Nezbytné požiadavky na vytiahnutie pri návrhu tlakového liatia

ZKRATKA

Vykrojovací uhol pri lisovaní pod tlakom je mierne zúženie povrchov súčiastky rovnobežných so smerom vysúvania formy. Tento konštrukčný prvok, ktorý sa zvyčajne pohybuje medzi 0,5 až 2 stupňami, je nevyhnutný pre ľahké vysunutie súčiastky z formy bez poškodenia komponentu alebo nástroja. Požiadavka na konkrétny vykrojovací uhol závisí od zliatiny, ktorá sa lije, hĺbky prvku a textúry povrchu, pričom abrazívne materiály ako hliník vo všeobecnosti vyžadujú väčší uhol ako zinok.

Základná úloha vykrojovacieho uhla pri lisovaní pod tlakom

Vo svete tlakového liatia, ktorý vyžaduje vysokú presnosť, každá konštrukčná voľba ovplyvňuje vyrábateľnosť, kvalitu a náklady. Jednou z najdôležitejších týchto voľieb je sklon vytiahnutia. Sklon vytiahnutia je šikmosť alebo sklon úmyselne navrhnutý do zvislých stien odliatku. Všetky povrchy rovnobežné so smerom otvárania formy musia mať sklon, aby bolo možné ztuhnutý diel hladko vybrať z formy. Bez neho by sa diel počas vysúvania drhol o stenu formy, čo by spôsobilo významné trenie a potenciálne poškodenie.

Hlavným účelom sklonu vytiahnutia je uľahčiť jednoduché a čisté vysunutie dielu. Keď sa roztavený kov ochladzuje a tuhne, smršťuje sa a pevne sa prichytáva na jadrá formy a vnútorné prvky. Šikmý povrch tento priľnavý efekt znižuje, čím sa zníži sila potrebná na vysunutie. Podľa Severoamerická asociácia pre tlakové liatie (NADCA) , tento jednoduchý prvok je nevyhnutný na predchádzanie vzniku chýb a zabezpečenie vysokej kvality povrchu. Vytlačovanie dielu so zvislými stenami (bez skosenia) z formy môže spôsobiť stopy po posunutí, škrabance a dokonca štrukturálne poškodenie odliatku. Môže tiež spôsobiť nadmerné opotrebenie samotnej nákladnej tlakovej formy, čo vedie k nákladným opravám a výpadkom výroby.

Zavedenie vhodného sklonu skosenia prináša niekoľko kľúčových výhod, ktoré prispievajú k efektívnemu a spoľahlivému výrobnému procesu. Medzi tieto výhody patrí:

• Zlepšené vysúvanie dielov: Najihneďejšou výhodou je zníženie sily potrebnej na vysunutie dielu, čím sa minimalizuje riziko zaseknutia dielu vo forme.
• Zvýšená kvalita povrchu: Tým, že sa zabráni škrabaniu a ťahaniu počas odstraňovania, skosenia zabezpečujú hladký, bezchybný povrch odliatku, čo zníži potrebu sekundárnych dokončovacích operácií.
• Predĺžená životnosť nástrojov: Znížené trenie a vysúvacie sily znamenajú menšie opotrebovanie povrchov dutiny a jadra formy, čím sa výrazne predlžuje prevádzková životnosť formy.
• Zvýšená rýchlosť výroby: Rýchlejšie a hladšie cykly vysúvania vedú k skráteniu celkového výrobného času a vyššiemu výstupu, čo zlepšuje celkovú výrobnú efektívnosť.

Hoci je odchýlka nevyhnutná, predstavuje mierne odchylenie od dokonale geometrickej konštrukcie so stenami pod uhlom 90 stupňov. Konštruktéri musia pri návrhu konečných rozmerov dielu a montážnych tolerancií zohľadniť tento sklon. Tento malý kompromis je však viac ako vyvážený výraznými výhodami z hľadiska výrobnej vhodnosti a kvality dielu.

Štandardné požiadavky na odchýlku: Prehľad založený na údajoch

Neexistuje jediný, univerzálny sklon odliatku pre všetky aplikácie tlakového liatia. Optimálny uhol je starostlivo vypočítanou hodnotou založenou na niekoľkých kľúčových faktoroch, vrátane zliatiny, druhej povrchovej úpravy a toho, či sa jedná o vnútornú alebo vonkajšiu stenu. Keďže odliatok sa pri chladení zužuje na vnútorných prvkoch (jadrách), ale odtláča sa od vonkajších prvkov (stien dutiny), vnútorné povrchy zvyčajne vyžadujú väčší sklon odliatku.

Rôzne zliatiny majú odlišné tepelné a abrazívne vlastnosti, ktoré ovplyvňujú požiadavky na sklon. Napríklad hliník je abrazívnejší a má vyššiu mieru smršťovania ako zinkové zliatiny, čo si vyžaduje širší sklon odliatku, aby sa zabezpečilo čisté vysunutie. Podobne drsný alebo texturovaný povrch vytvára väčšie trenie ako lesklý povrch a preto vyžaduje väčší sklon, aby sa počas vyberania neodškrabala textúra. Podrobné rozdelenie bežných požiadaviek je nevyhnutné pre každého konštruktéra.

Nasledujúca tabuľka sumarizuje odporúčania z rôznych odborných zdrojov, aby poskytla jasný sprievodcu pre určovanie sklonu stien vo vašich návrhoch.

Tieto hodnoty slúžia ako spoľahlivý východiskový bod pre väčšinu návrhov. U dielov s hlbokými dutinami alebo komplexnými geometriami môže byť potrebné tieto uhly zväčšiť. Vždy zvážte konkrétne požiadavky vášho projektu a na záver optimálneho sklonu pre každý prvok sa poraďte so svojím výrobným partnerom.

Pokročilé úvahy a výpočty pri návrhu

Okrem štandardných smerníc založených na materiáli a povrchu ovplyvňuje konečnú špecifikáciu vytiahnutia ešte niekoľko pokročilých faktorov. Kľúčové je zohľadniť vzťah medzi hĺbkou prvku a požadovaným sklonom. Bežné pravidlo pri liatí a formovaní je približne 1 stupeň sklonu na každý palec hĺbky dutiny. Napríklad 3-palcová hlboká jamka by mala mať ideálne sklon aspoň 3 stupne, aby sa dno prvku ľahko uvoľnilo z formy po vysunutí.

Poloha rozdeľovacej čiary – roviny, kde sa stretávajú dve polovice formy – tiež zohráva kľúčovú úlohu. Plochy, ktoré pretínajú rozdeľovaciu čiaru, musia mať sklon nanášaný na oboch stranách, zužujúci sa smerom od stredu. Nesprávne zarovnanie sklonu vzhľadom na rozdeľovaciu čiaru môže zaprieť diel vo forme, čo znemožní jeho vysunutie bez poškodenia formy. Správny návrh vyžaduje starostlivú koordináciu medzi geometriou dielu, stratégiou rozdeľovacej čiary a aplikáciou sklonu, proces, ktorý je často riadený princípmi vhodnosti pre výrobu (DFM).

Aplikácia týchto princípov v praktickom návrhovom postupe zahŕňa nasledujúce kroky:

1. Stanovenie rozdeľovacej čiary: Určite najlogickejšiu rovinu na rozdelenie formy na základe geometrie dielu, aby sa umožnilo čisté vysúvanie.
2. Identifikácia plôch vyžadujúcich sklon: Analyzujte 3D model, aby ste identifikovali všetky plochy, ktoré sú rovnobežné alebo takmer rovnobežné so smerom otvárania formy.
3. Aplikácia základného sklonu: Použite hodnoty z tabuľky požiadaviek ako východiskový bod, pričom väčšie uhly aplikujte na vnútorné prvky a textúrované povrchy.
4. Upraviť podľa hĺbky prvku: Zvýšte uhol odklonu pre hlboké rebra, výstupky alebo jamky podľa pravidla 1 stupeň na palec alebo podľa určenia simulačným modelom.
5. Overiť v CAD: Použite nástroje na analýzu odklonu, ktoré sú k dispozícii v väčšine CAD softvérov, a vizuálne tak overte, že všetky potrebné povrchy majú dostatočný a správne orientovaný uhol odklonu. Tento krok pomáha zachytiť chyby ešte pred odoslaním dizajnu do nástrojárne.

Pre komplexné súčiastky, najmä v odvetviach s vysokým výkonom, je spolupráca so špecialistom na výrobu neoceniteľná. Napríklad odborníci na presné tvárnenie kovov, ako napríklad Shaoyi (Ningbo) Metal Technology v oblasti automobilového kovaného materiálu rozumieť hlbokému vzájomnému pôsobeniu medzi vlastnosťami materiálu a návrhom formy. Hoci kovanie je iný proces, základné princípy toku materiálu a interakcie nástroja vyžadujú podobnú odbornosť v návrhových pravidlách, aby sa zabezpečila integrita súčiastok a ich výrobná vhodnosť.

Často kladené otázky

1. Ako vypočítate odchýlkový uhol pri liatí?

Hoci neexistuje jediný tuhý vzorec, bežne používané pravidlo palca je použiť 1 stupeň odchýlky na každý palec hĺbky dutiny. Výpočet začína základným uhlom určeným materiálom a povrchovou úpravou (napr. 1,5° pre hliník) a potom sa zvyšuje na základe hĺbky a zložitosti prvku. Pre presné výpočty inžinieri používajú CAD softvér s integrovanými nástrojmi na analýzu odchýlky, ktoré simulujú vysunutie a overujú voľný priestor.

2. Aký je odchýlkový uhol liateho modelu?

Uhol sklonu odliatkového modelu je skos, ktorý sa aplikuje na jeho zvislé povrchy, aby ho bolo možné odstrániť z formovacieho prostredia (napríklad zo sucha alebo z formy) bez poškodenia dutiny formy. Pri tlakovom odliatí sa tento skos aplikuje priamo na vnútorné povrchy formy. Typické uhly sklonu pri tlakovom odliatí sa pohybujú od 0,5° do 3°, zatiaľ čo pri odliatí v piesku sú obvykle vyžadované uhly medzi 1° a 3° kvôli menej stabilnej povahu pieskovej formy.

3. Čo je štandardný uhol sklonu?

Štandardný alebo typický uhol sklonu pri tlakovom odliatí sa všeobecne považuje za hodnotu medzi 1,5 a 2 stupňami. Toto je však iba všeobecná smernica. Skutočný „štandard“ pre konkrétnu aplikáciu závisí veľmi od materiálu (hliník vyžaduje väčší uhol ako zinok), hĺbky dielu a úpravy povrchu. Napríklad uhol 0,5° môže byť štandardný pre plytkú vonkajšiu stenu s lešteným povrchom pri diele zo zinku.

4. Ako sa určuje rozmer uhla sklonu?

V technických výkresoch a CAD modeloch je kresliaci uhol bežne kótovaný od zvislej referenčnej čiary alebo povrchu. Uhol je udávaný v stupňoch, často s poznámkou označujúcou smer kužeľovitych plôch voči rozdeľovacej línii. Pri texturovaných povrchoch navrhovatelia často pridávajú dodatočnú poznámku so špecifikáciou ďalšieho kresliaceho uhla (napr. 1–2 stupne), aby sa zabezpečilo čistené uvoľnenie vzoru.