Przewodnik po projektowaniu i produkcji form odlewniczych

Często potrzebujemy metalowych części o różnych kształtach. Używamy ich w naszych samochodach, domach, maszynach i innych infrastrukturach. Czy zastanawiałeś się, jak możliwe jest stworzenie tak szczegółowego kształtu? Forma odlewnicza technologia zrewolucjonizowała nasze życie. Dzięki tej metodzie możesz tworzyć złożone kształty i wzory. Części form odlewniczych są szeroko rozpowszechnione w szerokim zakresie zastosowań.

W tym artykule poznamy podstawy dotyczące form odlewniczych. Ponadto będzie to doskonały przewodnik dla osób poszukujących najlepszych usług odlewniczych. Dowiesz się, jak odlewnie wykonują formy odlewnicze. Więc usiądź wygodnie i przeczytaj ten artykuł dokładnie.

Przegląd odlewów ciśnieniowych

Odlewanie ciśnieniowe to znany rodzaj procesu odlewania metali. Jak sama nazwa wskazuje, ta metoda zazwyczaj wykorzystuje określone matryce do danego zadania. Kształt końcowej części metalowej zależy od kształtu matryc. Chociaż istnieją różne rodzaje odlewania ciśnieniowego, podstawowa technologia jest taka sama dla wszystkich. Materiałem używanym do produkcji tych form jest hartowana stal narzędziowa.

Odlewanie ciśnieniowe ma długą historię. Ludzie wynaleźli tę technologię w 1838 roku. Na początku ta aplikacja była przeznaczona tylko do celów drukarskich. Później, wraz z rozwojem technologii, ludzie zwykle uczyli się, jak używać tej metody do tworzenia różnych złożonych części metalowych. Odlewanie ciśnieniowe oferuje kilka korzyści.

• Forma odlewnicza zazwyczaj zapewnia wysoką wydajność produkcji. Ta część jest stosunkowo szybsza niż inne procesy odlewania w formach trwałych. W rezultacie możesz tworzyć setki części metalowych w krótszym czasie.
• Części form odlewniczych zazwyczaj mają gładką powierzchnię. W przypadku części metalowych HPDC jest to bardziej oczywiste. W rezultacie możesz nie potrzebować dodatkowych usług obróbki.
• Metoda odlewania ciśnieniowego jest wszechstronna. Działa na ogół z wieloma metalami, w tym aluminium, cynkiem i magnezem.
• Ponieważ ta metoda jest szybka, ogólnie obniża koszty produkcji. Chociaż tworzenie matryc może być drogie, ta metoda jest tańsza w dłuższej perspektywie.
• Części form odlewniczych są szeroko rozpowszechnione w wielu branżach. Ta metoda wytwarza silnik, skrzynię biegów i części konstrukcyjne Twojego samochodu. Podobne zastosowania możesz znaleźć również w innych sektorach.

Różne rodzaje odlewów ciśnieniowych

Odlewnictwo ciśnieniowe ma zazwyczaj sześć głównych typów, każdy z własnymi zaletami. Każdy typ jest odpowiednio dostosowany do konkretnych zastosowań. Przyjrzyjmy się ich konkretnej technologii i zastosowaniu produktu.

Typ #1 HPDC (odlewanie wysokociśnieniowe)

Jak sama nazwa wskazuje, ta metoda odlewania ciśnieniowego wymaga wysokiego ciśnienia do wykonania zadania. odlewanie ciśnieniowe technicznie wypycha stopiony metal do każdego narożnika formy. W rezultacie można uzyskać bardzo precyzyjne części metalowe.

W przemyśle samochodowym bloki silników i odlewy skrzyń biegów są wykonane z wysokiej jakości części aluminiowych HPDC. W przemyśle medycznym godne uwagi są różne urządzenia i pompy infuzyjne. Poza tym wiele elementów samolotów również wymaga części metalowych odlewanych HPDC.

Typ #2 LPDC (odlewanie ciśnieniowe niskociśnieniowe)

Ta metoda odlewania ciśnieniowego jest dokładnym przeciwieństwem HPDC. Obejmuje niskie ciśnienie, zwykle od 2 do 15 psi. Proces jest prawie podobny, ale jest ogólnie wolniejszy niż HPDC. Ponieważ jest powolny, można łatwo kontrolować ruch stopionego metalu.

Części metalowe LPDC są powszechnie stosowane w kołach samochodowych, głowicach cylindrów i układach zawieszenia.

Odlew grawitacyjny typu #3

Ta metoda odlewania ciśnieniowego wykorzystuje siłę grawitacji do wypełnienia formy stopionym metalem. Proces ten zazwyczaj polega na wlewaniu stopionego metalu do formy od góry, a ciecz spływa w dół. Jest to proste i tanie, ponieważ nie wymaga dodatkowych sił.

Ten odlewanie grawitacyjne Metoda ta jest powszechnie stosowana przy produkcji złączek rurowych i różnego rodzaju naczyń kuchennych.

Odlew ciśnieniowy próżniowy typu #4

Jak sama nazwa wskazuje, ta metoda odlewania polega na stworzeniu środowiska próżniowego. Dzieje się tak przed włożeniem stopionego metalu. W rezultacie nie powstają żadne wady odlewu spowodowane uwięzionym gazem w środku.

Odlewanie próżniowe nadaje się do produkcji delikatnych komponentów. Odlewy elektroniczne, części samolotów i niektóre części samochodowe są godnymi uwagi przykładami.

Odlew ciśnieniowy typu #5

Odlewanie metodą prasowania łączy odlewanie i kucie. Po wtryśnięciu stopionego metalu do formy, proces stosuje wysokie ciśnienie podczas krzepnięcia. Ciśnienie prasowania głównie zmniejsza wady porowatości.

Odlewanie metodą prasowania jest szeroko popularne ze względu na wysoką wytrzymałość i gęstość części metalowych. Niektóre typowe przykłady to części zawieszenia, wsporniki i niektóre elementy budowlane.

Typ #6 Półstały odlew ciśnieniowy

Proces ten łączy również odlewanie i kucie. Jedyną różnicą jest to, że w tym procesie wykorzystuje się półstałe metale. Wygląda to jak konsystencja zawiesiny. SMDC jest bardzo popularny w produkcji wielu części samochodowych, obudów elektronicznych i urządzeń medycznych. przejdź do podobny odlew aluminiowy aby dowiedzieć się więcej.

Czym jest forma odlewnicza?

Narzędzie używane w metodzie odlewania ciśnieniowego jest ogólnie nazywane formą odlewniczą. Ludzie nazywają je również narzędziem odlewniczym. Proces wytwarzania tego narzędzia jest znany jako oprzyrządowanie odlewnicze.

Definicja mówi, że forma odlewnicza jest unikalnym narzędziem używanym w procesie odlewania ciśnieniowego. Jej głównym celem jest kształtowanie stopionego metalu w pożądane kształty. W większości przypadków składają się one z dwóch połówek: stałej i ruchomej połówki matrycy.

Gdy obie połówki są zamknięte, tworzą one w środku wnękę, która naśladuje pożądany kształt części. Wysokiej jakości forma odlewnicza jest niezbędne, aby zapewnić najwyższą dokładność gotowych części metalowych. Istnieje jednak kilka komponentów:

Gniazdo formy

Pusta przestrzeń wewnątrz formy to zazwyczaj wnęka formy. W rzeczywistości nadaje ona kształt i rozmiar końcowej części metalowej. Stopiony metal jest wtryskiwany do tej wnęki i krzepnie, aby uzyskać pożądany kształt. Należy pamiętać, że podczas wykonywania tej wnęki należy zachować wysoką precyzję.

Forma do odlewania ciśnieniowego sworznia rdzeniowego

Rdzeń jest kolejnym istotnym elementem formy odlewniczej. Tworzy on cechy odlewnicze, takie jak otwory lub wgłębienia. Tworzy głównie złożone geometrie wewnątrz części metalowej. Jednak w zależności od wymagań można go wykonać przy użyciu piasku lub metalu. Należy pamiętać, że rdzeń ten musi wytrzymać wysokie ciśnienie i temperaturę podczas pracy.

Kołki wypychające

Jak sama nazwa wskazuje, te kołki zasadniczo wysuwają ruchomą połowę odlewu ciśnieniowego z nieruchomej. Podczas procesu projektowania inżynierowie ostrożnie umieszczają je w miejscu, w którym mogą wywierać równomierny nacisk. Prawidłowy projekt zawsze zapewnia, że część nie zostanie uszkodzona.

System biegaczy

Kanał wlewowy zazwyczaj kieruje stopiony metal do wnęki formy. Składa się z kilku ścieżek, które prowadzą do różnych części formy. Prawidłowy projekt systemu kanałów wlewowych ma kluczowe znaczenie dla równomiernego rozprowadzania stopionego metalu. Ogólnie rzecz biorąc, odpowiedni system kanałów wlewowych znacznie zmniejsza liczbę defektów.

System przelewowy

System przelewowy zbiera nadmiar stopionego metalu podczas procesu wtrysku. W rezultacie system może zapobiegać wadom spowodowanym przez uwięzione powietrze. Należy pamiętać, że ten system może nie być obecny w przypadku niektórych form odlewniczych.

Inni

Elementy takie jak śruby i kołki utrzymują razem system odlewu ciśnieniowego. Części te muszą być mocne i starannie obrobione. Metoda odlewania ciśnieniowego wymaga wysokiego ciśnienia, ciśnienia gazu i ciepła. Wybór odpowiednich materiałów jest kluczowy dla utrzymania tych części w dobrym stanie.

Materiał formy odlewniczej: hartowana stal narzędziowa

Hartowana stal narzędziowa jest ogólnym rodzajem stali. Ma różne gatunki odpowiednie do konkretnych zastosowań. Możesz uzyskać wysoką twardość i wytrzymałość stali poprzez metodę obróbki cieplnej. Dlaczego jednak te stale narzędziowe są tak popularne?

Po pierwsze, oferują wysoką odporność na zużycie. Po drugie, ich wytrzymałość sprawia, że są idealne do wielu prac obróbczych. Po trzecie, zapewniają również stabilne wymiary. Na koniec, co najważniejsze, mogą wytrzymać ekstremalne ciepło. Jak wiadomo, ta właściwość jest kluczowa w przypadku prac odlewniczych.

Hartowana stal narzędziowa ma pięć różnych grup. Każda grupa jest idealna do unikalnych zastosowań.

Materiał do form odlewniczych do obróbki na zimno

Poniższe cztery gatunki są powszechnie stosowane w produkcji form odlewniczych.

Materiały do form odlewniczych do obróbki cieplnej

Jak sama nazwa wskazuje, materiały te są poddawane wysokim temperaturom podczas odlewania. Są idealne do form odlewniczych HPDC. Istnieją różne gatunki: gatunki H1 do H13 to zwykle stopy na bazie chromu. Z drugiej strony stopy wolframu to od H20 do H39, a stopy na bazie molibdenu to od H40 do H59.

Inne typy

Istnieją również inne rodzaje stali do form odlewniczych. Warto zwrócić uwagę na SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 i 8418. Stale te oferują określone właściwości. Jak wiadomo, metody odlewania ciśnieniowego mają różne rodzaje. Dlatego też materiały również różnią się w zależności od tych rodzajów.

Trzy popularne typy form odlewniczych

Formy możemy podzielić na trzy typy na podstawie liczby gniazd. Ta różnorodność wynika głównie ze specyficznych potrzeb. Różne projekty gniazd pozwalają producentom form odlewniczych na szybką produkcję części.

Matryce jednogniazdowe typu #1

Jak sama nazwa wskazuje, te formy odlewane ciśnieniowo mają pojedynczą wnękę. Używając tych matryc, można wyprodukować jedną część metalową na cykl. Ludzie powszechnie używają tych form do prostych i niskoseryjnych zamówień.

Użycie tych matryc ułatwia projektowanie, co jest ich główną zaletą. Jednak prędkość wyjścia jest wolniejsza niż w przypadku matryc wielogniazdowych.

Matryce wielogniazdowe typu #2

Matryce wielogniazdowe mają więcej gniazd. Używając tych matryc, możesz produkować wiele części metalowych na cykl. Oznacza to, że możesz produkować więcej produktów niż matryce jednogniazdowe. Dlatego matryce wielogniazdowe są idealne do zamówień o dużej objętości.

Najlepszą rzeczą w tych matrycach jest to, że oferują niższe koszty produkcji. Jednak zazwyczaj mają złożone projekty.

Formy rodzinne typu #3

W matrycach wielogniazdowych znajdziesz ten sam projekt wnęki, ale wielokrotnie. Zazwyczaj możesz tworzyć wiele części metalowych na cykl. Jednak w formach rodzinnych te projekty są różne. Tak więc w pewnym sensie wszystkie formy rodzinne są formami wielogniazdowymi, ale wszystkie formy wielogniazdowe nie są formami rodzinnymi.

Formy odlewnicze aluminiowe: trendy rynkowe

Rynek form odlewanych ciśnieniowo z aluminium znacznie wzrośnie w 2024 r. Według Persistence Market Research, wartość tego rynku w 2023 r. wynosiła $301,3 mln. W przyszłości oczekuje się, że sektor ten będzie rósł stabilnie o 4,8% rocznie. Eksperci przewidują, że w 2033 r. rynek ten osiągnie wartość $481,6 mln.

Jak powstają formy odlewnicze?

W poprzedniej sekcji krótko omówiliśmy różne metody odlewania ciśnieniowego oraz formy lub rodzaje narzędzi. W tej sekcji skupimy się na sposobie ich wytwarzania. Będziesz zaznajomiony z procesem krok po kroku w każdej fabryce odlewów ciśnieniowych. Będziesz więc znać każdy etap wytwarzania form, kiedykolwiek będziesz planować produkcję unikalnych części metalowych. Jest to rzeczywiście ważne w przypadku produkcji niestandardowych części metalowych.

Krok #1 Projektowanie formy

Ten krok jest prawdopodobnie jednym z najważniejszych aspektów procesu. Tutaj zdecydujesz, jak ma wyglądać Twoja metalowa część i jakie kroki będą brane pod uwagę przy jej produkcji. W zależności od projektu części, należy również odpowiednio wybrać rodzaj metody odlewania ciśnieniowego.

W tym przypadku niezbędne są dwa parametry: analiza wymiarowa i perspektywa geometryczna. Widok wymiarowy informuje, ile gniazd ma Twoja metalowa część. Który z typów form jednogniazdowych, wielogniazdowych lub rodzinnych jest wymagany? Ten projekt ułatwia również określenie ciśnienia i objętości odlewu.

Widok geometryczny, który informuje o stopniu skomplikowania części metalowej i Twoim planie, jak ją otworzyć i wyrzucić. Jednak bardzo ważne jest, aby zwrócić uwagę na rodzaj linii podziału, która jest tutaj używana. Musisz upewnić się, że ta linia podziału będzie pokrywać się z kierunkiem otwierania formy.

Podobnie, firma zajmująca się odlewnictwem ciśnieniowym bierze pod uwagę inne ważne aspekty na tym etapie. Omówimy je pokrótce w następnej sekcji.

Krok #2 Wybór materiału

Metoda odlewania ciśnieniowego zwykle obejmuje zmienne ciśnienie i temperaturę. Dlatego musisz wybrać materiał, który jest wysoce kompatybilny z tymi sytuacjami. Ogólnie rzecz biorąc, inżynierowie używają tutaj różnych rodzajów stali narzędziowych. W poprzedniej sekcji szczegółowo omówiliśmy te stale narzędziowe.

Krok #3 Obróbka formy

Gdy projekt i materiały są gotowe, musisz zaplanować, jak ukształtować formę odlewniczą. W tym przypadku różne metody obróbki odgrywają kluczową rolę. Inżynierowie preferują maszyny CNC do produkcji form odlewniczych.

Jak wiesz, obróbka CNC oferuje wyjątkową precyzję. Technicznie możesz osiągnąć tolerancję do 0,01 mm. Masz opcje takie jak frezowanie CNC, wiercenie, toczenie, rozwiercanie i wiele innych.

Krok 1: obróbka cieplna TP7T4

Różne rodzaje obróbki cieplnej są bardzo ważne w produkcji form odlewniczych. Ten krok znacznie poprawia wytrzymałość i trwałość obrabianych części. Ponadto proces ten sprawia, że forma jest bardziej odporna na zużycie.

Typowe metody obróbki cieplnej to hartowanie, odpuszczanie, wyżarzanie i odprężanie. Metody te zazwyczaj zapewniają, że forma odlewnicza dobrze się sprawdza podczas odlewania ciśnieniowego.

Krok #5 Wykończenie

Po obróbce cieplnej nowa forma odlewnicza wymaga kilku wykończeniowych poprawek. Te kroki są kluczowe, aby zapewnić gładkie powierzchnie i precyzyjne wymiary.

Techniki wykańczające mogą obejmować polerowanie, szlifowanie i piaskowanie. Głównym celem wszystkich tych technik jest nadanie częściom formy odlewniczej gładszej i lepszej tekstury. W rezultacie mogą one osiągnąć wysokie tolerancje.

Krok #6 Montaż, jeśli konieczny

Czasem może zaistnieć potrzeba wykonania części odlewanych ciśnieniowo osobno. Gdy jest wiele części, montaż zawsze musi być wykonany ostrożnie. Fabryka form odlewanych ciśnieniowo zawsze sprawdza, czy montaż jest prawidłowo ustawiony.

Krok 1Testowanie TP7T7

Po wykonaniu wszystkich powyższych kroków producenci form odlewniczych testują te formy w laboratorium. Przeprowadzają testy, aby upewnić się, że forma jest w dobrym stanie i działa prawidłowo. Te testy mówią, że formy są wysokiej jakości.

Kluczowe kroki w projektowaniu form odlewniczych

Jak wspomniano w ostatniej części, przy projektowaniu formy odlewniczej bierze się pod uwagę kilka kluczowych czynników. W tej sekcji zostaną one omówione głównie i odkryte, dlaczego są kluczowe w produkcji form odlewniczych.

Rzeczywisty projekt części

Przed wykonaniem formy odlewniczej inżynierowie tworzą samą część. Do tego zadania używają różnych programów do rysowania 2D i 3D. W większości fabryk form odlewniczych projektanci graficzni zazwyczaj używają SolidWorks lub AutoCAD.

Podczas testów wizualnych potrzebne są modele 2D. Inżynierowie używają tego rysunku do sprawdzania rozmiarów po każdym etapie produkcji. Dobrze zaprojektowana część daje wysokiej jakości rezultaty. Dlatego zawsze, gdy współpracujesz z producentem, upewnij się, że ma on te plany, zanim zacznie wytwarzać produkt.

Odlewanie ciśnieniowe Formowanie wtryskowe Typ

Jest to bardzo ważny czynnik przy podejmowaniu decyzji. forma odlewniczaZwykle zmienia jakość, wytrzymałość i wykończenie gotowej części.

W zależności od rodzaju wtrysku wyróżnia się sześć różnych typów wtrysku: HPDC, LPDC, próżniowy i inne.

Podczas projektowania typu wtrysku należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Po pierwsze, z jakim rodzajem metalu pracujesz? Po drugie, czy wziąłeś pod uwagę linie podziału, widoki geometryczne i szczegóły projektu? Po trzecie, jaka jest oczekiwana prędkość produkcji?

Gdy użyjesz właściwego typu wtrysku, forma zawsze będzie się prawidłowo wypełniać, a wady odlewu będą rzadsze. Ponadto właściwy wybór znacznie skraca czas cyklu. Generalnie, możesz uzyskać bardzo dobry wynik.

Projekt bramy i prowadnicy

Bramka i kanał doprowadzający kierują stopiony metal do formy odlewniczej i zwykle kontrolują przepływ cieczy. Prawidłowa konstrukcja zapewnia płynne i wydajne napełnianie oraz redukuje różne rodzaje wad odlewniczych.

Podczas projektowania bramy i prowadnicy należy wziąć pod uwagę rozmiar, lokalizację i kształt. Bramka musi być umieszczona w odpowiednim miejscu, aby zminimalizować turbulencje.

Projekt podstawy formy odlewniczej

Podstawa formy zazwyczaj podtrzymuje i wyrównuje wszystkie części formy. Podczas projektowania upewnij się, że stworzyłeś solidną konstrukcję. Zapewnia ona ogólną stabilność systemu.

Należy wziąć pod uwagę materiał i temperaturę. Podstawa formy musi wytrzymać wysokie ciśnienie i temperaturę. Należy również sprawdzić prawidłowe wyrównanie i dopasowanie.

Układ chłodzenia

Układ chłodzenia pomaga formie zestalić stopiony metal. Prawidłowy układ chłodzenia zazwyczaj poprawia prędkość produkcji i jakość części. Jednak niewłaściwe chłodzenie może powodować różne wady odlewów. Dlatego należy zapewnić odpowiedni układ chłodzenia podczas projektowania formy.

Istnieją różne rodzaje systemów chłodzenia. Ludzie często używają przewodów wodnych i wkładów chłodzących. Korki chłodzące są świetne w miejscach, które wymagają szybkiego schłodzenia. Podczas projektowania systemu chłodzenia formy, spróbuj zrównoważyć ciepło w całej formie.

System odpowietrzania i wyrzutu

System wentylacji i wyrzutu usuwa głównie uwięzione powietrze z formy. Uwięzione powietrze może być wytworzone przez formę lub znajdować się tam przed wtryskiem.

Podczas projektowania formy umieść otwory wentylacyjne w najwyższych punktach. W takim przypadku możesz użyć cienkich otworów wentylacyjnych, aby uniknąć wypływek. Umieść również kołki wyrzutnika we właściwym miejscu, aby zapobiec uszkodzeniom.

Należy pamiętać, że skuteczne systemy odpowietrzania i wyrzutu zazwyczaj poprawiają jakość części. Ogólnie rzecz biorąc, skracają one czasy cykli i wydajność produkcji.

Symulacja

Po rozważeniu wszystkich powyższych czynników symulacja pokazuje dokładnie to, co zaprojektowałeś. Symulacje mogą pomóc Ci znaleźć wady i problemy z przepływem metalu. Producenci form odlewniczych zazwyczaj używają oprogramowania takiego jak MAGMASOFT, ProCAST i Flow-3D.

Często zadawane pytania

Jakie metale są stosowane w odlewnictwie ciśnieniowym?

W odlewnictwie ciśnieniowym powszechnymi metalami są aluminium, cynk, magnez, ołów, cyna i miedź. Metale te są popularne ze względu na niską temperaturę topnienia. Ponadto oferują również doskonałe właściwości odlewnicze, wytrzymałość i trwałość. Spośród wszystkich tych metali aluminium jest najpopularniejsze. Jest lekkie i ma doskonały stosunek wytrzymałości do masy.

Czy 4140 to stal narzędziowa?

Tak, stal LSS 4140 jest rodzajem stali narzędziowej. Ten stop oferuje doskonałą twardość, wytrzymałość i odporność na zużycie. Jest to doskonała stal narzędziowa do większości prac obróbczych. Dokładniej rzecz biorąc, można znaleźć jej zastosowanie w różnych elementach obrotowych. Na przykład osie, wały napędowe, koła zębate i wrzeciona są godne uwagi.

Jakiego rodzaju stali używa się do odlewania ciśnieniowego?

Rodzaj stali różni się głównie w zależności od rodzaju metody odlewania ciśnieniowego. W przypadku form odlewniczych HPDC powszechnie stosuje się stale narzędziowe serii H. Z drugiej strony, w przypadku prac LPDC lub obróbki na zimno, znane są narzędzia stalowe serii O, A i D. Istnieją również pewne gatunki specjalne, takie jak SKD61, 8407 i 8418.

Streszczenie

Odlewanie ciśnieniowe jest kluczowe dla produkcji wielu złożonych części metalowych. Możesz tworzyć części odlewane ciśnieniowo różnymi metodami. HPDC i LPDC to dwie najpopularniejsze metody, których będziesz używać w firmie produkującej formy odlewnicze.

Formy odlewnicze mają trzy typy: jednogniazdowe, wielogniazdowe i rodzinne. Każdy typ jest odpowiedni do konkretnych wymagań produkcyjnych.

Sincere Tech jest jednym z 10 najlepszych producenci form w Chinach która oferuje formy wtryskowe do tworzyw sztucznych, formy do odlewania ciśnieniowego. Ta fabryka form oferuje szeroki zakres usług formowania tworzyw sztucznych i odlewania ciśnieniowego. Ich obsługa klienta jest również bardzo szybka. Zapraszamy do kontaktu z nami.