Guide til design og produktion af støbeforme

Vi har ofte brug for metaldele i forskellige former. Vi bruger dem i vores biler, huse, maskiner og anden infrastruktur. Har du undret dig over, hvordan det er muligt at lave en så detaljeret form? Form til trykstøbning Teknologien har revolutioneret vores liv. Med denne metode kan du skabe komplekse former og mønstre. Trykstøbte formdele er meget udbredte i en lang række applikationer.

I denne artikel vil vi lære nogle grundlæggende ting om trykstøbning. Derudover vil det være en fremragende guide til dem, der leder efter de bedste trykstøbningstjenester. Du vil lære, hvordan støberier fremstiller trykstøbningsforme. Så sæt dig godt til rette og læs denne artikel grundigt.

Oversigt over trykstøbning

Die Casting er en berømt type metalstøbningsproces. Som navnet antyder, bruger denne metode typisk specifikke matricer til opgaven. Formen på den endelige metaldel afhænger af formen på matricerne. Selv om der findes forskellige typer trykstøbning, er basisteknologien den samme for alle. Det materiale, der bruges til at lave disse forme, er hærdet værktøjsstål.

Trykstøbning har en lang historie. Folk opfandt denne teknologi i 1838. I begyndelsen blev den kun brugt til trykformål. Senere, da teknologien udviklede sig, lærte folk at bruge denne metode til at skabe forskellige komplekse metaldele. Trykstøbning giver flere fordele.

• Trykstøbning giver typisk høj produktionseffektivitet. Denne del er forholdsvis hurtigere end andre permanente støbeprocesser. Som følge heraf kan du skabe hundredvis af metaldele på kortere tid.
• Trykstøbte formdele kommer normalt med en glat overfladefinish. For HPDC-metaldele er dette mere indlysende. Derfor har du måske ikke brug for yderligere bearbejdning.
• Trykstøbningsmetoden er alsidig. Den fungerer generelt med mange metaller, herunder aluminium, zink og magnesium.
• Da denne metode er hurtig, reducerer den generelt produktionsomkostningerne. Selv om det kan være dyrt at fremstille matricerne, er denne metode billigere i det lange løb.
• Støbeformsdele er meget udbredte i mange industrier. Denne metode fremstiller din bils motor, gearkasse og konstruktionsdele. Du kan også finde lignende anvendelser i andre sektorer.

Forskellige typer af trykstøbning

Trykstøbning har typisk seks hovedtyper, hver med sine egne fordele. Hver type er velegnet til specifikke anvendelser. Lad os se på deres særlige teknologi og produktanvendelse.

Type #1 HPDC (trykstøbning under højt tryk)

Som navnet antyder, kræver denne trykstøbningsmetode et højt tryk til opgaven. Denne trykstøbning under højt tryk skubber teknisk set det smeltede metal ud i hvert hjørne af formen. Som resultat kan man få meget præcise metaldele.

I bilindustrien er motorblokke og gearkassestøbninger lavet af HPDC-aluminiumsdele af høj kvalitet. Forskelligt udstyr og infusionspumper er bemærkelsesværdige i den medicinske industri. Desuden har mange flykomponenter også brug for HPDC-støbte metaldele.

Type #2 LPDC (trykstøbning ved lavt tryk)

Denne trykstøbningsmetode er det modsatte af HPDC. Den involverer lavt tryk, typisk mellem 2 og 15 psi. Processen er næsten den samme, men den er generelt langsommere end HPDC. Da den er langsom, kan du nemt kontrollere bevægelsen af det smeltede metal.

LPDC-metaldele er meget udbredte til bilhjul, topstykker og affjedringssystemer.

Type #3 Gravity Die Casting

Denne trykstøbningsmetode bruger tyngdekraften til at fylde formen med smeltet metal. Processen hælder typisk det smeltede metal i formen ovenfra, og væsken flyder nedad. Den er enkel og billig, fordi den ikke kræver ekstra kræfter.

Den Trykstøbning ved hjælp af tyngdekraft Metoden er udbredt til fremstilling af rørfittings og forskelligt køkkengrej.

Type #4 vakuumstøbning

Som navnet antyder, indebærer denne støbemetode, at der skabes et vakuummiljø. Det sker, før det smeltede metal indsættes. Det betyder, at du ikke får nogen støbefejl forårsaget af indesluttet gas.

Vakuumstøbning er velegnet til fremstilling af sarte komponenter. Elektroniske støbegods, flydele og nogle bildele er bemærkelsesværdige eksempler.

Type #5 trykstøbning med klemme

Trykstøbning kombinerer støbning og smedning. Efter indsprøjtning af det smeltede metal i formen anvender processen et højt tryk under størkningen. Pressetrykket reducerer hovedsageligt porøsitetsfejlene.

Trykstøbning er meget populært på grund af metaldelenes høje styrke og tæthed. Nogle almindelige eksempler er ophængningsdele, beslag og nogle bygningskomponenter.

Type #6 halvfast trykstøbning

Denne proces kombinerer også støbning og smedning. Den eneste forskel er, at denne proces bruger halvfaste metaller. Det ligner en gyllekonsistens. SMDC er meget populær til fremstilling af mange bildele, elektroniske huse og medicinsk udstyr. gå til simi solid trykstøbning af aluminium side for at få mere at vide.

Hvad er en trykstøbningsform?

Det værktøj, der bruges i trykstøbningsmetoden, kaldes generelt en trykstøbningsform. Folk kalder det også et trykstøbningsværktøj. Processen med at fremstille dette værktøj kaldes trykstøbning.

Definitionen siger, at en trykstøbningsform er et unikt værktøj, der bruges i trykstøbningsprocessen. Dens primære formål er at forme smeltet metal til de ønskede former. I de fleste tilfælde kommer de med to halvdele: den faste og den bevægelige formhalvdel.

Når begge halvdele er lukket, danner de et hulrum indeni, der efterligner den ønskede emnes form. En højkvalitets Trykstøbt form er afgørende for at sikre den højeste nøjagtighed af dine færdige metaldele. Der er dog flere komponenter:

Formhulrum

Det hule rum inde i en form er generelt formhulrummet. Det giver faktisk form og størrelse på den endelige metaldel. Det smeltede metal sprøjtes ind i dette hulrum og størkner for at få den ønskede form. Bemærk, at du skal sikre høj præcision, når du laver dette hulrum.

Støbeform til kernestift

Kernen er en anden vigtig komponent i en trykstøbningsform. Den skaber funktioner i støbningen, som f.eks. huller eller udsparinger. Den skaber hovedsageligt komplekse geometrier i metaldelen. Afhængigt af kravene kan du dog lave den af sand eller metal. Bemærk, at denne kerne skal kunne modstå højt tryk og høj temperatur under drift.

Ejektorstifter

Som navnet antyder, skubber disse stifter dybest set den bevægelige trykstøbte formhalvdel ud af den faste. Under designprocessen placerer ingeniørerne dem omhyggeligt, hvor de kan udøve et jævnt tryk. Det korrekte design sikrer altid, at emnet ikke bliver beskadiget.

Løber-system

Løberen kanaliserer generelt det smeltede metal ind i formhulrummet. Den består af flere spor, der går til forskellige dele af formen. Korrekt design af kanalsystemet er afgørende for en jævn fordeling af det smeltede metal. Samlet set reducerer et passende kanalsystem fejl betydeligt.

Overløbssystem

Overløbssystemet opsamler overskydende smeltet metal under indsprøjtningsprocessen. På den måde kan systemet forhindre defekter forårsaget af indesluttet luft. Bemærk, at dette system muligvis ikke er til stede i nogle trykstøbeforme.

Andre

Elementer som bolte og stifter holder det trykstøbte formsystem sammen. Disse dele skal være stærke og omhyggeligt bearbejdede. Trykstøbningsmetoden kræver højt tryk, gastryk og varme. At vælge de rigtige materialer er afgørende for at holde disse dele i god form.

Materiale til trykstøbningsform: Hærdet værktøjsstål

Hærdet værktøjsstål er en generel ståltype. Det har forskellige kvaliteter, der egner sig til specifik brug. Man kan opnå stålets høje hårdhed og styrke ved hjælp af varmebehandling. Men hvorfor er disse værktøjsstål så populære?

For det første har de en høj slidstyrke. For det andet gør deres sejhed dem normalt ideelle til mange bearbejdningsopgaver. For det tredje giver de også stabile dimensioner. Endelig, og vigtigst af alt, kan de modstå ekstrem varme. Som du ved, er denne egenskab afgørende for trykstøbningsopgaver.

Hærdet værktøjsstål har fem forskellige grupper. Hver gruppe er ideel til unikke anvendelser.

Koldtarbejdende støbeformsmateriale

De følgende fire kvaliteter er meget udbredte inden for fremstilling af trykstøbningsforme.

Karakter	Kulstof	Mangan	Silicium	Krom	Nikkel	Molybdæn	Vanadium
O6	1.45%	1.00%	1.00%	–	–	0.8-1.4%	–
A3	1.25%	0.50%	–	5.00%	0.30%	0.9-1.4%	0.8-1.4%
A6	0.70%	1.8-2.5%	–	0.9-1.2%	0.30%	0.9-1.4%	–
D2	1.50%	0.45%	0.30%	11.0-13.0%	–	0.90%	1.00%

Varmtarbejdende støbeformsmaterialer

Som navnet antyder, udsættes disse materialer for høje temperaturer under støbningen. De er ideelle til HPDC-støbeforme. Der findes forskellige kvaliteter: Grad H1 til H13 er normalt chrombaserede legeringer. På den anden side er wolframlegeringer fra H20 til H39, og molybdænbaserede legeringer er fra H40 til H59.

Andre typer

Der findes også andre typer stål til trykstøbning. SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 og 8418 er bemærkelsesværdige. Disse ståltyper har specifikke egenskaber. Som du ved, har trykstøbningsmetoder forskellige typer. Derfor varierer materialerne også baseret på disse typer.

Tre almindelige typer trykstøbningsforme

Vi kan generelt inddele støbeforme i tre typer baseret på antallet af hulrum. Denne mangfoldighed opstår hovedsageligt på grund af specifikke behov. Forskellige hulrumsdesigns gør det muligt for producenter af trykstøbningsforme at producere dele hurtigt.

Type #1 matricer med enkelt hulrum

Som navnet antyder, har disse trykstøbte forme et enkelt hulrum. Ved hjælp af disse forme kan du producere en metaldel pr. cyklus. Folk bruger i vid udstrækning disse forme til enkle ordrer med lav volumen.

At bruge disse matricer gør designet lettere, hvilket er deres største fordel. Produktionshastigheden er dog langsommere end med multihulrumsforme.

Type #2 Multi-hulrums-matricer

Værktøjer med flere hulrum har flere hulrum. Med disse matricer kan du producere flere metaldele pr. cyklus. Det betyder, at du kan fremstille flere produkter end med enkeltkaviteter. Derfor er multihulrumsforme ideelle til ordrer i store mængder.

Det bedste ved disse matricer er, at de giver billigere produktionsomkostninger. Men de har som regel komplekse designs.

Type #3 familie skimmelsvampe

I matricer med flere hulrum finder du det samme hulrumsdesign, men flere gange. Du kan generelt skabe flere metaldele pr. cyklus. Men i familieforme er disse designs forskellige. Så på en måde er alle familieforme multihulrumsforme, men alle multihulrumsforme er ikke familieforme.

Støbeform af aluminium: Markedstendenser

Markedet for trykstøbte aluminiumsforme vil vokse markant i 2024. Ifølge Persistence Market Research blev dette marked vurderet til $301,3 millioner i 2023. I fremtiden forventes denne sektor at vokse støt med 4,8% hvert år. Eksperter forventer, at dette marked vil nå op på $481,6 millioner i 2033.

Hvordan fremstilles trykstøbningsforme?

I det foregående afsnit har vi kort diskuteret forskellige trykstøbningsmetoder og støbeforme eller værktøjstyper. I dette afsnit vil vi generelt fokusere på, hvordan de fremstilles. Du vil være bekendt med den trinvise proces i enhver trykstøbningsfabrik. Så du vil kende hvert trin i fremstillingen af formene, når du planlægger at lave unikke metaldele. Dette er faktisk vigtigt for fremstilling af specialfremstillede metaldele.

Trin #1 Design af formen

Dette trin er måske et af de vigtigste aspekter af processen. Her beslutter du, hvordan din metaldel skal se ud, og hvilke trin der skal til for at fremstille den. Afhængigt af emnets design skal man også vælge den rigtige trykstøbningsmetode.

To parametre er afgørende i dette tilfælde: en dimensionsanalyse og et geometrisk perspektiv. Den dimensionelle visning informerer dig om, hvor mange hulrum din metaldel har. Hvilken af formtyperne enkeltkavitet eller flerkavitet eller familieform er påkrævet? Dette design gør det også nemt for dig at bestemme støbningens tryk og volumen.

En geometrisk visning, der fortæller dig, hvor kompliceret metaldelen er, og hvordan du planlægger at åbne og skubbe den ud. Det er dog meget vigtigt at bemærke den slags skillelinje, der bruges her. Du skal sikre dig, at denne skillelinje falder sammen med formens åbningsretning.

På samme måde overvejer en trykstøbningsvirksomhed også andre vigtige aspekter i dette trin. Dem vil vi kort diskutere i næste afsnit.

Trin #2 Valg af materiale

Trykstøbningsmetoden indebærer normalt varierende tryk og temperatur. Derfor skal du vælge et materiale, der er yderst kompatibelt med disse situationer. Generelt bruger ingeniører forskellige typer værktøjsstål her. I det foregående afsnit har vi diskuteret disse værktøjsstål i detaljer.

Trin #3 Bearbejdning af formen

Når dit design og dine materialer er klar, skal du planlægge, hvordan den trykstøbte form skal formes. I dette tilfælde spiller forskellige bearbejdningsmetoder en afgørende rolle. Ingeniører foretrækker CNC-maskiner til fremstilling af trykstøbningsforme.

Som du ved, giver CNC-bearbejdning en enestående præcision. Du kan teknisk set opnå en tolerance på op til 0,01 mm. Du har muligheder som CNC-fræsning, -boring, -drejning, -boring og meget mere.

Trin #4 Varmebehandling

Forskellige varmebehandlinger er meget vigtige ved fremstilling af trykstøbningsforme. Dette trin forbedrer de bearbejdede deles styrke og holdbarhed betydeligt. Desuden gør processen formen mere modstandsdygtig over for slitage.

Almindelige varmebehandlingsmetoder er slukning, hærdning, udglødning og aflastning. Disse metoder sikrer typisk, at den trykstøbte form fungerer godt under trykstøbningen.

Trin #5 Efterbehandling

Efter varmebehandlingen skal den nye trykstøbte form have den sidste finish. Disse trin er afgørende for at sikre glatte overflader og præcise dimensioner.

Efterbehandlingsteknikker kan omfatte polering, slibning og sandblæsning. Hovedformålet med alle disse teknikker er at give de trykstøbte formdele glattere og bedre teksturer. Som følge heraf kan de opnå høje tolerancer.

Trin #6 Samling om nødvendigt

Der er tidspunkter, hvor det kan være nødvendigt at lave trykstøbte formdele separat. Når der er mange dele, skal samlingen altid udføres omhyggeligt. Trykstøbningsfabrikken kontrollerer altid, at samlingen er opstillet korrekt.

Trin #7 Test

Når alle ovenstående trin er udført, tester producenter af trykstøbningsforme disse forme i laboratoriet. De kører tests for at sikre, at formen er i god form og fungerer korrekt. Disse tests fortæller dig, at formene er af høj kvalitet.

Nøgletrin i design af trykstøbningsforme

Som nævnt i sidste del er der flere nøglefaktorer, der tages i betragtning, når man designer en trykstøbeform. Dette afsnit vil primært diskutere dem og finde ud af, hvorfor de er afgørende for fremstilling af trykstøbningsforme.

Faktisk del-design

Før de laver trykstøbningsformen, skaber ingeniørerne selve delen. Til dette job bruger de forskellige 2D- og 3D-tegneprogrammer. På de fleste trykstøbningsfabrikker bruger grafiske designere typisk SolidWorks eller AutoCAD.

Under visuel test har du brug for 2D-modeller. Ingeniører bruger denne tegning til at kontrollere størrelserne efter hvert trin i produktionen. En veldesignet del giver resultater af høj kvalitet. Så når du arbejder sammen med en producent, skal du sørge for, at de har disse planer, før de begynder at fremstille produktet.

Trykstøbning Sprøjtestøbning Type

Det er en meget vigtig faktor, når man laver en Trykstøbningsform. Normalt ændrer det kvaliteten, styrken og finishen på den færdige del.

Baseret på denne indsprøjtning findes der seks forskellige typer: HPDC, LPDC, vakuum og meget mere.

Når man designer indsprøjtningstypen, er der flere faktorer, der skal tages i betragtning. For det første, hvilken type metal arbejder du med? For det andet: Har du overvejet skillelinjer, geometriske visninger og designdetaljer? For det tredje: Hvad er din forventede produktionshastighed?

Når du bruger den rigtige indsprøjtningstype, vil formen altid fyldes korrekt, og støbefejl vil være mindre almindelige. Det rigtige valg reducerer også cyklustiden med en stor mængde. Generelt kan du få et meget godt output.

Design af låger og løbere

Porten og løberen kanaliserer smeltet metal ind i trykstøbeformen og kontrollerer normalt væskestrømmen. Korrekt design sikrer jævn og effektiv fyldning og reducerer forskellige typer af støbefejl.

Overvej størrelse, placering og form, når du designer en port og en løber. Porten skal placeres det rigtige sted for at minimere turbulens.

Design af støbeformens bund

Formbunden understøtter og justerer typisk alle formdele. Når du designer, skal du sikre dig, at du har skabt et robust design. Det giver systemets overordnede stabilitet.

Her bør du overveje materiale og temperatur. Formbasen skal kunne modstå højt tryk og høj temperatur. Du bør også tjekke, om den er korrekt justeret og passer.

Kølesystem

Kølesystemet hjælper formen med at størkne det smeltede metal. Et ordentligt kølesystem forbedrer typisk produktionshastigheden og emnets kvalitet. Men uhensigtsmæssig køling kan forårsage forskellige støbefejl. Sørg derfor for et passende kølesystem, når du designer en form.

Der findes forskellige former for kølesystemer. Folk bruger ofte vandledninger og køleindsatser. Kølepropper er gode til steder, der skal køles hurtigt ned. Når du designer et kølesystem til en form, skal du forsøge at balancere varmen på tværs af formen.

Udluftnings- og udstødningssystem

Ventilations- og udstødningssystemet fjerner primært indesluttet luft fra formen. Den indesluttede luft kan enten være skabt af formen eller være der før indsprøjtningen.

Når du designer en form, skal du placere ventilationsåbningerne på høje punkter. I dette tilfælde kan du bruge tynde åbninger for at undgå flash. Sæt også ejektorstifterne på det rigtige sted for at forhindre skader.

Bemærk, at effektive udluftnings- og udstødningssystemer normalt forbedrer emnets kvalitet. Samlet set reducerer det cyklustiderne og produktionseffektiviteten.

Simulering

Når du har overvejet alle ovenstående faktorer, viser simuleringen dig præcist, hvad du har designet. Simuleringer kan hjælpe dig med at finde fejl og problemer med metalflowet. Støbeformsproducenter bruger typisk software som MAGMASOFT, ProCAST og Flow-3D.

Ofte stillede spørgsmål

Hvilke metaller bruges til trykstøbning?

I trykstøbning er de almindelige metaller aluminium, zink, magnesium, bly, tin og kobber. Disse metaller er populære på grund af deres lave smeltepunkt. Desuden har de fremragende støbeegenskaber, styrke og holdbarhed. Blandt alle disse metaller er aluminium det mest populære. Det er let og har et fremragende styrke-til-vægt-forhold.

Er 4140 et værktøjsstål?

Ja, LSS 4140-stål er en type værktøjsstål. Denne legering har en fremragende hårdhed, styrke og slidstyrke. Det er et fremragende værktøjsstål til de fleste bearbejdningsopgaver. Mere specifikt kan du bruge det i forskellige roterende komponenter. For eksempel er aksler, drivaksler, gear og spindler bemærkelsesværdige.

Hvilken slags stål bruges til trykstøbning?

Ståltypen varierer hovedsageligt baseret på typen af trykstøbningsmetode. Til HPDC-støbeforme er værktøjsstål i H-serien meget udbredt. På den anden side er O-, A- og D-serien af stålværktøjer berømte til LPDC- eller koldbearbejdningsopgaver. Der findes også nogle særlige kvaliteter som SKD61, 8407 og 8418.

Sammenfatning

Trykstøbning er afgørende for fremstilling af mange komplekse metaldele. Du kan skabe trykstøbte dele ved hjælp af forskellige metoder. HPDC og LPDC er de to mest almindelige metoder, du vil bruge i en støbeformsvirksomhed.

Trykstøbningsforme har tre typer: enkelt hulrum, multihulrum og familieforme. Hver type er velegnet til specifikke produktionskrav.

Sincere Tech er en af de 10 bedste producenter af støbeforme i Kina der tilbyder plastindsprøjtningsform, trykstøbningsform. Denne formfabrik tilbyder en bred vifte af plastforme og trykstøbningstjenester. Deres kundeservice er også meget hurtig. Du er velkommen til at kontakte os.