Cerințe esențiale privind unghiurile de demolare în proiectarea pieselor turnate sub presiune

REZUMAT

Un unghi de degajare în turnarea sub presiune reprezintă o înclinare ușoară aplicată suprafețelor piesei care sunt paralele cu direcția de extracție din matriță. Această caracteristică de proiectare, care se situează în general între 0,5 și 2 grade, este esențială pentru a asigura o extragere ușoară a piesei din matriță, fără a cauza deteriorări ale componentului sau ale sculei. Valoarea necesară a unghiului de degajare depinde de aliajul turnat, adâncimea elementului și textura suprafeței, materialele abrazive precum aluminiul necesitând de obicei un unghi mai mare decât zincul.

Rolul fundamental al unghiurilor de degajare în turnarea sub presiune

În lumea turnării sub presiune, unde precizia este esențială, fiecare alegere de proiectare influențează fabricabilitatea, calitatea și costul. Una dintre cele mai critice aspecte este unghiul de degajare. Un unghi de degajare este o înclinare sau pantă intenționat proiectată pe pereții verticali ai unui turnat. Toate suprafețele paralele cu direcția de deschidere a matriței trebuie să aibă un unghi de degajare pentru a permite extragerea ușoară și fără probleme a piesei solidificate din formă. Fără acesta, piesa s-ar freca de peretele formei în timpul ejectării, generând o frecare semnificativă și posibile deteriorări.

Scopul principal al unui unghi de degajare este facilitarea unei ejectări ușoare și curate a piesei. Pe măsură ce metalul topit se răcește și se solidifică, acesta se contractă și aderă strâns la miezurile matriței și la elementele interne. O suprafață tronconică întrerupe această aderență în mod clar, reducând forța necesară pentru ejectare. Conform celor Asociația Nord-Americană pentru Turnare în Forme (NADCA) , această caracteristică simplă este esențială pentru prevenirea defectelor și asigurarea unei finisări de suprafață de înaltă calitate. Forțarea unei piese cu pereți verticali (zero degajare) afară dintr-o formă poate provoca urme de tracțiune, zgârieturi și chiar deteriorare structurală a turnării. De asemenea, poate cauza uzură excesivă a sculei costisitoare de turnare sub presiune, ceea ce duce la reparații costisitoare și opriri ale producției.

Incorporarea unui unghi de degajare corespunzător oferă mai multe beneficii importante care contribuie la un proces de fabricație eficient și fiabil. Aceste avantaje includ:

• Eliberare îmbunătățită a piesei: Cel mai imediat beneficiu este reducerea forței necesare pentru ejectarea piesei, minimizând riscul ca piesa să rămână blocată în formă.
• Calitate superioară a suprafeței: Prin prevenirea zgârierilor și a tragerii în timpul extragerii, unghiurile de degajare asigură o finisare netedă și fără defecte a piesei turnate, reducând necesitatea operațiilor secundare de finisare.
• Durată de viață prelungită a sculelor: Frecarea redusă și forța de evacuare înseamnă o uzură mai mică a suprafețelor cavității și ale miezului matriței, prelungind semnificativ durata de funcționare a matriței.
• Viteză crescută de producție: Ciclurile de evacuare mai rapide și mai fluide duc la timpi de producție generali mai scurți și la un randament mai mare, îmbunătățind eficiența generală a fabricației.

Deși este esențial, unghiul de degroșare reprezintă o ușoară abatere de la un design geometric perfect cu pereți de 90 de grade. Proiectanții trebuie să ia în considerare acest conicitate la dimensiunile finale ale piesei și la toleranțele de asamblare. Cu toate acestea, acest compromis minor este departe de a fi comparabil cu beneficiile semnificative obținute în ceea ce privește realizarea și calitatea piesei.

Cerințe standard privind unghiul de degroșare: O analiză bazată pe date

Nu există un singur unghi de degroșare universal valabil pentru toate aplicațiile de turnare sub presiune. Unghiul optim este o valoare calculată cu atenție, bazată pe mai mulți factori critici, inclusiv aliajul utilizat, textura suprafeței și tipul peretelui, dacă este perete intern sau extern. Deoarece turnarea se contractă pe elementele interne (nuclei), dar se retrage de pe cele externe (pereții cavității), suprafețele interne necesită în mod obișnuit un unghi de degroșare mai mare.

Diferitele aliaje au proprietăți termice și abrazive distincte care influențează cerințele privind degroșarea. De exemplu, aluminiul este mai abraziv și are o rată de contracție mai mare decât aliajele de zinc, ceea ce impune un unghi de degroșare mai generos pentru a asigura o evacuare curată. În mod similar, o suprafață texturată sau aspră creează mai multă frecare decât una lustruită și, prin urmare, necesită un unghi mai mare pentru a preveni deteriorarea texturii în timpul extragerii. O analiză detaliată a cerințelor obișnuite este esențială pentru orice proiectant.

Următorul tabel sintetizează recomandările provenite din diverse surse industriale pentru a oferi un ghid clar privind specificarea unghiurilor de extracție în proiectele dumneavoastră.

Aceste valori servesc ca punct de plecare solid pentru majoritatea proiectelor. Pentru piese cu cavități adânci sau geometrii complexe, aceste unghiuri ar putea necesita o creștere. Trebuie întotdeauna să luați în considerare cerințele specifice ale proiectului dumneavoastră și să consultați partenerul de producție pentru a stabili unghiul optim de degroșare pentru fiecare element.

Considerații și calcule avansate de proiectare

În afara indicațiilor standard bazate pe material și suprafață, mai mulți factori avansați influențează specificarea finală a unghiului de degroșare. O considerație esențială este relația dintre adâncimea unui element și degroșarea necesară. O regulă generală frecvent utilizată în turnare și moldare este adăugarea a aproximativ 1 grad de degroșare pentru fiecare inch de adâncime a cavității. De exemplu, o zonă adâncă de 3 inchi ar trebui să aibă ideal un unghi de degroșare de cel puțin 3 grade, pentru a asigura o evacuare ușoară a fundului elementului din moldă în timpul ejectării.

Locația liniei de separație—planul în care cele două jumătăți ale matriței se întâlnesc—joacă, de asemenea, un rol esențial. Elementele care traversează linia de separație trebuie să aibă o conicitate aplicată pe ambele părți, îngustându-se de la centru. O aliniere incorectă a conicității față de linia de separație poate bloca piesa în interiorul matriței, făcând imposibilă evacuarea fără a deteriora matrița. Proiectarea corectă necesită o coordonare atentă între geometria piesei, strategia liniei de separație și aplicarea conicității, un proces adesea ghidat de principiile Design for Manufacturability (DFM).

Aplicarea acestor principii într-un flux de proiectare practic implică următorii pași:

1. Stabilirea liniei de separație: Determinarea planului cel mai logic pentru împărțirea matriței, în funcție de geometria piesei, pentru a facilita o direcție clară de extracție.
2. Identificarea suprafețelor care necesită conicitate: Analizarea modelului 3D pentru a identifica toate suprafețele care sunt paralele sau aproape paralele cu direcția de deschidere a matriței.
3. Aplicarea conicității de bază: Utilizați valorile din tabelul de cerințe ca punct de plecare, aplicând unghiuri mai mari pentru caracteristicile interioare și suprafețele texturate.
4. Ajustați în funcție de adâncimea elementului: Măriți unghiul de degajare pentru nervuri adânci, boss-uri sau buzunare conform regulii de 1 grad la fiecare inch sau așa cum este determinat de simulare.
5. Verificați în CAD: Utilizați instrumentele de analiză a degajării disponibile în majoritatea software-urilor CAD pentru a verifica vizual dacă toate suprafețele necesare au un unghi de degajare adecvat și corect orientat. Această etapă ajută la depistarea erorilor înainte ca proiectul să fie trimis pentru realizarea matriței.

Pentru componente complexe, în special în sectoarele cu performanțe ridicate, colaborarea cu un expert în producție este prețioasă. De exemplu, specialiștii în formarea precisă a metalelor, cum ar fi Shaoyi (Ningbo) Metal Technology în domeniul forjării auto, înțeleg interacțiunea profundă dintre proprietățile materialelor și proiectarea matriței. Deși forjarea este un proces diferit, principiile de bază ale curgerii materialului și ale interacțiunii cu sculele necesită o expertiză similară în regulile de proiectare pentru a asigura integritatea componentelor și posibilitatea de fabricație.

Întrebări frecvente

1. Cum se calculează unghiul de degajare în turnare?

Deși nu există o formulă unică și rigidă, o regulă generală utilizată frecvent este aplicarea unui grad de degajare pentru fiecare inch de adâncime a cavității. Calculul pornește de la un unghi de bază determinat de material și finisajul suprafeței (de exemplu, 1,5° pentru aluminiu) și este apoi crescut în funcție de adâncimea și complexitatea elementului. Pentru calcule precise, inginerii folosesc software CAD cu instrumente integrate de analiză a degajării pentru a simula evacuarea și a verifica jocul.

2. Care este unghiul de degajare al unui model de turnare?

Unghiul de degajare al unui model de turnare este conicitatea aplicată suprafețelor sale verticale pentru a permite extragerea acestuia din materialul de formare (cum ar fi nisipul sau matrița) fără a perturba cavitatea formei. În turnarea sub presiune, această conicitate este aplicată direct suprafețelor interne ale matriței. Unghiurile tipice de degajare în turnarea sub presiune variază între 0,5° și 3°, în timp ce turnarea în nisip necesită în general unghiuri între 1° și 3° din cauza naturii mai puțin stabile a formei din nisip.

3. Care este un unghi de degajare standard?

Un unghi de degajare standard sau tipic pentru turnarea sub presiune este în general considerat a fi între 1,5 și 2 grade. Cu toate acestea, aceasta este doar o recomandare generală. 'Standardul' real pentru o aplicație specifică depinde în mare măsură de material (aluminiul necesită mai mult decât zincul), adâncimea piesei și finisajul superficial. De exemplu, un unghi de 0,5 grade poate fi standard pentru un perete exterior puțin adânc și lustruit pe o piesă din zinc.

4. Cum se cotează un unghi de degajare?

În desenele tehnice și modelele CAD, unghiul de degajare este de obicei cotat față de o linie verticală de referință sau o suprafață. Unghiul este specificat în grade, adesea însoțit de o notă care indică direcția conicității în raport cu linia de separație. Pentru suprafețele texturate, proiectanții adaugă frecvent o notă suplimentară care precizează un unghi de degajare adițional (de exemplu, 1-2 grade) pentru a asigura eliberarea curată a modelului.