiem un ražošanas prasībām. Galvenos apsvērumus, ko min eksperti no Ace Mold iekļauj:

• Liešanas sakausējuma temperatūra: Jo augstāka ir liešanas sakausējuma kušanas temperatūra (piemēram, alumīnijs salīdzinājumā ar cinku), jo lielākai siltumizturībai jābūt veidnes materiālam. Tāpēc alumīnija liešanai standarta ir H13, savukārt cinka liešanai pietiek ar P20.
• Ražošanas apjoms: Lielām sērijām, kas skaita simtiem tūkstošu vienību, izdevīgāk ir ieguldīt izturīgākā un dārgākā rīka tēraudā, jo tas kalpos ilgāk un samazinās pārtraukumus. Prototipiem vai mazapjomu ražošanai ekonomiskāk var būt mazāk izturīgs, bet vieglāk apstrādājams tērauds.
• Detaļas sarežģītība: Sarežģītas ģeometrijas ar plānām sienām var radīt augsta sprieguma zonas formā. Lai novērstu agrīnu plaisāšanu un sabrukumu, nepieciešams izturīgāks tērauds ar augstu izturību pret nogurumu.

Faktori liešanas materiāla izvēlei

Izvēloties sakausējumu pašai detaļai, uzmanība jāpievērš ekspluatācijas videi un veiktspējas prasībām. Galvenie apsvēšanas faktori ir:

• Mehāniskās īpašības: Vai detaļa tiks pakļauta lielam spiedienam, triecieniem vai nolietojumam? Cinksakausējumi nodrošina izcilu cietību un trieciensizturību, savukārt aluminija sakausējumi piedāvā labāku līdzsvaru strukturālajām sastāvdaļām.
• Darbības vide: Vai sastāvdaļa tiks pakļauta mitrumam, ķīmiskajām vielām vai ekstremālām temperatūrām? Alumīnija dabiskā korozijas izturība padara to par ideālu materiālu daudzām āra vai agresīvām vides ietekmēm. Magnijs var prasīt aizsargpārklājumus.
• Svara prasības: Vai svara samazināšana ir galvenais konstruēšanas mērķis? Magnijs ir skaidrs uzvarētājs pielietojumiem kā aviācijā un portatīvajās elektronikas ierīcēs, kam seko alumīnijs.
• Budžets: Izmaksas par vienu sastāvdaļu ir būtisks faktors. Cinks un alumīnija sakausi parasti ir lētāki nekā magnijs. Sastāvdaļas sarežģītība un nepieciešamās pabeigšanas operācijas arī ievērojami ietekmē galīgās izmaksas.

Lai vadītu šo procesu, dizaineram pirms materiāla izvēles apstiprināšanas vajadzētu uzdot virkni jautājumu. Šis pārbaudes saraksts var kalpot kā praktisks izejas punkts jebkuram diezveida liešanas projektam.

• Kāds ir paredzētais kopējais ražošanas apjoms šai sastāvdaļai?
• Kādas būs maksimālās un minimālās darbības temperatūras, kurām sastāvdaļa tiks pakļauta?
• Kādiem strukturāliem slodzēm vai ietekmēm daļai jāiztur darbības laikā?
• Vai daļas svars ir kritiska konstrukcijas ierobežošana?
• Kāda līmeņa korozijizturība ir nepieciešama?
• Kādas ir virsmas pārstrādes un estētiskās prasības gala produktam?
• Kāda ir mērķa cena par vienu daļu?

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāds materiāls tiek izmantots die štancēšanas formām?

Die štancēšanas formas galvenokārt izgatavo no augstas kvalitātes rīka tērauda, īpaši karstā darba rīka tērauda. Visbiežāk un visvairāk universālais izvēles variants ir H13 tērauds, kas piedāvā lielisku kombināciju starp cietību, nodilumizturību un termoizturību. Zemākām temperatūrām vai īsākiem ražošanas periodiem populārs variants ir arī P20 tērauds.

2. Kāds materiāls ir vispiemērotākais metāllietu veidņu izgatavošanai?

Vispiemērotākais materiāls liešanas daļai pilnībā ir atkarīgs no lietojuma prasībām. Alumīnija sakausējumi, piemēram, A380, ir vispopulārākie vispārīgi, jo tiem raksturīga laba līdzsvara starp izturību, vieglumu, korozijas izturību un izmaksām. Tomēr cinka sakausējumi ir labāki priekš daļām, kurām nepieciešama smalka detaļu izstrāde un augsta triecienizturība, savukārt magnijs ir labākais izvēles variants, kad svars jāsamazina līdz minimumam.

3. Kuru no šiem materiāliem parasti izmanto kalšanas formas izgatavošanai?

Starpm pieejamiem materiāliem rīka tērauds ir standarts kalšanas formu izgatavošanai. Markas, piemēram, H13 un P20, ir speciāli izstrādātas, lai izturētu augstos spiedienus un termisko triecienu, kas raksturīgi kalšanas procesam. Šie materiāli nodrošina formas izturību un dimensiju precizitāti tūkstošos liešanas ciklu laikā.