KRATKO

Dizajn kalupa za aluminijumske ploče je specijalizovani inženjerski proces koji se fokusira na izradu čvrstih alatnih kalupa (kalupa) od čelika koji se koriste za oblikovanje aluminijuma. Glavne metode proizvodnje su žigosanje, ekstruzija i livanje pod pritiskom, pri čemu svaka zahteva posebnu vrstu kalupa. Efikasan dizajn mora uzeti u obzir specifična svojstva aluminijuma – kao što su lagana težina, oblikovnost i sklonost pucanju – kako bi se kontrolisao tok metala, sprečili defekti i osiguralo da konačni automobilski deo ispunjava tačne specifikacije.

Osnove dizajna kalupa za aluminijumske ploče

U metalnoj obradi, kalup je specijalizovani alat koji se koristi za rezanje ili oblikovanje materijala pomoću prese. Za aluminijumske panela karoserije, ovi kalupi se obično izrađuju od visokokvalitetnog alatnog čelika, poput čelika H13, koji je dizajniran da podnese ogromni pritisak i visoke temperature. Osnovni izazov u projektovanju kalupa za aluminijumske panela karoserije ogleda se u prilagođavanju jedinstvenim karakteristikama legura aluminijuma. U poređenju sa čelikom, aluminijum je lakši i skloniji kidanju ili pucanju ako se ne obrađuje ispravno, ali pruža odličnu obradivost kada se pravilno upravlja.

Производни процес подвргава матрицу и алуминијумски слитак или лим екстремним силама. На пример, приликом екструзије алуминијума, притисци могу премашити 100.000 фунти по квадратном инчу (psi). Дизајн матрице мора да усмери ову силу тако да се обезбеди равномерно протицање алуминијума у жељени облик, без стварања недостатака као што су гужвање, пукотине или неравномерна дебљина зида. На пример, матрица за екструзију алуминијума је диск од челика који се жари, са прецизно обрадованим отвором, односно отвora, који дефинише попречни пресек профила. Дизајн овог отвора је критичан за контролу брзине и расподеле тока метала.

Први разматрања дизајнера су предвиђени процес производње и геометрија коначног дела. Избор између клупка, екструзије или ливења под притиском диктује основну структуру матрице. Дизајн мора узети у обзир и термално управљање, јер се накупљање топлоте може одразити како на дужину живота матрице, тако и на коначна својства алуминијума. Коначно, успешна матрица је резултат пажљивог инжењерства које равнотежи својства материјала, физику процеса и жељене структурне и естетичке резултате панела кућишта.

Кључни процеси производње и повезане врсте матрица

Израда алуминијумских панела кућишта обухвата неколико различитих процеса производње, при чему сваки зависи од одређене врсте дизајна матрице. Три основне методе су аутомобилско клупкање, алуминијумска екструзија и ливање алуминијума под притиском. Разумевање разлика је од суштинског значаја за одабир одговарајућег приступа за одређени део, од панела врата до структурног оквира.

Alati za štampanje automobila

Kaljenje je najčešći proces za velike panela karoserije kao što su vrata, haube i blatobrani. Podrazumeva oblikovanje ravne ploče aluminijuma između dva dela kalupa u mašini za kaljenje. Proces je obično sekvencijalan, koristeći niz specijalizovanih kalupa. Kako detaljno objašnjavaju stručnjaci za proizvodnju vozila, ovaj napredak uključuje nekoliko ključnih faza. Prvo, уметак за цртање izvodi početno glavno oblikovanje, istezanjem ravne sirovine kako bi se stvorio primarni trodimenzionalni oblik panela. kalupi za rezanje i bušenje odstranjuju višak materijala sa ivica i prave potrebne rupe za komponente poput ručki ili svetala. Nakon toga, urezevi za pravljenje flanga savijaju ivice kako bi se stvorile površine za montažu i dodala čvrstoća. Na kraju, kalupi za ponovno kaljenje koriste se za oštriju konturu i ispravljanje bilo kog povratnog savijanja, osiguravajući da panel zadovoljava tačna dimenziona odstupanja. Vodeći dobavljači na ovom polju, kao što je Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , specijalizuju se za izradu ovih složenih, prilagođenih kalupa za automobilsko kaljenje za veće proizvođače opreme, osiguravajući visoku preciznost u proizvodnji velikih serija.

Matrice za izlaganje aluminijuma

Екструзија се користи за израду делова са константним попречним пресеком, као што су оквир за прозоре, структурне шине и украсни делови. У овом процесу, загрејани алуминијумски слитак се гура кроз отвор у матрици. Постоје три главне категорије матрица за екструзију. Чврсте матрице , најједноставнији тип, производе облике без затворених шупљина, као што су углови или равне шипке. Kalemi sa otvorom су сложенији и користе се за израду профила са једном или више затворених шупљина, као што је квадратна цев. Ове матрице користе навојно тело за формирање унутрашње шупљине. Polu-kalemi sa otvorom стварају профиле који делимично затварају шупљину и сложенији су за пројектовање у односу на чврсте матрице због деликатне равнотеже тока метала која је потребна. Савет за алуминијумске профиле обавештава да успешан дизајн матрице за екструзију зависи од контроле брзине тока метала подешавањем дужине лежајева како би се осигурало да сви делови профила истовремено излазе из матрице.

Алуминијумска ливање

Livenje pod pritiskom je idealno za proizvodnju složenih, komplikovanih aluminijumskih delova tako što se rastopljeni metal pod visokim pritiskom ubacuje u čelični kalup (matricu). Ovaj proces se često koristi za komponente poput motornih nosača, kućišta menjača i strukturnih čvorova gde su potrebni visok nivo detalja i preciznost. Matrice se obično izrađuju u dva dela koji se tokom ulivanja zaključavaju zajedno, a zatim se razdvajaju radi izbacivanja očvrslog dela. Projektovanje ovih matrica je veoma kompleksno, jer mora upravljati protokom rastopljenog metala, kontrolisati hlađenje radi sprečavanja grešaka i omogućiti lako uklanjanje dela.

9 ključnih aspekata projektovanja za livenje aluminijuma pod pritiskom

Ефективно ливење под притиском захтева више него само прављење шупљине у облику делова. Укључује скуп принципа познатих као дизајн за производњу (DFM), који има за циљ да оптимизује део ради ефикасне и висококвалитетне производње. На основу свеобухватног водича за дизајн алуминијумског лива под притиском , неопходно је придржавати се одређених правила дизајна како би се спречиле мане и смањили трошкови. Ови аспекти заједно чине основна правила дизајна плоче.

1. Раван раздвајања: Ово је линија на којој се спајају две половине плоче. Њено постављање је први корак, јер утиче на то где ће се формирати сувишни материјал (флаш) који мора бити исечен. Добро постављена раздвојна линија поједностављује завршну обраду након производње.
2. Скупљање: Док се течни алуминијум хлади, скупља се (обично 0,4–0,6%). Плоча мора бити мало већа од коначног дела како би се надокнадило ово скупљање. Скупљање такође може довести до тога да део притисне унутрашње делове плоче, чинећи испуштање тешким.
3. Projekat: Draft је благ нагиб који се примењује на свим површинама паралелним смеру кретања плоче. Овај угао, сличан као код таблете за мафине, од суштинског је значаја да би се одливак лако могао испустити из плоче без оштећења.
4. Debljina zida: Зидови треба да имају што једноликшу дебљину. Превише танки зидови могу довести до затврдњавања течног метала пре него што се потпуно напуни калуп, док превише дебели зидови губе материјал и продужују време хлађења, успоравајући производњу.
5. Заобљења и полупречници: Оштри углови су проблематични у ливењу под притиском, јер могу изазвати турбуленцију у струјању метала и довести до слабих тачака. Додавањем заобљених унутрашњих углова (заобљења) и спољашњих углова (полупречници) омогућава се глатко струјање метала, чиме се повећава структурна чврстоћа делова.
6. Босови: То су издвојене карактеристике које се често користе као тачке за монтирање. Морају бити пажљиво конструисани тако да одржавају једнолику дебљину зида, често исупљавањем центра, како би се избегли дефекти као што су удубљења.
7. Ребра: Да би се повећала чврстоћа делова без повећања дебљине зида, пројектанти могу додати танке структурне носаче који се називају ребра. Они такође помажу у усмеравању протока течног метала у сложене делове матрице.
8. Подрези: То су карактеристике које спречавају директно избацивање дела из матрице. Иако су понекад неопходни, требало би их избегавати кад год је могуће, јер захтевају комплексне и скупе механизмe матрице, као што су бочни средишњаци.
9. Рупе и прозори: Укључивање рупа и прозора директно у дизајн матрице елиминише потребу за секундарним операцијама бушења или фрезовања. Ово уштеди значајно време и трошкове, али захтева пажљив дизајн како би се осигурао одговарајући проток метала око ових карактеристика.

Процес израде матрице и алата

Izrada kalupa za aluminijumske panela karoserije je precizan, višekorak proces kojim se blok alatnog čelika transformiše u visokoefikasan proizvodni instrument. Proces počinje digitalnim dizajnom, gde inženjeri koriste CAD (računarom podržano projektovanje) softver da bi modelirali kalup i analizu konačnih elemenata (FEA) kako bi simulirali protok metala i termičko ponašanje. Ova simulacija pomaže u prepoznavanju mogućih problema pre nego što se mašinski obrađuje čelik, optimizujući time dizajn radi boljih performansi i dužeg veka trajanja.

Када се заврши дизајн, започиње физичка производња. Блок алатног челика H13 обично се обрађује помоћу CNC (Computer Numerical Control) машина, које могу извршити сложене резове са изузетном прецизношћу. За сложене карактеристике или веома тврде материјале, може се користити жичана EDM (Electrical Discharge Machining) технологија. Након обраде, матрица пролази кроз кључни процес термичке обраде како би се очврстао челик, омогућавајући му да издржи огромне притиске и температуре током производње. На крају, површине се полирају и понекад прекривају третманима као што је нитрирање ради побољшања отпорности на хабање и унапређења тока алуминијума.

Сам по себи алат је део веће склопа познатог као стек алата или пакет алатки. Овај склоп, који се често назива комплетом алата, састоји се од две половине: покривног дела и истурног дела. Ове половине монтирају се у машину за ливење под притиском и раздвајају се како би се омогућило уклањање затврђеног дела. Сложеност и величина овог алатног склопа утичу на укупну цену, која може значајно да варира у зависности од сложености профила, да ли је шупљ или чврст, као и од очекиваног обима производње. Правилно одржавање, укључујући редовно чишћење и поновно полирање, од суштинског је значаја за управљање хабањем и продужење радног века алатa.

Često postavljana pitanja

1. Које су правила конструисања матрице?

Не постоји једно „правило пројектовања плоче“, већ збир најбољих пракси и принципа који се често називају дизајнирањем за производњу (DFM). За пресовање под притиском, ова правила укључују кључне аспекте као што су дефинисање одговарајуће равни раздвајања, увођење нагиба за лако испуштање делова, одржавање једнолике дебљине зида, коришћење заобљених ивица како би се избегли оштри углови и пројектовање са предвиђањем скупљања материјала. Пратећи ове смернице осигурава се изводљивост производње дела, смањује се појава мане и смањују се трошкови производње.

2. Како направити алуминијску плочу?

Izrada kalupa za oblikovanje aluminijuma je sofisticiran proces. Počinje digitalnim dizajnom uz korišćenje CAD softvera, koji se često proverava FEA simulacijama. Blok visokokvalitetnog alatnog čelika (poput H13) zatim se precizno obrađuje pomoću CNC glodavica ili žičane EDM obrade kako bi se stvorio oblik kalupa. Obradjeni kalup prolazi kroz termičku obradu radi očvršćavanja, nakon čega sledi poliranje površine i ponekad nanošenje specijalnih premaza radi poboljšanja izdržljivosti i toka metala. Gotov kalup se zatim montira u sklop alata sa pripadajućim komponentama poput potpornjaka i podmetača, spreman za upotrebu u preši.

3. Kako izgleda kalup za ekstruziju aluminijuma?

Aluminijumska matrica za ekstruziju je obično debeo, kružni disk napravljen od kaljenog čelika. U središtu je tačno obrađen otvor ili otvorenje koje odgovara željenom poprečnom obliku finalnog ekstrudiranog profila. Za čvrste oblike, to je jedna ploča. Za šuplje oblike, matrica je složenija, često sklop više delova (kao što je matrica sa otvorima) koja uključuje mandrel za formiranje unutrašnjeg praznog prostora dok se aluminijum struji oko njega i ponovo spoji pre nego što izađe iz matrice.