RINGKASAN

Rekabentuk acuan untuk panel badan aluminium adalah proses kejuruteraan khusus yang berfokus pada penciptaan alat keluli yang kukuh (acuan) yang digunakan untuk membentuk aluminium. Kaedah pengeluaran utama ialah penempaan, penyusupan, dan pengecoran acuan, yang masing-masing memerlukan jenis acuan yang unik. Rekabentuk yang berkesan mesti mengambil kira sifat khusus aluminium—seperti ringannya, kemudahan pembentukan, dan kecenderungan retak—untuk mengawal aliran logam, mencegah kecacatan, dan memastikan komponen automotif akhir memenuhi spesifikasi yang tepat.

Asas Rekabentuk Acuan untuk Panel Aluminium

Dalam pembentukan logam, acuan adalah alat khusus yang digunakan untuk memotong atau membentuk bahan menggunakan tekanan. Untuk panel badan aluminium, acuan ini biasanya dimesin dari keluli perkakas berkualiti tinggi, seperti keluli H13, yang direka untuk menahan tekanan yang sangat tinggi dan suhu tinggi. Cabaran utama dalam rekabentuk acuan untuk panel badan aluminium terletak pada penyesuaian ciri unik aloi aluminium. Berbanding keluli, aluminium lebih ringan dan lebih cenderung koyak atau retak jika tidak dibentuk dengan betul, namun ia menawarkan kemudahan pembentukan yang sangat baik jika dikendalikan dengan betul.

Proses pembuatan menekankan acuan dan billet atau helaian aluminium kepada daya yang sangat tinggi. Sebagai contoh, dalam pengekstrusan aluminium, tekanan boleh melebihi 100,000 paun per inci persegi (psi). Reka bentuk acuan mesti mengalirkan daya ini untuk memastikan aluminium mengalir secara seragam ke dalam bentuk yang diingini tanpa menyebabkan kecacatan seperti kedutan, retakan, atau ketebalan dinding yang tidak konsisten. Sebagai contoh, acuan pengekstrusan aluminium adalah cakera keluli yang dirawat haba dengan bukaan yang dimesin dengan tepat, atau orifis, yang menentukan keratan rentas profil tersebut. Reka bentuk bukaan ini adalah penting untuk mengawal kelajuan dan taburan aliran logam.

Pertimbangan pertama seorang pereka ialah proses pengeluaran yang dimaksudkan dan geometri bahagian akhir. Pilihan antara penempaan, ekstrusi, atau pengecoran die menentukan struktur asas die tersebut. Reka bentuk juga perlu mengambil kira pengurusan haba, kerana kejadian haba boleh menjejaskan jangka hayat die dan sifat akhir aluminium. Pada akhirnya, die yang berjaya adalah hasil kejuruteraan teliti yang menyeimbangkan sifat bahan, fizik proses, serta hasil struktur dan estetik yang diingini bagi panel badan.

Proses Pengeluaran Utama dan Jenis Acuan Berkaitan

Penciptaan panel badan aluminium melibatkan beberapa proses pengeluaran yang berbeza, dengan setiap proses bergantung kepada reka bentuk acuan tertentu. Tiga kaedah utama ialah penempaan automotif, ekstrusi aluminium, dan pengecoran die aluminium. Memahami perbezaan ini adalah penting untuk memilih pendekatan yang sesuai bagi komponen tertentu, daripada panel pintu hingga rangka struktur.

Mati pencetakan automotif

Penempaan adalah proses yang paling biasa digunakan untuk panel badan besar seperti pintu, bonet, dan spatbor. Ia melibatkan pembentukan sekeping aluminium rata di antara dua belah acuan dalam mesin penempa. Proses ini biasanya berperingkat, menggunakan siri acuan khas. Seperti yang diterangkan oleh pakar pembuatan automotif, perkembangan ini merangkumi beberapa peringkat utama. Pertama, acuan lukisan melaksanakan pembentukan utama awal, meregangkan kepingan rata untuk mencipta bentuk 3D utama panel tersebut. Seterusnya, acuan pemotong dan penusuk memotong bahan lebih di tepi dan mencipta lubang-lubang yang diperlukan untuk komponen seperti pemegang atau lampu. Selepas ini, acuan pelipat tepi melenturkan tepi untuk mencipta permukaan bagi perakitan dan menambah kekukuhan. Akhir sekali, acuan penekanan semula digunakan untuk mengasah kontur dan membetulkan sebarang kesan lenturan balik, memastikan panel tersebut memenuhi had toleransi dimensi yang tepat. Pembekal utama dalam bidang ini, seperti Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , mengkhususkan diri dalam mencipta acuan pemeteraian automotif tersuai yang kompleks ini untuk OEM utama, memastikan ketepatan tinggi dalam pengeluaran berkelantangan tinggi.

Matric Extrusi Aluminium

Pengekstrusan digunakan untuk mencipta komponen dengan keratan rentas malar, seperti bingkai tingkap, rel struktur, dan kepingan hiasan. Dalam proses ini, billet aluminium yang dipanaskan ditolak melalui orifis acuan. Terdapat tiga kategori utama acuan pengekstrusan. Die padu , jenis yang paling mudah, menghasilkan bentuk tanpa ruang tertutup, seperti sudut atau bar rata. Acuan berongga lebih kompleks dan digunakan untuk menghasilkan profil dengan satu atau lebih ruang tertutup, seperti tiub segi empat. Acuan ini menggunakan mandrel untuk membentuk rongga dalaman. Acuan separuh berongga menghasilkan profil yang sebahagiannya menutup ruang dan lebih rumit direka berbanding acuan pejal kerana keseimbangan aliran logam yang diperlukan adalah halus. Majlis Pengeluar Profil Aluminium menyatakan bahawa rekabentuk acuan pengekstrusan yang berkesan bergantung kepada kawalan kelajuan aliran logam dengan melaraskan panjang galas bagi memastikan semua bahagian profil keluar dari acuan secara seragam.

Pengecasan Beg Aluminum

Pengecoran die adalah ideal untuk menghasilkan komponen aluminium yang kompleks dan rumit dengan menyuntik logam cair ke dalam acuan keluli (die) di bawah tekanan tinggi. Proses ini kerap digunakan untuk komponen seperti braket enjin, rumah transmisi, dan nod struktur di mana butiran halus dan ketepatan tinggi diperlukan. Acuan ini biasanya dibuat dalam dua belahan yang dikunci bersama semasa penyuntikan dan kemudian dipisahkan untuk melontarkan bahagian yang telah membeku. Reka bentuk acuan ini sangat kompleks kerana ia mesti mengawal aliran logam cair, mengawal penyejukan untuk mengelakkan kecacatan, dan memudahkan pengeluaran bahagian tersebut.

9 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal untuk Pengecoran Die Aluminium

Pengecoran die yang berkesan memerlukan lebih daripada sekadar mencipta rongga dalam bentuk sebahagian komponen. Ia melibatkan satu set prinsip yang dikenali sebagai Reka Bentuk untuk Pembuatan (DFM), yang bertujuan untuk mengoptimumkan komponen bagi pengeluaran yang cekap dan berkualiti tinggi. Berdasarkan panduan reka bentuk pengecoran die aluminium yang komprehensif panduan reka bentuk pengecoran die aluminium , mematuhi peraturan reka bentuk tertentu adalah penting untuk mencegah kecacatan dan mengurangkan kos. Pertimbangan-pertimbangan ini secara kolektif membentuk peraturan asas dalam reka bentuk die.

1. Garis Bahagi: Ini adalah garisan di mana dua belah die bersatu. Penempatannya merupakan keputusan utama, kerana ia menentukan di mana bahan berlebihan (kilap) akan terbentuk dan perlu dipotong. Garisan pertemuan yang diletakkan dengan baik memudahkan proses penyelesaian selepas pengeluaran.
2. Susut mengecut: Apabila aluminium cair menyejuk, ia mengecut (biasanya 0.4-0.6%). Die mesti direka sedikit lebih besar daripada komponen akhir untuk mengimbangi susut mengecut ini. Susut mengecut juga boleh menyebabkan komponen melekat pada ciri-ciri dalaman die, menyukarkan proses pelontaran.
3. Draf: Rekabentuk lereng adalah kecondongan kecil yang diberikan kepada semua permukaan yang selari dengan arah pergerakan acuan. Sudut ini, yang sama seperti pada loyang muffin, adalah penting untuk membolehkan bahagian tuangan dikeluarkan dengan mudah dari acuan tanpa kerosakan.
4. Ketebalan Dinding: Dinding haruslah seuniorm mungkin dari segi ketebalan. Dinding yang terlalu nipis boleh menyebabkan logam cair membeku sebelum mengisi acuan sepenuhnya, manakala dinding yang terlalu tebal membazirkan bahan dan meningkatkan masa penyejukan, yang memperlahankan pengeluaran.
5. Fillet dan Jejari: Bucu tajam adalah masalah dalam pengecoran acuan, kerana ia boleh menyebabkan keresahan dalam aliran logam dan mengakibatkan kelemahan. Penambahan bucu dalaman yang membulat (fillet) dan bucu luaran (jejari) membolehkan logam mengalir dengan lancar, meningkatkan kekuatan struktur bahagian tersebut.
6. Tona: Ini adalah ciri-ciri menonjol yang kerap digunakan sebagai titik pemasangan. Mereka mesti direka dengan teliti untuk mengekalkan ketebalan dinding yang seragam, biasanya dengan mengorek bahagian tengahnya, untuk mengelakkan kecacatan seperti kesan lekuk.
7. Rusuk: Untuk menambah kekuatan pada bahagian tanpa meningkatkan ketebalan dinding, pereka boleh menambah sokongan struktur nipis yang dipanggil rusuk. Ia juga membantu membimbing aliran logam cecair ke kawasan kompleks acuan.
8. Undercuts: Ini adalah ciri-ciri yang menghalang bahagian daripada dikeluarkan secara langsung dari acuan. Walaupun kadangkala perlu, ia harus dielakkan jika boleh kerana ia memerlukan mekanisme acuan yang kompleks dan mahal seperti teras-sisi untuk pengeluarannya.
9. Lubang dan Tingkap: Menggabungkan lubang dan tingkap secara langsung dalam rekabentuk acuan menghapuskan keperluan operasi pengeboran atau pengisaran sekunder. Ini menjimatkan masa dan kos secara ketara tetapi memerlukan rekabentuk yang teliti untuk memastikan aliran logam yang betul di sekitar ciri-ciri ini.

Proses Pengilangan Acuan dan Peralatan

Mencipta acuan untuk panel badan aluminium adalah proses yang tepat dan melibatkan beberapa langkah, yang menukarkan blok keluli perkakas kepada alat pengeluaran berprestasi tinggi. Proses ini bermula dengan rekabentuk digital, di mana jurutera menggunakan perisian CAD (Rekabentuk Berbantuan Komputer) untuk memodelkan acuan dan Analisis Elemen Terhingga (FEA) untuk mensimulasikan aliran logam dan tingkah laku haba. Simulasi ini membantu mengenal pasti masalah yang mungkin timbul sebelum sebarang keluli dikerjakan, serta mengoptimumkan rekabentuk bagi prestasi dan jangka hayat yang lebih panjang.

Setelah rekabentuk disahkan, pembuatan fizikal bermula. Blok keluli perkakas H13 biasanya dimesin menggunakan mesin CNC (Kawalan Nombor Komputer), yang mampu melakukan potongan kompleks dengan ketepatan tinggi. Untuk ciri-ciri rumit atau bahan yang sangat keras, EDM Wayar (Pemesinan Descarg Elektrik) mungkin digunakan. Selepas pemesinan, acuan tersebut melalui proses rawatan haba yang kritikal untuk mengerasakan keluli, membolehkannya menahan tekanan dan suhu yang sangat tinggi semasa pengeluaran. Akhirnya, permukaan dipoles dan kadangkala dilapisi dengan rawatan seperti nitridasi untuk meningkatkan rintangan haus dan memperbaiki aliran aluminium.

Acuan itu sendiri adalah sebahagian daripada susunan yang lebih besar yang dikenali sebagai timbunan acuan atau pakej perkakasan. Susunan ini, sering dipanggil set acuan, terdiri daripada dua belah: acuan penutup dan acuan pelontar. Kedua-dua belah ini dipasang ke dalam mesin pengecoran acuan dan dibuka untuk membolehkan bahagian yang telah membeku dikeluarkan. Kompleksiti dan saiz timbunan perkakasan ini mempengaruhi kos keseluruhan, yang boleh berbeza-beza secara ketara bergantung kepada kerumitan profil, sama ada ia berongga atau padat, dan jumlah pengeluaran yang dijangkakan. Penyelenggaraan yang betul, termasuk pembersihan dan penggilapan semula secara berkala, adalah penting untuk mengawal haus dan meregangkan jangka hayat operasi perkakasan tersebut.

Soalan Lazim

1. Apakah peraturan rekabentuk acuan?

Tidak wujud satu peraturan reka bentuk acuan yang tunggal, tetapi lebih kepada koleksi amalan terbaik dan prinsip yang sering dirujuk sebagai Reka Bentuk untuk Pembuatan (DFM). Untuk pengecoran acuan, peraturan ini merangkumi pertimbangan penting seperti menentukan garis bahagian yang sesuai, memasukkan sudut cerun untuk memudahkan pengeluaran komponen, mengekalkan ketebalan dinding yang sekata, menggunakan lekapan dan jejari untuk mengelakkan sudut tajam, serta mereka bentuk untuk pengecutan bahan. Mengikuti panduan ini membantu memastikan kemudahan pembuatan komponen, meminimumkan kecacatan, dan mengurangkan kos pengeluaran.

2. Bagaimana untuk membuat acuan aluminium?

Membuat acuan untuk membentuk aluminium adalah proses yang rumit. Ia bermula dengan rekabentuk digital menggunakan perisian CAD, yang kerap disahkan dengan simulasi FEA. Satu blok keluli perkakas berkualiti tinggi (seperti H13) kemudiannya dimesin secara tepat menggunakan mesin CNC atau Wire EDM untuk mencipta bentuk acuan tersebut. Acuan yang telah dimesin akan melalui rawatan haba untuk mengerasnya, diikuti dengan penggilapan permukaan dan kadangkala dilapisi khas untuk meningkatkan ketahanan dan aliran logam. Acuan siap kemudiannya dipasang ke dalam susunan perkakas bersama komponen sokongan seperti penyangga dan pelapik, sedia untuk digunakan dalam mesin tekan.

3. Bagaimanakah rupa acuan pengeluaran ekstrusi aluminium?

Acuan pengeluaran aluminium biasanya merupakan cakera bulat tebal yang diperbuat daripada keluli keras. Di tengahnya terdapat bukaan yang dimesin dengan tepat, atau orifis, yang sepadan dengan bentuk keratan rentas yang diingini bagi profil yang dikeluarkan. Untuk bentuk padat, ia terdiri daripada satu plat tunggal. Untuk bentuk berongga, acuan ini lebih kompleks, sering kali merupakan persatuan berbilang bahagian (seperti acuan porthole) yang merangkumi mandrel untuk membentuk ruang dalaman semasa aliran aluminium mengalir di sekelilingnya dan bersatu semula sebelum keluar dari acuan.