Handleiding voor het ontwerpen en produceren van spuitgietmatrijzen

We hebben vaak metalen onderdelen in verschillende vormen nodig. We gebruiken ze in onze auto's, huizen, machines en andere infrastructuren. Heb je je afgevraagd hoe het mogelijk is om zo'n gedetailleerde vorm te maken? Die Casting schimmel technologie heeft ons leven revolutionair veranderd. Met deze methode kun je complexe vormen en patronen maken. Gietvormonderdelen zijn wijdverspreid in een breed scala aan toepassingen.

In dit artikel leren we enkele basisprincipes over spuitgietmatrijzen. Bovendien wordt het een uitstekende gids voor wie op zoek is naar de beste diensten op het gebied van spuitgieten. Je leert hoe gieterijen spuitgietmallen maken. Dus, blijf zitten en lees dit artikel grondig.

Overzicht van spuitgieten

Die Casting is een bekend type gietproces voor metaal. Zoals de naam al aangeeft, worden bij deze methode specifieke matrijzen gebruikt. De vorm van het uiteindelijke metalen onderdeel hangt af van de vorm van de matrijzen. Hoewel er verschillende soorten spuitgieten zijn, is de basistechnologie voor allemaal hetzelfde. Het materiaal dat wordt gebruikt voor het maken van deze matrijzen is gehard gereedschapsstaal.

Spuitgieten heeft een lange geschiedenis. Deze techniek werd in 1838 uitgevonden. In het begin was deze toepassing alleen bedoeld voor drukwerk. Later, toen de technologie zich ontwikkelde, leerden mensen meestal hoe ze deze methode konden gebruiken om verschillende complexe metalen onderdelen te maken. Spuitgieten biedt verschillende voordelen.

• Spuitgietmatrijzen bieden doorgaans een hoge productie-efficiëntie. Dit onderdeel is relatief sneller dan andere permanente gietprocessen. Daardoor kun je honderden metalen onderdelen in minder tijd maken.
• Gietvormonderdelen hebben meestal een glad oppervlak. Bij HPDC metalen onderdelen is dit duidelijker. Daardoor heb je misschien geen extra bewerkingsservices nodig.
• De spuitgietmethode is veelzijdig. Het werkt over het algemeen met veel metalen, waaronder aluminium, zink en magnesium.
• Omdat deze methode snel is, verlaagt ze over het algemeen de productiekosten. Hoewel het maken van de matrijzen duur kan zijn, is deze methode op de lange termijn goedkoper.
• Gietvormonderdelen zijn wijdverspreid in veel industrieën. Deze methode maakt de motor, versnellingsbak en structurele onderdelen van je auto. Soortgelijke toepassingen zijn ook te vinden in andere sectoren.

Verschillende soorten spuitgietwerk

Spuitgieten heeft zes hoofdtypen, elk met zijn eigen voordelen. Elk type is geschikt voor specifieke toepassingen. Laten we eens kijken naar hun specifieke technologie en productgebruik.

Type #1 HPDC (spuitgieten onder hoge druk)

Zoals de naam al zegt, vereist deze spuitgietmethode een hoge druk. Dit hogedruk spuitgieten duwt het gesmolten metaal technisch naar elke hoek van de mal. Daardoor krijg je zeer nauwkeurige metalen onderdelen.

In de auto-industrie worden motorblokken en versnellingsbakgietstukken gemaakt van hoogwaardige HPDC aluminium onderdelen. Diverse apparatuur en infuuspompen zijn opmerkelijk in de medische industrie. Daarnaast hebben veel vliegtuigonderdelen ook metalen onderdelen van HPDC gietwerk nodig.

Type #2 LPDC (Spuitgieten onder lage druk)

Deze spuitgietmethode is precies het tegenovergestelde van HPDC. Er wordt een lage druk gebruikt, meestal tussen 2 en 15 psi. Het proces is bijna hetzelfde, maar het is over het algemeen langzamer dan HPDC. Omdat het langzaam gaat, kun je de beweging van het gesmolten metaal gemakkelijk controleren.

LPDC metalen onderdelen zijn wijdverspreid voor autowielen, cilinderkoppen en ophangingssystemen.

Type #3 Gieten van de zwaartekrachtmatrijs

Deze spuitgietmethode gebruikt zwaartekracht om de mal te vullen met gesmolten metaal. Het proces giet het gesmolten metaal meestal van bovenaf in de mal en de vloeistof stroomt naar beneden. Het is eenvoudig en goedkoop omdat er geen extra krachten nodig zijn.

De spuitgieten op zwaartekracht Deze methode wordt veel gebruikt bij het maken van pijpfittingen en diverse kookgereedschappen.

Type #4 Vacuümmatrijzenafgietsel

Zoals de naam al zegt, wordt er bij deze gietmethode een vacuümomgeving gecreëerd. Dit gebeurt voordat het gesmolten metaal wordt ingebracht. Hierdoor krijg je geen gietfouten die worden veroorzaakt door ingesloten gas binnenin.

Vacuüm spuitgieten is geschikt voor het maken van delicate onderdelen. Voorbeelden hiervan zijn elektronische gietstukken, vliegtuigonderdelen en sommige auto-onderdelen.

Type #5 Squeeze Matrijzenafgietsel

Squeeze die casting combineert gieten en smeden. Nadat het gesmolten metaal in de mal is geïnjecteerd, wordt tijdens het stollen hoge druk uitgeoefend. Persdruk vermindert vooral de porositeitsdefecten.

Spuitgieten is erg populair vanwege de hoge sterkte en dichtheid van de metalen onderdelen. Enkele veelvoorkomende voorbeelden zijn ophangingsonderdelen, beugels en sommige bouwonderdelen.

Type #6 het Semi Stevige Afgietsel van de Matrijs

Dit proces is ook een combinatie van gieten en smeden. Het enige verschil is dat dit proces halfvaste metalen gebruikt. Het ziet eruit als een slurry. SMDC is erg populair voor het maken van auto-onderdelen, elektronische behuizingen en medische apparaten. ga naar semi solid aluminum die casting pagina voor meer informatie.

Wat is matrijzengietmatrijs?

Het gereedschap dat bij het spuitgieten wordt gebruikt, wordt meestal een spuitgietmatrijs genoemd. Men noemt het ook wel spuitgietgereedschap. Het proces om dit gereedschap te maken staat bekend als spuitgietgereedschap.

Volgens de definitie is een spuitgietmatrijs een uniek gereedschap dat wordt gebruikt in het spuitgietproces. Het primaire doel is om gesmolten metaal de gewenste vorm te geven. In de meeste gevallen bestaan ze uit twee helften: de vaste en de bewegende matrijshelft.

Wanneer beide helften gesloten zijn, vormen ze binnenin een holte die de vorm van het gewenste onderdeel nabootst. Een hoogwaardig spuitgietmatrijs is essentieel om de hoogste nauwkeurigheid van uw afgewerkte metalen onderdelen te garanderen. Er zijn echter verschillende componenten:

Vormholte

De holle ruimte binnenin een mal is meestal de malholte. Deze holte bepaalt de vorm en grootte van het uiteindelijke metalen onderdeel. Het gesmolten metaal wordt in deze holte geïnjecteerd en stolt om de gewenste vorm te krijgen. Merk op dat je moet zorgen voor een hoge precisie bij het maken van deze holte.

De Gietvorm van de kernspeld

De kern is een ander essentieel onderdeel van een spuitgietmatrijs. Het creëert kenmerken in het gieten, zoals gaten of uitsparingen. Het creëert voornamelijk complexe geometrieën in het metalen onderdeel. Afhankelijk van de vereisten kun je deze echter maken met zand of metaal. Merk op dat deze kern bestand moet zijn tegen hoge druk en temperatuur tijdens gebruik.

Uitwerppennen

Zoals de naam al aangeeft, werpen deze pennen de beweegbare matrijshelft uit de vaste matrijshelft. Tijdens het ontwerpproces plaatsen ingenieurs ze zorgvuldig op een plek waar ze gelijkmatige druk kunnen uitoefenen. Het juiste ontwerp zorgt er altijd voor dat het onderdeel niet beschadigd raakt.

Runner-systeem

De loopwagen kanaliseert het gesmolten metaal in de vormholte. Hij bestaat uit meerdere rails die naar verschillende delen van de mal lopen. Het juiste ontwerp van het runnersysteem is cruciaal voor een gelijkmatige verdeling van het gesmolten metaal. Over het algemeen vermindert een goed runnersysteem defecten aanzienlijk.

Overloopsysteem

Het overloopsysteem vangt overtollig gesmolten metaal op tijdens het injectieproces. Daardoor kan het systeem defecten door ingesloten lucht voorkomen. Merk op dat dit systeem bij sommige spuitgietmatrijzen niet aanwezig is.

Anderen

Elementen zoals bouten en pennen houden het spuitgietgietsysteem bij elkaar. Deze onderdelen moeten sterk zijn en zorgvuldig worden bewerkt. De spuitgietmethode vereist hoge druk, gasdruk en hitte. Het kiezen van de juiste materialen is cruciaal om deze onderdelen in goede staat te houden.

Het Materiaal van de Matrijzenafgietselvorm: Gehard gereedschapsstaal

Gehard gereedschapsstaal is een algemene staalsoort. Het heeft verschillende kwaliteiten die geschikt zijn voor specifiek gebruik. Je kunt de hoge hardheid en sterkte van staal bereiken door de warmtebehandelingsmethode. Maar waarom zijn deze gereedschapsstalen zo populair?

Ten eerste bieden ze een hoge slijtvastheid. Ten tweede maakt hun taaiheid ze meestal ideaal voor veel bewerkingsklussen. Ten derde geven ze stabiele afmetingen. En ten slotte, en dat is het belangrijkste, zijn ze bestand tegen extreme hitte. Zoals je weet, is deze eigenschap cruciaal voor spuitgietwerk.

Gehard gereedschapsstaal heeft vijf verschillende groepen. Elke groep is ideaal voor unieke toepassingen.

Koudwerkend Matrijzenafgietsel Vormmateriaal

De volgende vier soorten komen veel voor bij de productie van gietvormen.

Hot-Working Matrijzenafgietsel Vormmaterialen

Zoals de naam al zegt, worden deze materialen tijdens het gieten blootgesteld aan hoge temperaturen. Ze zijn ideaal voor HPDC spuitgietmallen. Er zijn verschillende kwaliteiten: Kwaliteiten H1 tot H13 zijn meestal legeringen op basis van chroom. Aan de andere kant zijn wolfraamlegeringen van H20 tot H39 en molybdeenlegeringen van H40 tot H59.

Andere soorten

Er zijn ook andere soorten gietstaal. SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 en 8418 zijn noemenswaardig. Deze staalsoorten hebben specifieke eigenschappen. Zoals je weet zijn er verschillende soorten spuitgietmethodes. Daarom variëren de materialen ook op basis van deze types.

Drie veelvoorkomende soorten gietvormen

We kunnen mallen over het algemeen onderverdelen in drie typen op basis van het aantal holtes. Deze diversiteit ontstaat vooral door specifieke behoeften. Met verschillende holte-ontwerpen kunnen spuitgietmatrijzen snel onderdelen produceren.

Type #1 Matrijzen met één holte

Zoals de naam al doet vermoeden, hebben deze spuitgietmatrijzen een enkele holte. Met deze matrijzen kun je één metalen onderdeel per cyclus produceren. Deze matrijzen worden veel gebruikt voor eenvoudige opdrachten in kleine aantallen.

Het gebruik van deze matrijzen maakt het ontwerpen eenvoudiger, wat hun belangrijkste voordeel is. De uitvoersnelheid is echter lager dan bij matrijzen met meerdere caviteiten.

Type #2 Matrijzen met meerdere caviteiten

Matrijzen met meerdere caviteiten hebben meer caviteiten. Met deze matrijzen kun je meerdere metalen onderdelen per cyclus produceren. Dit betekent dat je meer producten kunt maken dan met matrijzen met één caviteit. Daarom zijn matrijzen met meerdere caviteiten ideaal voor grote volumes.

Het beste aan deze matrijzen is dat ze goedkopere productiekosten bieden. Ze hebben echter meestal complexe ontwerpen.

Type #3 Schimmels

In matrijzen met meerdere caviteiten vind je hetzelfde ontwerp, maar dan meerdere keren. Over het algemeen kun je meerdere metalen onderdelen per cyclus maken. In familiematrijzen zijn deze ontwerpen echter verschillend. Dus in zekere zin zijn alle familievormen mallen met meerdere caviteiten, maar alle mallen met meerdere caviteiten zijn geen familievormen.

Gietvorm aluminium: Markttrends

De markt voor aluminium spuitgietmatrijzen zal in 2024 aanzienlijk groeien. Volgens Persistence Market Research werd deze markt in 2023 gewaardeerd op $301,3 miljoen. In de toekomst zal deze sector naar verwachting gestaag groeien met 4,8% per jaar. Experts verwachten dat deze markt zal oplopen tot $481,6 miljoen in 2033.

Hoe worden gietmallen gemaakt?

In het vorige hoofdstuk hebben we kort de verschillende spuitgietmethodes en mallen of gereedschapstypes besproken. In dit hoofdstuk zullen we ons in het algemeen richten op hoe ze worden gemaakt. Je zult bekend zijn met het stapsgewijze proces in elke spuitgietfabriek. Zo ken je elke stap van het maken van de mallen wanneer je van plan bent om unieke metalen onderdelen te maken. Dit is eigenlijk belangrijk voor de productie van metalen onderdelen op maat.

Stap #1 De mal ontwerpen

Deze stap is misschien wel een van de belangrijkste aspecten van het proces. Hier beslis je hoe je metalen onderdeel eruit moet komen te zien en welke stappen nodig zijn om het te maken. Afhankelijk van het ontwerp van het onderdeel moet ook het type spuitgietmethode worden gekozen.

Twee parameters zijn in dit geval essentieel: een dimensionale analyse en een geometrisch perspectief. De dimensionale weergave informeert u over hoeveel caviteiten uw metalen onderdeel heeft. Welk van de matrijstypes met één holte, meerdere holtes of familiematrijzen is vereist? Met dit ontwerp kun je ook eenvoudig de druk en het volume van het gietstuk bepalen.

Een geometrische weergave die je informeert over het complicatieniveau van het metalen onderdeel en je plan om het te openen en uit te werpen. Het is echter heel belangrijk om te letten op het soort deellijn dat hier wordt gebruikt. Je moet ervoor zorgen dat deze deellijn samenvalt met de openingsrichting van de matrijs.

Ook een spuitgietbedrijf houdt tijdens deze stap rekening met andere belangrijke aspecten. Die bespreken we kort in de volgende paragraaf.

Stap #2 Het materiaal kiezen

De spuitgietmethode gaat meestal gepaard met wisselende druk en temperatuur. Daarom moet je materiaal kiezen dat goed bestand is tegen deze situaties. Over het algemeen gebruiken ingenieurs hier verschillende soorten gereedschapsstaal. In de vorige sectie hebben we deze gereedschapsstalen in detail besproken.

Stap #3 De mal bewerken

Als je ontwerp en materialen klaar zijn, moet je plannen hoe je de spuitgietmatrijs vorm gaat geven. In dit geval spelen verschillende bewerkingsmethoden een cruciale rol. Ingenieurs geven de voorkeur aan CNC-machines voor het maken van spuitgietmallen.

Zoals je weet, biedt CNC-bewerking een uitzonderlijke precisie. Technisch gezien kun je toleranties tot 0,01 mm bereiken. Je hebt opties zoals CNC frezen, boren, draaien, kotteren en meer.

Stap #4 Warmtebehandeling

Verschillende warmtebehandelingen zijn erg belangrijk bij het maken van spuitgietmatrijzen. Deze stap verbetert de sterkte en duurzaamheid van de bewerkte onderdelen aanzienlijk. Bovendien maakt dit proces de matrijs beter bestand tegen slijtage.

Gebruikelijke warmtebehandelingsmethoden zijn afschrikken, ontlaten, gloeien en spanningsarm maken. Deze methoden zorgen er meestal voor dat de spuitgietmatrijs goed presteert tijdens het spuitgieten.

Stap #5 Afwerking

Na de warmtebehandeling moet de nieuwe spuitgietmatrijs worden afgewerkt. Deze stappen zijn cruciaal om gladde oppervlakken en precieze afmetingen te garanderen.

Afwerkingstechnieken kunnen polijsten, slijpen en zandstralen zijn. Het belangrijkste doel van al deze technieken is om de gietvormonderdelen gladder en met een betere textuur te maken. Daardoor kunnen ze hoge toleranties bereiken.

Stap #6 Montage indien nodig

Soms moet je gietvormonderdelen afzonderlijk maken. Als er veel onderdelen zijn, moet de assemblage altijd zorgvuldig gebeuren. De spuitgietmatrijzenfabriek controleert altijd of de assemblage correct is.

Stap #7 testen

Zodra alle bovenstaande stappen zijn uitgevoerd, testen spuitgietvormfabrikanten deze mallen in het lab. Ze voeren tests uit om er zeker van te zijn dat de mal in goede staat is en correct werkt. Deze tests vertellen je dat de mallen van hoge kwaliteit zijn.

Belangrijkste stappen in het ontwerp van de gietvorm

Zoals vermeld in het vorige deel, worden verschillende sleutelfactoren overwogen bij het ontwerpen van een spuitgietmatrijs. In dit deel worden die voornamelijk besproken en wordt uitgelegd waarom ze cruciaal zijn bij de productie van spuitgietmatrijzen.

Werkelijk onderdeelontwerp

Voordat de spuitgietmatrijs wordt gemaakt, creëren ingenieurs het onderdeel zelf. Hiervoor gebruiken ze verschillende 2D- en 3D-tekenprogramma's. In de meeste spuitgietfabrieken gebruiken grafisch ontwerpers meestal SolidWorks of AutoCAD.

Tijdens het visueel testen heb je 2D-modellen nodig. Ingenieurs gebruiken deze tekening om de maten te controleren na elke productiefase. Een goed ontworpen onderdeel geeft resultaten van hoge kwaliteit. Dus als je met een fabrikant werkt, zorg er dan voor dat ze deze plannen hebben voordat ze het product gaan maken.

Spuitgieten Spuitgieten Type

Dit is een zeer belangrijke factor bij het maken van een spuitgietmatrijs. Meestal verandert de kwaliteit, sterkte en afwerking van het afgewerkte onderdeel.

Op basis van deze injectie zijn er zes verschillende types: HPDC, LPDC, Vacuüm en meer.

Bij het ontwerpen van het injectietype moet je rekening houden met verschillende factoren. Ten eerste, met welk type metaal werk je? Ten tweede, heb je rekening gehouden met deellijnen, geometrische aanzichten en ontwerpdetails? Ten derde, wat is je verwachte productiesnelheid?

Als je het juiste injectietype gebruikt, zal de matrijs altijd goed vullen en zullen gietfouten minder vaak voorkomen. Met de juiste keuze kun je ook de cyclustijd aanzienlijk verkorten. Over het algemeen kun je een zeer goede output krijgen.

Poort en loper ontwerp

De gate en runner kanaliseren gesmolten metaal in de spuitgietmatrijs en regelen meestal de vloeistofstroom. Het juiste ontwerp zorgt voor een soepele en efficiënte vulling en vermindert verschillende soorten gietfouten.

Houd rekening met de grootte, locatie en vorm bij het ontwerpen van een poort en loopwagen. De poort moet op de juiste plaats geplaatst worden om turbulentie te minimaliseren.

Het Ontwerp van de Vormbasis van het Matrijzenafgietsel

De basis van de mal ondersteunt alle onderdelen van de mal en lijnt ze uit. Zorg bij het ontwerpen voor een robuust ontwerp. Het zorgt voor de algehele stabiliteit van het systeem.

Je moet hier rekening houden met het materiaal en de temperatuur. De basis van de mal moet bestand zijn tegen hoge druk en temperatuur. Je moet ook controleren op de juiste uitlijning en pasvorm.

Koelsysteem

Het koelsysteem helpt de mal bij het stollen van het gesmolten metaal. Een goed koelsysteem verbetert meestal de productiesnelheid en de kwaliteit van de producten. Onjuiste koeling kan echter verschillende gietfouten veroorzaken. Zorg daarom voor een geschikt koelsysteem bij het ontwerpen van een mal.

Er zijn verschillende soorten koelsystemen. Mensen gebruiken vaak waterleidingen en koelpluggen. Koelpluggen zijn geweldig voor plaatsen die snel moeten afkoelen. Als je een koelsysteem voor de mal ontwerpt, probeer dan de warmte over de mal te verdelen.

Ontluchtings- en uitwerpsysteem

Het ventilatie- en uitwerpsysteem verwijdert voornamelijk ingesloten lucht uit de matrijs. De ingesloten lucht kan worden gecreëerd door de mal of er al zijn voor de injectie.

Als je een mal ontwerpt, plaats de ventilatieopeningen dan op hoge punten. In dit geval kun je dunne openingen gebruiken om flash te voorkomen. Zet ook de uitwerppennen op de juiste plaats om schade te voorkomen.

Merk op dat effectieve ontluchtings- en uitwerpsystemen de kwaliteit van de werkstukken meestal verbeteren. Over het algemeen verkort het de cyclustijden en de productie-efficiëntie.

Simulatie

Als je alle bovenstaande factoren hebt overwogen, laat de simulatie precies zien wat je hebt ontworpen. Simulaties kunnen je helpen om fouten en problemen met de metaalstroom te vinden. Matrijzenmakers gebruiken meestal software zoals MAGMASOFT, ProCAST en Flow-3D.

Veelgestelde vragen

Welke metalen worden gebruikt bij spuitgieten?

Bij spuitgieten zijn de meest gebruikte metalen aluminium, zink, magnesium, lood, tin en koper. Deze metalen zijn populair vanwege hun lage smeltpunt. Daarnaast bieden ze ook uitstekende gieteigenschappen, sterkte en duurzaamheid. Van al deze metalen is aluminium het populairst. Het is licht van gewicht en heeft een uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht.

Is 4140 een gereedschapsstaal?

Ja, LSS 4140 staal is een type gereedschapsstaal. Deze legering biedt een uitstekende hardheid, sterkte en slijtvastheid. Het is een uitstekend gereedschapsstaal voor de meeste machinale bewerkingen. Meer specifiek wordt het gebruikt in verschillende roterende onderdelen. Bijvoorbeeld assen, aandrijfassen, tandwielen en spindels.

Welk soort staal wordt gebruikt voor spuitgieten?

Het soort staal varieert voornamelijk op basis van het type spuitgietmethode. Voor HPDC spuitgietmatrijzen zijn de H-serie gereedschapsstalen wijdverspreid. Aan de andere kant, voor LPDC of koudwerk zijn de O, A en D series gereedschapsstaal beroemd. Er zijn ook enkele speciale kwaliteiten, zoals SKD61, 8407 en 8418.

Samenvatting

Spuitgieten is cruciaal voor het maken van veel complexe metalen onderdelen. Je kunt spuitgietonderdelen op verschillende manieren maken. HPDC en LPDC zijn de twee meest gebruikte methoden in een spuitgietbedrijf.

De spuitgietmatrijs heeft drie typen: matrijzen met één holte, matrijzen met meerdere holtes en familiematrijzen. Elk type is geschikt voor specifieke productievereisten.

Sincere Tech is een van de top 10 fabrikanten van mallen in China die plastic injectievorm, matrijzengietvorm aanbiedt. Deze matrijzenfabriek biedt een breed scala aan kunststof matrijzen en spuitgietservices. Hun klantenservice is ook erg snel. Neem gerust contact met ons op.